Таблицы размещения файлов

Таблицы размещения файлов - FAT (File Allocation Table) - это таблица которая хранит информацию о месте нахождения частей файлов и каталогов.. От этой таблицы и получилось название всей файловой системы, в которой FAT является лишь одним из элементов. Учитывая крайнюю важность данной структуры, таблица FAT хранится в двух экземплярах, что повышает надежность системы. Конкретный способ организации этой таблицы будет рассмотрен ниже.

Корневой каталог

Директория (или каталог) это список 32-байтных элементов, каждый из которых описывает какой-либо файл или каталог. Есть лишь одна специальная директория, которая всегда должна присутствовать на диске, это корневая директория (Root Directory), которая располагается сразу после последней копии FAT. Файловая система имеет древовидную структуру – в корневом каталоге располагаются 32-байтовые элементы, которые содержат информацию о других (вложенных) каталогах, те в свою очередь содержат вложенные каталоги следующего уровня и так далее.

Размер корневого каталога задается при форматировании и определяет максимальное количество файлов и каталогов, которые могут быть описаны в корневом каталоге (В FAT32 корневой можно свободно наращивать по необходимости, подобно любому другому каталогу.).

Область файлов и каталогов, понятие кластера

После корневого каталога на диске следуют сектора, где собственно и хранятся файлы и каталоги (все каталоги кроме корневого тоже можно рассматривать как особые файлы). Эта область называется областью файлов и каталогов (File and Directory Data Region) или просто областью данных. Область данных предназначена для размещения всех файлов и всех каталогов, кроме корневого каталога.

Вся эта область разделена на так называемые кластеры. Кластер (cluster) – это логическая единица хранения данных, объединяющая группу секторов. Например, на дисках с размером секторов в 512 байт, 512-байтный кластер содержит один сектор, тогда как 4-килобайтный кластер содержит восемь секторов. Это наименьшее место на диске, которое может быть выделено для хранения файла.

Размер кластера (число секторов) выбирается кратным степени числа 2 (размер кластера может быть описан формулой 2ⁿ*512). Это означает, что кластер может иметь размер 512, 1024, 2048, 4096 и.т.д. байт. Конкретный размер кластера на диске задается при его форматировании в зависимости oт объема диска и размера FAT Файл на диске занимает целое число кластеров, от одного до всех кластеров, входящих в область данных. Количество файлов на диске не может превышать количества кластеров

Каждый кластер имеет свой номер, который может использоваться для указания места на диске.

Структура каталога и дескриптора файла

Как мы уже говорили, любой каталог содержит 32-байтовые элементы – дескрипторы (Descriptor – дословно описатель, описательный элемент), описывающие файлы и другие каталоги. Поля дескриптора описывают различные характеристики файла (или каталога). Приведем формат дескриптора файла (Таблица 6):

Таблица 6 Формат дескриптора файла

Размер (байт)	Поле
8	Имя файла или каталога
3	Расширение имени файла
1	Атрибуты файла.
2	Время создания файла или время его последней модификации
2	Дата создания файла или время его последней модификации
2	Номер первого кластера, распределённого файлу
4	Размер файла в байтах

Остановимся на понятии атрибутов файла. Атрибут – признак, дополнительно характеризующий некоторые свойства файла или каталога. В FAT атрибуты занимают один байт, каждый из атрибутов кодируется одним битом. Биты этого байта имеют следующие значения:

Таблица 7. Атрибуты файлов.

Бит	Название атрибута	Перевод	Описание
0	R – READ ONLY	только для чтения	Файл предназначен только для чтения, в этот файл нельзя писать и его нельзя стирать.
1	Н–HIDDEN	скрытый	Файл скрывается от показа, пока явно не сказано обратное
2	S –SYSTEM	системный	Системный файл. Этот бит обычно установлен в файлах, являющихся составной частью операционной системы.
3	V–VOLUME	том	Данный дескриптор описывает метку диска. Для этого дескриптора поля имени файла и расширения имени файла должны рассматриваться как одно поле длиной 11 байтов. Это поле содержит метку диска.
4	D–DIRECTORY	каталог	Дескриптор описывает файл, являющийся подкаталогом данного каталога. Только операционная система может управлять этим атрибутом.
5	А–ARCHIVE	Архивный (требующий архивации)	Файл изменён после резервного копирования или не был скопирован программами резервного копирования (сейчас используется редко)

Информация, хранимая в атрибутах, используется операционной системой при выполнении файловых операций. Например, значение атрибута DIRECTORY позволяет отличать файл от подчиненного каталога, а по значению атрибута ARCHIVE отбираются файлы для резервного копирования. Атрибут READ ONLY запрещает изменять и удалять файл, а атрибут HIDDEN делает файл «невидимым». Биты атрибутов VOLUME и DIRECTORY может изменить только операционная система, остальные атрибуты могут изменяться пользователем.

Итак, мы видим, что в дескрипторе указывается имя и тип файла, длина, дата создания и некоторые его атрибуты, а также что важно, номер начального кластера этого файла. Если файл занимает один кластер мы имеем полную информацию о его размещении на диске, если файл не помещается в кластер для получении информации о его размещении нужно будет обратиться к таблице размещения файлов (FAT).