5.3.1. Структура файлової системи

Як правило, файлові системи зберігаються на дисках. Базова структура диска

була розглянута нами в розділі 2. Коротко повторимо викладене: більшість

дисків можна розбити на розділи, кожен з яких має незалежну файлову систему. Сектор 0 диска називається головною завантажувальної записом (Master Boot Record, MBR) і використовується для завантаження комп'ютера. В кінці головного завантажувального запису знаходиться таблиця розділів, що містить початкові і кінцеві адреси всіх розділів. Один з розділів таблиці може бути позначений як активний. При завантаженні комп'ютера BIOS зчитує і виконує код, міститься в MBR. Перше, що робить програма MBR, - визначає активний розділ, зчитує його перший блок, званий завантажувальним, і виконує

його. Програма завантажувального блоку завантажує операційну систему розділу.

Для однаковості всі розділи починаються з завантажувального блоку, в тому числі

і ті, які не містять завантажену операційну систему. Незалежно від використовуваної операційної системи, наведене опис справедливо для будь-якої апаратної платформи, система BIOS якої здатна завантажувати більше однієї операційної системи.

Термінологія в різних операційних системах може бути різною. Наприклад,

головна завантажувальна запис іноді називається початковим завантажувачем програм

(Initial Program Loader, IPL), кодом завантаження томи (volume boot code), або

просто головним завантажувачем (masterboot). Деякі операційні системи не

вимагають, щоб для їх завантаження розділ був помічений як активний, і надають

користувачеві меню, що містить розділи, доступні для завантаження. Очікування

вибору користувача може тривати протягом якогось інтервалу, по після якого завантажується система, пропонована за замовчуванням. Після того як BIOS завантажує MBR або завантажувальний сектор, подальші дії можуть відрізнятися. Наприклад, програма, завантажуючи операційну систему, може займати кілька блоків розділу. Система BIOS здатна завантажити лише один блок, який завантажує додаткові блоки, якщо розробники операційної системи запрограмували його відповідним чином. Розробник також може надати власний головний завантажувальний запис, проте він

повинен вміти працювати зі стандартною таблицею розділів, щоб підтримувати

завантаження декількох операційних систем. Системи, сумісні з персональними комп'ютерами, можуть мати не більше чотирьох головних розділів, оскільки між головним завантажувальним записом і межі першого 512-байтового сектора є місце під масив, що включає лише 4 елементи. Деякі операційні системи дозволяють виділяти в таблиці

розділів один додатковий розділ, який вказує на зв'язаний список логічних розділів. Така структура дозволяє мати необмежену кількість додаткових розділів. BIOS не може запустити операційну систему з логічного розділу, тому початкове завантаження потрібно проводити з головного розділу, щоб завантажити код, керуючий логічними розділами.

У MINIX 3 застосовується альтернативний підхід до розширених розділах. Розділ може містити таблицю підрозділів. Перевага цього підходу полягає в тому, що таблиця підрозділів має ту ж структуру, що і головна таблиця розділів, а, отже, обома таблицями може керувати один і той же код. Потенційно можна виділити власні підрозділи під кореневий пристрій, підкачування, двійкові системні файлів і призначені для користувача файли. В цьому випадку проблеми в одному підрозділі не торкнуться іншого, а нову версію операційної системи можна буде встановити, змінивши вміст лише деяких, а не всіх підрозділів. Існують диски, розбиття яких на розділи неможливо. Гнучкі диски,

як правило, містять в першому секторі завантажувальний блок. BIOS зчитує його і шукає магічне число, ідентифікує коректний виконуваний код. Магічне число запобігає спробі виконання коду для неформатованого або пошкодженого диска. Головний завантажувальний запис і завантажувальний блок використовують одне і те ж магічне число, тому з однаковим успіхом можуть застосовуватися в якості завантажувального коду. Сказане відноситься не тільки до електромеханічним дисковим пристроїв. У пристроях, подібних камерам і персональним електронним секретарям, де використовується енергонезалежна пам'ять (наприклад, флеш-пам'ять), частина пам'яті звичайно імітує диск. Крім незмінного завантажувального блоку, розташованого на початку розділу, інша структура дискового розділу може змінюватися в залежності від

файлової системи. UNIX-подібна файлова система містить деякі елементи.

Перший з них, суперблок, включає всі базові параметри файлової системи та зчитується в пам'ять при завантаженні комп'ютера або першому використанні файлової системи.

Далі представлена ​​інформація про вільні блоки у файловій системі. Потім

можуть слідувати індексні вузли - масив структур даних, кожна з яких відповідає файлу, описує його і задає розташування його блоків. Після цього може бути заданий кореневий каталог, який виступає в якості вершини дерева файлової системи. Інша частина диска містить всі інші каталоги і файли.