11. Виды файловых систем cd.

ISO 9660. В 1988 был принят Международный стандарт ISO 9660 (International Organization for Standardization, ISO), описывающий файловые системы для CD-ROM. Этот стандарт был создан на основе спецификации High Sierra (названной так по месту проведения встречи, с которой началась разработка технологии CD-ROM в ноябре 1985 года) и в принципе совпадал с основными положениями HSG. Он определяет логическую и файловую структуру записей диска CD-ROM. Практически каждый продающийся сегодня CD-ROM соответствует стандарту ISO 9660, иногда согласуясь с его расширениями, которые будут обсуждаться ниже. Одно из назначений этого стандарта заключалось в том, чтобы любой CD-ROM мог быть прочитан на любом компьютере, независимо от используемых байтового порядка и операционной системы. Как следствие, на файловые системы были наложены определенные ограничения, которые должны были позволить читать эти диски даже самым слабым из использовавшихся тогда операционных систем (таким как MS-DOS).

Базовый формат, предложенный в HSG-спецификации, во многом напоминал формат флоппи-диска. Как известно, системная дорожка (трек 0) любой дискеты не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, тип используемой операционной системы), но и хранит информацию о том, как он организован по директориям, файлам и поддиректориям. Инициирующая дорожка данных на компакт-диске начинается со служебной области, необходимой для синхронизации между приводом и диском. Далее расположена системная область, которая содержит сведения о структурировании диска. В системной области находятся также директории данного тома с указателями или адресами других областей диска. Существенное различие между структурой компакт-диска и, например, дискетой заключается в том, что на CD системная область содержит прямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчить их поиск.

Стандартом ISO 9660 определены так называемые три уровня. На уровне 1 (ISO 9660 Level 1) применяются самые жесткие ограничения. Имена файлов ограничиваются уже описанной выше схемой 8 + 3, а имена каталогов могут состоять из восьми символов и не могут иметь расширений. Символы, допустимые в именах файлов включают заглавные английские буквы от А до Z, цифры от 0 до 9 и символ подчеркивания (underscore symbol "_"). Имена файлов не могут содержать специальных символов (“~”, “-”, “+”, “=”). Файлы записываются непрерывно в виде последовательности смежных секторов, а уровень вложенности каталогов не может быть более 8. Файловая система ISO 9660 Level 1 является наиболее универсальной, т.е. может читаться различными операционными системами (MS DOS, MS Windows 3.1/95/98/2000/NT, UNIX, МасОS и др.). Кроме того, уровень 1 требует, чтобы все файлы были непрерывными. Использование этого уровня обеспечивает совместимость CD-ROM с самым широким спектром систем.

Уровень 2 (ISO 9660 Level 2) ослабляет ограничение на длину имени. Он позволяет файлам и каталогам иметь имена до 31 символа, но из того же набора символов, включая пробелы и русские буквы. Уровень 2, как и предыдущий уровень не позволяет фрагментировать файлы.

На уровне 3 (ISO 9660 Level 3) используются те же ограничения имен, что и на уровне 2, но ослабляется жесткость непрерывности файлов. На этом уровне файл может состоять из нескольких разделов, каждый из которых представляет собой непрерывную последовательность блоков. Одна и та же последовательность блоков может несколько раз встречаться в одном файле и даже входить в несколько различных файлов. Такая организация файловой системы позволяет экономить место на диске. В дополнение к стандарту ISO 9660 Level 3 позволяет фрагментировать файлы, т.е. записывать их в несмежные сектора. Это может случиться, например, при работе программ, использующих режим пакетной записи на компакт-диск (Packet Writing). Уровень 3 дополнительно разрешает прерывистую запись файлов - например, в случае пакетной записи в несколько этапов. Файловое оглавление сессии (VTOC - Volume Table Of Contents) записывается в начале дорожки обычными блоками данных, в отличие от TOC диска, записываемого в субканале Q зоны Lead In.

