61. Fat. Структура тома. Формат записи каталога. Fat12, fat16, fat32, exFat.

FAT (File Allocation Table) – это файловая система, использующая таблицу размещения файлов для связи логических блоков с физическими. Она проста в управлении и широко применяется на небольших и съёмных носителях, таких как флеш-накопители и карты памяти.

Том – это логически выделенная область носителя, на которой создаётся файловая система и которая воспринимается ОС как единый диск или раздел.

Структура тома FAT включает: загрузочный сектор с информацией о диске и кодом загрузки; основную и резервную таблицы FAT с указателями на блоки файлов; корневой каталог, где хранятся записи о файлах и подкаталогах с атрибутами, именами и указателями на первые блоки файлов; и область данных, где фактически располагаются файлы.

Формат записи каталога содержит имя файла, расширение, атрибуты (скрытый, системный, только для чтения и др.), временные метки, номер первого кластера файла и размер файла.

Варианты FAT включают FAT12, FAT16, FAT32 и exFAT. FAT12 поддерживает до 4096 кластеров и используется на дисках объёмом до 16 МБ. FAT16 работает с 65536 кластерами и позволяет создавать разделы размером до 4 ГБ. FAT32 расширяет возможности до нескольких миллиардов кластеров, поддерживает большие тома и файлы размером до 4 ГБ. ExFAT оптимизирован для флеш-накопителей, поддерживает файлы объёмом до 16 ЭБ, большие тома, использует бит-карту свободных кластеров и списки контроля доступа, что снижает износ памяти и повышает масштабируемость.

Особенности адресации в FAT: каждая запись таблицы FAT может указывать на следующий кластер файла, содержать признак конца файла (EOF) или дефектного кластера. Это обеспечивает последовательное или случайное чтение данных, управление фрагментацией и эффективное использование дискового пространства.

62. Ext2, ext3, ext4: структура тома, адресация файлов, каталоги, индексные дескрипторы.

ext2, ext3 и ext4 – это файловые системы семейства Extended File System, используемые в ОС Linux. Они обеспечивают эффективное хранение и управление файлами на жёстких дисках и SSD, поддерживают права доступа, журналы изменений (ext3, ext4) и большие объёмы данных.

Структура тома включает суперблок, содержащий информацию о размере тома, количестве блоков и кластеров, размере блоков и других параметрах; группы блоков, каждая из которых имеет собственную таблицу битов свободных блоков и индексных дескрипторов; область данных, где хранятся файлы; и, начиная с ext3, журнал изменений (journal) для обеспечения целостности данных при сбоях.

Адресация файлов реализуется через индексные дескрипторы (inode), которые содержат метаданные файла и указатели на его блоки. Для больших файлов используются прямые, косвенные и двойные косвенные указатели, что позволяет эффективно хранить файлы разного размера.

Каталоги в ext-файловых системах хранят записи с именами файлов и ссылками на соответствующие inode. Каждая запись каталога содержит имя файла, номер inode и длину записи, что обеспечивает быстрый поиск и упрощает управление иерархией каталогов.

Таким образом, ext2 обеспечивает базовую структуру с inode и каталогами; ext3 добавляет журналирование для надёжности; ext4 расширяет возможности, поддерживая большие тома, большие файлы, более эффективную адресацию и дополнительные оптимизации, такие как extents для непрерывного размещения блоков файла.