Контрольные вопросы

1. Где впервые использовалась файловая система VFAT?

2. Какие новые возможности появились в файловой системе VFAT?

3. Где впервые использовалась файловая система FAT32 ?

4. Какие новые возможности появились в файловой системе FAT32 ?

5. Где может находится корневой каталог в FAT32 ?

6. Что было предусмотрено в файловой системе FAT32 для уменьшения дисковых потерь?

7. Какая файловая система поддерживает самые маленькие по размеру кластеры ?

8. Существуют ли ограничения на размер корневого каталога в файловой системе FAT32?

9. Сравните файловые системы FAT16 и FAT32. В чем их достоинства и недостатки?

Файловая система hpfs

Файловая система HPFS (High Performance File System — высокопроизводительная файловая система) впервые появилась в операционных системах OS/2 1.2 и LAN Manager. Она была разработана совместными усилиями лучших специалистов компаний IBM и Microsoft на основе опыта IBM по созданию файловых систем MVS, VM/CMS и виртуального метода доступа. Так, со стороны компании Microsoft проектом руководил известный системщик Гордон Литвин (Gordon Letwin). Архитектура HPFS начала создаваться как файловая система для многозадачного режима и была призвана обеспечить высокую производительность при работе с файлами на дисках большого размера.

HPFS стала первой файловой системой для персональных компьютеров, в которой была реализована поддержка длинных имен. HPFS, как и FAT, как и многие другие файловые системы, обладает структурой каталогов, но в ней также предусмотрены автоматическая сортировка каталогов и специальные расширенные атрибуты (Extended Attributes, EAs), упрощающие обеспечение безопасности на файловом уровне и создание множественных имен. Расширенные атрибуты позволяют хранить дополнительную информацию о файле. Например, каждому файлу может быть сопоставлено его уникальное графическое изображение (значок, миниатюра), описание файла, комментарий, сведения о владельце файла и т.д.

Принципы размещения файлов на диске, положенные в основу HPFS, увеличивают как производительность файловой системы, так и ее надежность и отказоустойчивость. Для достижения этих целей предложено несколько идей:

• размещение каталогов в середине дискового пространства;

• использование методов бинарных сбалансированных деревьев для ускорения поиска информации о файле;

• рассредоточение информации о местоположении файловых записей по всему диску, при том что записи каждого конкретного файла размещаются (по возможности) в смежных секторах и поблизости от данных об их местоположении.

Действительно, прежде всего, HPFS пытается расположить файл в смежных кластерах или, если такой возможности нет, поместить его на диск таким образом, чтобы экстенты (extents) файла физически были как можно ближе друг к другу.

Экстент — фрагмент файла, располагающийся в смежных секторах диска. Файл имеет, по крайней мере, один экстент, если он не фрагментирован, в противном случае — несколько экстентов

Дисковое пространство в HPFS выделяется не кластерами, как в FAT, а блоками. В имеющейся на сегодня реализации размер блока равен одному сектору, но, в принципе, он мог бы быть и иного размера. По сути дела, блок — это и есть кластер. Размещение файлов в таких небольших блоках позволяет более эффективно использовать пространство диска, так как непроизводительные потери свободного места составляют в среднем всего 256 байт на каждый файл. Вспомните, чем больше размер кластера, тем больше места на диске расходуется напрасно. Например, кластер на отформатированном под FAT диске объемом от 512 до 1023 Мбайт имеет размер 16 Кбайт. Следовательно, непродуктивные потери свободного пространства на таком разделе в среднем составляют 8 Кбайт (8192 байт) на один файл, в то время как на разделе HPFS эти потери всегда будут составлять всего 256 байт на файл. Таким образом, на каждый файл экономится почти 8 Кбайт.

В списке дефектных блоков перечислены все поврежденные секторы (блоки) диска. Когда система обнаруживает поврежденный блок, он вносится в этот список и для хранения информации больше не используется. Кроме того, в дополнительном блоке содержится информация о размере полосы. Напомним, что в имеющейся реализации HPFS размер полосы равен 8 Мбайт. В принципе, его можно было бы сделать и больше.

Дополнительный блок размещается в секторе с номером 16 логического диска, на котором установлена файловая система HPFS.

Резервный блок содержит указатель на карту (HotFix map), или области (HotFix areas), аварийного замещения, указатель на список свободных запасных блоков каталогов (directory emergency free block list), используемых для операций на почти переполненном диске, и ряд системных флагов и дескрипторов. Резервный блок размещается в 17-м секторе диска и обеспечивает высокую отказоустойчивость файловой системы HPFS, позволяя восстанавливать поврежденные данные на диске и перемещать их в надежное место.

Сокращенное имя файла (в формате 8.3) используется, когда файл с длинным именем копируется или перемещается на диск с системой FAT, которая не допускает подобных имен. Сокращенное имя образуется из первых 8 символов оригинального имени файла, точки и первых 3 символов расширения имени, если расширение имеется. Если в имени файла присутствует несколько точек, что не противоречит правилам именования файлов в HPFS, то для расширения сокращенного имени используются 3 символа после самой последней из этих точек.

Файловый узел — это структура, в которой содержится информация о расположении файла и о его расширенных атрибутах. Так как HPFS при размещении файла на диске стремится избежать его фрагментации, то структура информации, содержащаяся в файловом узле, достаточно проста. Если файл непрерывен, то его размещение на диске описывается двумя 32-разрядными числами. Первое число представляет собой указатель на первый блок файла, а второе — длину экстента, то есть число следующих друг за другом блоков, принадлежащих файлу.

Если файл фрагментирован, то размещение его экстентов описывается в файловом узле. Фрагментация происходит, когда на диске нет непрерывного свободного участка, достаточно большого, чтобы разместить файл целиком. В этом случае файл приходится разбивать на несколько экстентов и располагать их на диске раздельно.

HPFS относится к так называемым монтируемым файловым системам. Это означает, что она не встроена в операционную систему, а добавляется к ней при необходимости.