Rock Ridge. Как было показано, стандарт ISO 9660 содержит много различных ограничений. Вскоре после выхода этого стандарта пользователи из UNIX-сообщества начали работу над его расширением, чтобы файловая система UNIX могла быть представлена на CD-ROM. Эти расширения получили название Рок-Ридж (Rock Ridge) по городу из фильма Джина Уайлдера Blazing Saddles (Огненные седла), вероятно, потому, что этот фильм нравился одному из членов комитета. Таким образом, файловая система Rock Ridge является расширением стандарта ISO-9660 для UNIX-подобных операционных систем и может также читаться на персональных компьютерах Макинтош (Macintosh). Операционные системы MS DOS и MS Windows эту файловую систему не поддерживают.

Расширение использует поле System use, чтобы CD-ROM формата Rock Ridge мог читаться на любом компьютере. Все остальные поля соответствуют требованиям стандарта ISO 9660. Система, не знакомая с расширениями Rock Ridge, просто игнорирует их и видит нормальный CD-ROM.

Joliet. Сообщество UNIX было не единственной группой, которой требовалось расширение стандарта ISO 9660. Корпорация Microsoft также пришла к выводу, что стандарт ISO 9660 содержит слишком много ограничений (хотя большинство ограничений было вызвано в первую очередь требованием совместимости с файловой системой MS-DOS фирмы Microsoft). Поэтому корпорация Microsoft разработала некоторые расширения, названные Joliet. Они должны были позволить копировать на CD-ROM-диск и восстанавливать с него файловую систему Windows подобно тому, как расширения Rock Ridge позволяли работать с файловой системой UNIX. Теоретически все программы, работающие в операционной системе Windows и использующие CD-ROM, включая программы записи на CD-R, поддерживают расширение Joliet.

Основными расширениями, содержащимися в Joliet, являются:

1. Длинные имена файлов.

2. Набор символов Unicode.

3. Глубина вложенности каталогов, превышающая восемь уровней.

4. Имена каталогов с расширениями.

Версии Windows NT до 3.51 build 1057 не поддерживают чтение длинных имен файлов Joliet. Windows NT 4.0 полностью поддерживает Joliet.

Romeo. Стандарт Romeo предоставляет другую возможность записи файлов с длинными именами на компакт-диск. Длина имени может составлять 128 символов, включая пробелы. Этот вариант не является частью стандарта Joliet, не поддерживаются символы Unicode. Альтернативные имена в этом стандарте не создаются, поэтому программы MS-DOS не смогут прочитать файлы с такого диска.

Стандарт Romeo можно выбрать только в том случае, если диск предназначен для чтения приложениями Windows 9x и Windows NT. Если ограничить длину имен файлов 31 символом, компакт-диск Romeo будет читаться и в компьютере Macintosh. Также при записи для максимальной совместимости имена файлов и директории преобразуются в верхний регистр.

Hierarchical File System (HFS). Иерархическая файловая система компьютеров Macintosh не совместима ни с какими другими файловыми системами и называется Hierarchical File System (HFS). Такая файловая система может быть создана и на компакт-диске. HFS это файловая система, используемая в Macintosh. Она используется вместо ISO 9660, и таким образом не работает на системах без поддержки HFS. Сегодня единственные платформы, на которых возможно чтение HFS дисков, это  Macs, Amigas (со специальной программной поддержкой AmiCDROM) и Apple IIgs. Некоторые программы записи CD дисков могут создавать смешанные (hybird) CD на которых есть как ISO 9660, так и HFS файловые системы. В частности, можно создать компакт-диск, который будет читаться в операционной системе компьютеров Macintosh, Apple II, и Amiga.

