Глава 7. Файловые системы

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

• совокупность всех файлов на диске,

• наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,

• комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Файловая система fat

Ф айловая система FAT названа в соответствии с наименованием метода организации данных — таблицы распределения файлов. Эта таблица обеспечивает связи одного распределяемого блока (одних или нескольких секторов) с другим.

Рис. 7.1. Таблица распределения файлов

На рисунке показано три файла. Файл FILEl.IXT является достаточно большим; он задействует три следующих друг за другом распределяемых блока. Неболь­шой файл FILE3.ТХТ использует пространство только одного размещаемого блока. Третий файл, FILE2.ТХТ, является большим фрагментированным фай­лом. В каждом случае точка входа указывает на первый распределяемый блок, принадлежащий файлу. Если файл использует несколько распределяемых бло­ков, то предшествующий блок указывает на следующий в цепочке. Значение FFF отождествляется с концом последовательности.

Файловая система FAT является простой файловой системой, первоначально ориентированной на маленькие диски и простые структуры каталога.

Через несколько лет после создания была произведена доработка для обеспе­чения функционирования с действительно большими дисками и мощными пер­сональными компьютерами. Для MS-DOS версии 4.0 элементы FAT были увеличены с 12 до 16 бит, позволив, таким образом, работать с разделами объемом более 32 Мб.

Рисунок иллюстрирует организацию диска с использованием файловой системы FAT.

Блок параметров BIOS

FAT1

FAT2 (копия)

Корневой каталог

Область файла

Рис. 7.2. Организация диска с использованием файловой системы FAT

Корневой каталог имеет фиксированный размер и расположение на диске. Каталоги — специальные файлы с 32-байтовыми элементами для каждого файла, содержащегося в этом каталоге. Элемент для каждого файла включает следующую информацию:

• имя файла (восемь плюс три символа);

• байт атрибута (8 бит);

• время модификации (16 бит);

• дату модификации (16 бит);

• первый размещаемый блок (16 бит);

• размер файла (32 бита).

Эта информация используется всеми операционными системами, которые под­держивают файловую систему FAT. Кроме того, Windows NT может сохранять дополнительные отметки времени на элементе каталога FAT. Эти элементы позволяют определить момент последнего доступа к файлу; применяются преимущественно приложениями POSIX.

Биты байта атрибута файла в элементе каталога указывают, имеет ли файл соответствующие атрибуты. Установленный первый бит идентифицирует, что файл является подкаталогом; второй отмечает файл в качестве метки тома. Обычно, только операционная система может управлять назначениями этих битов. Кроме этого, файлы FAT имеют четыре специальных атрибута, которые могут применяться пользователем: архивный, системный, скрытый и только для чтения.

Windows NT версии 3.5 и выше использует эти биты атрибута для поддержки длинных, имен файлов (до 255 символов) в разделах FAT; используемый для этого способ не мешает MS-DOS или OS/2 обращаться к подобному разделу. Всякий раз при создании пользователем файла с длинным именем (т. е. файла, имя которого превышает стандартное ограничение «восемь плюс три» файло­вых систем MS-DOS и OS/2 или содержит расширенные и смешанные символы) Windows NT создает стандартный элемент каталога для файла, обеспечивая имя «восемь плюс три» так же, как и на томе NTFS. Кроме этого стандар­тного элемента, Windows NT создает один или несколько вторичных, элементов каталога для файла; каждый из вторичных элементов рассчитан на 13 символов в длинном имени файла. Эти вторичные элементы каталога сохраняют соот­ветствующую часть длинного имени файла в Unicode. Windows NT уста­навливает атрибуты (том, системный, скрытый, только для чтения) для вторичного элемента каталога, чтобы отметить его в качестве части длинного имени файла. MS-DOS и OS/2 игнорирует элементы каталога с таким набором атрибутов, так что эти элементы являются невидимыми для подобных опе­рационных систем. Вместо этого MS-DOS и OS/2 обращаются к файлу, исполь­зуя имя «восемь плюс три», которое содержится в стандартном элементе ка­талога для файла.

Основные характеристики файловой системы FAT

Характеристика Значение/максимум

Максимальный размер тома 2 Гбайт

Максимальный размер файла 2 Гбайт

Максимальное количество файлов в корневом каталоге 512

Максимальное количество файлов в некорневом каталоге 65535

Безопасность на уровне файлов Нет

Поддержка длинных имен файлов Нет

Самовосстановление Нет

Ведение журналов транзакций Нет

Сжатие на уровне файлов Нет

Поддержка файловых ветвлений (Macintosh) Нет

Соответствие стандарту POSIX Нет

Смещение	Размер	Содержимое
(+0)	8	Имя файла или каталога, выровненное на левую границу и дополненное пробелами.
(+8)	3	Расширение имени файла, выровненное на левую границу и дополненное пробелами.
(+11)	1	Атрибуты файла
(+12)	10	Зарезервировано
(+22)	2	Время создания файла или время его последней модификации
(+24)	2	Дата создания файла или дата его последней модификации
(+26)	2	Номер первого кластера, распределенного файлу
(+28)	4	Размер файла в байтах