Domov › Služby › Struktura systému souborů tuku. Souborové systémy FAT, FAT32 a NTFS. Omezení systému souborů FAT

Struktura systému souborů tuku. Souborové systémy FAT, FAT32 a NTFS. Omezení systému souborů FAT

Souborový systém FAT (File Allocation Table) získal svůj název podle jednoduché tabulky, která uvádí:

Přímo adresovatelné části logického disku, přidělené pro umístění souborů nebo jejich fragmentů do nich;

Volné oblasti místa na disku;

Vadné oblasti disku (tyto oblasti obsahují vadné oblasti a nezaručují bezchybné čtení a zápis dat).

V systému souborů FAT je diskový prostor libovolného logického disku rozdělen do dvou oblastí (obr. 6.1): oblast systému A datová oblast.

Rýže. 6.1. Struktura logického disku ve FAT

Systémová oblast logického disku se vytváří a inicializuje během formátování a následně se aktualizuje při práci se strukturou souborů. Datová oblast logické jednotky obsahuje běžné soubory a adresářové soubory; tyto objekty tvoří hierarchii podřízenou kořenovému adresáři. Katalogový prvek

Systém souborů FAT_________________________________________________ 167

ha popisuje objekt souboru, kterým může být buď běžný soubor, nebo soubor adresáře. Datová oblast je na rozdíl od systémové oblasti přístupná přes uživatelské rozhraní operačního systému. Systémová oblast se skládá z následujících komponent (umístěných jedna po druhé v prostoru logických adres):

Spouštěcí záznam (Boot Record, BR);

Vyhrazené sektory (Reserved Sectors, ResSec);

Tabulka přidělení souborů (FAT);

Kořenový adresář (Root Directory, RDir).

Tabulka přidělení souborů

Alokační tabulka souborů je velmi důležitá informační struktura. Dá se říci, že se jedná o adresovou mapu datové oblasti, která popisuje jak stav každé sekce datové oblasti, tak její příslušnost ke konkrétnímu souborovému objektu.

Celá datová oblast je rozdělena na tzv shluky. Cluster je jeden nebo více souvislých sektorů v adresním prostoru logického disku (přesněji pouze v datové oblasti). Cluster je nejmenší adresovatelná jednotka místa na disku přidělená souboru (nebo jinému než kořenovému adresáři). Clustery jsou zavedeny za účelem snížení počtu adresovatelných jednotek v datové oblasti logické jednotky.

Každý soubor zabírá celočíselný počet clusterů. V tomto případě nemusí být poslední cluster plně využit, což při velké velikosti clusteru může vést ke znatelné ztrátě místa na disku. Na disketách zabírá cluster jeden nebo dva sektory a na pevných discích jeho velikost závisí na velikosti diskového oddílu (tabulka 6.1). V tabulce FAT jsou clustery patřící do stejného souboru (nebo adresářového souboru) propojeny do řetězců. Systém souborů FAT 16 používá k určení čísla clusteru 16bitové slovo, takže můžete mít až 210 = 65536 clusterů (číslovaných od 0 do 65535).

Tabulka 6.1. Vztah mezi velikostí oddílu a velikostí clusteru ve FAT16

Kapacita oddílu, MB Počet sektorů v clusteru Velikost clusteru, KB

Všimněte si, že pod Windows NT/2000/XP mohou mít oddíly systému souborů FAT velikost až 4097 MB. V tomto případě bude cluster sjednocovat již 128 sektorů.

Číslo clusteru vždy odkazuje na datovou oblast disku (prostor vyhrazený pro soubory a podadresáře). Čísla shluků odpovídají

168_____________________________________________ Kapitola 6, Systémy souborů

tabulka alokace souborů mentam. První platné číslo clusteru vždy začíná 2.

Logické rozdělení datové oblasti do klastrů jako sady sektorů namísto použití jednotlivých sektorů má následující význam:

V první řadě je zmenšena velikost samotné tabulky FAT; - je snížena možná fragmentace souborů;

Přístup k souboru se zrychlí, protože délka řetězců fragmentů místa na disku, které jsou mu přiděleny, se několikrát zkrátí.

Příliš velká velikost clusteru však vede k neefektivnímu využití datové oblasti, zejména v případě velkého počtu malých souborů. Jak jsme si právě všimli, v průměru se u každého souboru ztratí asi polovina clusteru. Od stolu. 6.1 vyplývá, že při velikosti clusteru 32 sektorů (objem oddílu je od 512 do 1023 MB), tedy 16 KB, je průměrná ztráta na soubor 8 KB a při několika tisících souborů 1 může ztráta být větší než 100 MB. Proto jsou v moderních souborových systémech velikosti clusterů omezené (obvykle od 512 bajtů do 4 KB), nebo si můžete velikost clusteru vybrat.

Zcela jasně je myšlenka souborového systému pomocí alokační tabulky souborů znázorněna na obr. 6.2.