UDF. Перезаписываемый диск CD-RW может иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, либо на нем может быть организована специальная файловая система UDF (Universal Disk Format - универсальный дисковый формат), позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске. Стандарт файловой системы UDF специально предназначен для записи оптических дисков. Диски с файловой системой UDF читаются операционными системами MS Windows/95/98/2000/NT. Файловая система UDF позволяет записывать файлы на CD-RW “болванку”, прямо “на лету”. То есть вы можете использовать CD-RW как жесткий диск. Для работы UDF желателен драйвер DirectCD (есть в составе программного комплекса Roxio Easy CD Creator). После чего CD-RW можно отформатировать в UDF и совершенно свободно производить запись любых файлов. Минусы UDF - пропадает не мало места на диске. Без драйвера Direct CD прочитать диск невозможно.

Файловая система UDF (Universal Disk Format) была создана для DVD и учитывает его большую емкость и скорость. Ведь стандарт ISO 9660 был создан еще в 1988 году, и совершено не годился для нового носителя информации из-за ограничений на объем и размещение данных. Изначально основной задачей UDF была лишь непрерывность видеопотока и совместимость с обычной файловой системой (так называемой Bridged UDF, в которой видеопотоки записывались в двух видах: UDF и ISO 9660). В последующих версиях системы добавилась поддержка записи на CD-R и CD-RW диски. Это было большим шагом вперед для обычных пользователей. Появился реальный конкурент ZIP-дискам и магнитооптике. Преимущества нового стандарта записи:

1. Низкая стоимость носителей и устройства записи;

2. Возможность перезаписи/удаления "на лету";

3. Удобство записи, сравнимое с пользованием дискеты или любого другого сменного носителя информации;

4. Более эффективное использование дискового пространства;

5. Более быстрый доступ к информации;

6. Надежность сохранности данных, как у обычных CD-R дисков;

7. Самое главное - возможность чтения таких дисков на обычном CD-ROM приводе (он должен быть выпущен не раньше 1998 года).

Стандарт UDF облегчает создание дисков, которые могут использоваться при работе с несколькими операционными системами, включая DOS, Windows, OS/2, MacOS и UNIX. Когда в этих операционных системах будет осуществлена поддержка UDF (с помощью новых драйверов или расширений), они смогут распознавать любой диск DVD. Фактически UDF “абстрагирует” такие специфические особенности операционных систем, как соглашения об именах файлов, атрибутах файлов, побайтовая структура (byte ordering). Конечно, исполняемые программы будут работать только под правлением какой-то одной операционной системы (однако данные можно переносить с одной платформы) на другую. Следует отметить, что, даже если поначалу поддержка стандарта UDF будет обеспечена не во всех операционных системах, первые диски DVD-ROM могли бы стать своеобразным переходным звеном, так как на них можно размешать относящиеся к одним и тем же данным файловые структуры UDF и ISO 9660 (стандарт для дисков CD-ROM). В то же время видеоплейеры DVD смогут распознавать только диски, соответствующие специальному "подстандарту" UDF, а именно MicroUDF. По сути, это тот же UDF, но им предусмотрено, что видеоплееры ищут нужные файлы в сигнальном каталоге. Это позволяет разработчикам размещать на одном диске как видео, для просмотра которого необходима обыкновенная 6ытовая видеодека, так и данные для компьютеров, для чтения которых требуется дисковод DVD-ROM. Большим достижением в обеспечении совместимости в технологии DVD стала принятая в 2000 году единая файловая система MicroUDF. Файловая система MicroUDF - это адаптированная для применения в DVD версия файловой системы UDF (Universal Disk Format), которая, в свою очередь, основана на международном стандарте ISO 13346. Эта файловая система постепенно идет на смену устаревшей ISO 9660, созданной в свое время для использования в компакт-дисках. На переходный период (пока не выйдут из обращения компьютерные устройства и диски, работающие в формате ISO 9660) будет использоваться файловая система UDF Bridge, которая является некоторой комбинацией MicroUDF и ISO 9660. Для записи Audio/Video DVD дисков может использоваться только MicroUDF.