Кластер

Хотя острота проблемы с кластеризацией пропала, особенно с внедрением NTFS мы должны понимать, откуда она возникла. Сейчас мы узнаем, откуда эти кластеры берутся. Мы работаем с файлами, имею­щими имена, записанные символами (обычными человеческими буквами). Компьютер пере­водит эти имена в числовые адреса секторов с помощью таблицы размещения файлов. Этим занимается неоднократно упомянутая нами операционная система. Конечно, каждая система делает это по-разному, но до последнего времени все операционные системы, работающие на компьютерах платформы IBM PC, выра­жали адрес шестнадцатиразрядным числом, поскольку в таблицах размещения файлов на запись адреса каждого сектора зарезервировано 2 байта.

Имея 16 двоичных разрядов, можно задать 65536 разных адресов (2¹⁶). При такой системе на диск можно записать 65536 различных файлов, и у каждого будет свой уникальный адрес. В те годы, когда размеры жестких дисков не превышали 32 мегабайта, это было очень неплохо. Сегодня средний размер жест­кого диска вырос в сто раз, а количество уникальных адресов для записи файлов осталось тем же, каким было. Предельный размер диска, к какому вообще в принципе может адресоваться операционная система, работающая с 16-разрядной FAT-таблицей, сегодня составляет 2 Гбайт. А если мы поделим этот размер на 65536 адресов, то полу­чим, что минимально адресуемое пространство жесткого диска составляет 32 Кбайт. Эта единица и называется кластером.

Поскольку кластер — это минимальное адресуемое дисковое пространство, значит, ни один файл не может занимать меньше места, чем составляет кластер. На больших дисках файл, имеющий размер 1 байт, займет все 32 Кбайт. То же произойдет и с файлом длиной 2 байта и т. д. Если файл имеет размер 32,1 Кбайт, он займет два кластера, то есть все 64 Кбайт. Даже для FAT 32 при размере диска 32 Гбайт величина кластера все еще остается большой – 16 Кбайт.

Магнитооптические диски

Другим направлением развития систем хранения информации являются магнитооптические диски. Запись на магнитооптические диски (MOD – Magneto Optical Drivers) выполняется при взаимодействии лазера и магнитной головки. Луч лазера разогревает до точки Кюри (температуры потери материалом магнитных свойств 200⁰С) микроскопическую область записывающего слоя, которая при выходе из зоны действия лазера остывает, фиксируя магнитное поле, наведенное магнитной головкой. Традиционно в магнитооптике используют трехпроходную запись: за первый оборот запись стирают, второй оборот – собственно запись и третий оборот – верификация, считывание записанной информации. В принципе возможна и однопроходная запись, но это требует сложной системы модуляции каждой битовой области. Считывание данных с магнитного слоя выполняется тоже с помощью лазера и основано на эффекте Керра – изменении поляризации света под действием магнитного поля. Отраженный луч проходит через поляризационную систему и в результате оказывается модулированным по амплитуде. Расстояние от головки до поверхности диска около 1мм. В результате данные, записанные на диск, не боятся сильных магнитных полей, колебаний температуры и пыли. Все функциональные свойства дисков сохраняются в диапазоне температур от -20 до +50 градусов Цельсия. В то время, как вектор намагничивания при традиционной записи ориентирован в плоскости его поверхности диска, с помощью магнитооптических технологий удается придать вектору вертикальную ориентацию, что значительно ослабляет взаимодействие доменов, а значит чувствительность к внешним полям и высоким температурам.

Конструктивно магнитооптический диск состоит из толстой стеклянной подложки, на которую наносится светоотражающая алюминиевая пленка и ферримагнитный сплав — носитель информации, покрытый сверху защитным слоем прозрачного пластика. У таких дисков диаметром 3,5 дюйма информационная емкость одной стороны достигает 1,3 Гбайт, при диаметре 5,25 дюйма — 2.3 Гбайт, с двух сторон — 4,6 Гбайт. Дисководы могут быть как встроенными, так и внешними. MOD-диски уступают обычным жестким магнитным дискам по времени доступа к данным. Предельное достигнутое дисками время доступа составляет 19 мс. Магнитооптический принцип записи требует предварительного стирания данных перед записью, и соответственно, дополнительного оборота диска. Однако завершенные недавно исследования в SONY и IBM показали, что это ограничение можно устранить, а плотность записи на MOD-дисках можно увеличить в несколько раз используя голубой лазер. Во всех других отношениях MOD-диски превосходят жесткие магнитные диски.

В магнитооптическом дисководе используются сменные диски, что обеспечивает практически неограниченную емкость. Стоимость хранения единицы данных на МО-дисках в несколько раз меньше стоимости хранения того же объема данных на жестких магнитных дисках.

Сегодня на рынке МО-дисков предлагается более 150 моделей различных фирм. Одно из лидирующих положений на этом рынке занимает компания Pinnacle Micro Inc. Для примера, ее дисковод Sierra 1.3 Гбайт обеспечивает среднее время доступа 19 мс и среднее время наработки на отказ 80000 часов. Для серверов локальных сетей и рабочих станций компания Pinnacle Micro предлагает целый спектр многодисковых систем емкостью 20, 40, 120, 186 Гбайт и даже 4 Тбайт. Для систем высокой готовности Pinnacle Micro выпускает дисковый массив Array Optical Disk System, который обеспечивает эффективное время доступа к данным не более 11 мс при скорости передачи данных до 10 Мбайт/с.