Rýže. 6.2. Ilustrace základního konceptu FAT

Obrázek ukazuje, že soubor MYFILE.TXT je umístěn počínaje osmým clusterem. Celkem soubor MYFILE.TXT zabírá 12 clusterů. Řetězec shluků pro náš příklad lze zapsat takto: 8, 9,0A, 0V, 15,16,17,19,

1 Například počet 10 000-15 000 souborů (nebo i více, zvláště když jsou soubory malé) na 1000 MB logickém disku je zcela běžný.

souborový systém FAT169

1A, 1B, 1C, 1D. Cluster číslo 18 je označen speciálním kódem F7 jako špatný (špatný), nelze jej použít pro umístění dat. Při formátování se obvykle kontroluje povrch magnetického disku a ty sektory, ze kterých se při kontrolním čtení vyskytly chyby, jsou ve FAT označeny jako špatné. Cluster 1D je označen kódem FF jako poslední (poslední v řetězci) cluster patřící k tomuto souboru. Volné (neobsazené) shluky jsou označeny kódem 00; když je pro zápis souboru přidělen nový cluster, je převzat první volný cluster. Možné hodnoty, které lze přiřadit prvkům tabulky FAT, jsou uvedeny v tabulce. 6.2.

Tabulka 6.2. Význam prvků FAT

Popis hodnoty

OOOOh Free Cluster

fffOh-fff6h Rezervovaný klastr

fff7h Špatný cluster

fffSh-ffffh Poslední shluk v řetězci

0002h-ffefh Číslo dalšího clusteru v řetězci

Vzhledem k tomu, že se soubory na disku mění (mažou, přesouvají, zvětšují nebo zmenšují), uvedené pravidlo pro přidělení prvního volného clusteru pro novou část dat vede k fragmentace soubory, to znamená, že data jednoho souboru se nemusí nacházet v sousedních shlucích, ale někdy ve velmi vzdálených od sebe a tvoří složité řetězce. Přirozeně to vede k výraznému zpomalení práce se soubory.

Vzhledem k tomu, že při přístupu na disk je FAT tabulka využívána velmi intenzivně, je obvykle načtena do operační paměti (do I/O bufferů nebo mezipaměti) a zůstává zde co nejdéle. Pokud je tabulka velká a souborová mezipaměť je naopak relativně malá, jsou do paměti umístěny pouze fragmenty této tabulky, které byly nedávno zpřístupněny.

Vzhledem k mimořádné důležitosti tabulky FAT je obvykle uložena ve dvou identických kopiích, z nichž druhá bezprostředně následuje za první. Kopie FAT se aktualizují současně, použije se pouze první kopie. Pokud se z nějakého důvodu ukáže, že je zničena, bude zpřístupněna druhá kopie. Takže například utilita pro kontrolu a obnovu struktury souborů ScanDisk z Windows 9x, když zjistí nesoulad mezi primární a záložní FAT kopií, nabídne obnovení hlavní tabulky pomocí dat z kopie.

Kořenový adresář se od běžného adresářového souboru liší tím, že kromě umístění na pevném místě na logickém disku má také pevný počet prvků. Pro každý soubor a adresář jsou informace uloženy v systému souborů v souladu se strukturou uvedenou v tabulce. 6.3.

Pro práci s daty na magnetických discích v systémech DOS, které mají souborový systém FAT, je vhodné použít známý nástroj Disk Editor z

170___________________________________________ Kapitola 6 Souborové systémy

Sada nástrojů Petera Nortona. Má mnoho ctností. V první řadě je kompaktní, snadno umístitelný na systémovou disketu s MS DOS, vybavený vestavěným promptním systémem a potřebnými referenčními informacemi. Pomocí něj můžete uložit, upravit a obnovit spouštěcí záznam, obnovit tabulku FAT v případě poškození a provádět mnoho dalších operací. Hlavními nevýhodami tohoto programu jsou dnes omezení velikosti disku a diskových oddílů a nedostatek podpory pro práci s tak běžnými systémy souborů, jako jsou FAT32 a NTFS. Místo toho se nyní často používá Partition Magic, ale za nejlepší alternativu k tomuto programu lze dnes považovat nástroj Správce disků od společnosti Acronis.

Tabulka 6.3. Struktura prvků adresáře

Velikost datového pole, bajty Obsah pole

11 Název souboru nebo adresáře

1 Atributy souboru

1 Rezervní pole

3 Čas vytvoření

2 Datum vytvoření

2 Datum posledního přístupu

2 Vyhrazeno

2 Čas poslední úpravy

2 Datum poslední úpravy

2 Počáteční číslo clusteru ve FAT

4 Velikost souboru

Struktura spouštěcího záznamu DOS

Sektor obsahující zavaděč DOSu je úplně první na logické jednotce C:. Připomeňme, že na disketě je zavaděč umístěn hned v prvním sektoru; jeho fyzická adresa je 0-0-1. Zaváděcí záznam se skládá, jak již víme, ze dvou částí: blok parametrů disku(Blok parametrů disku, DPB) a zavaděč(System Bootstrap, SB). Blok parametrů disku se používá k identifikaci fyzických a logických formátů logického disku a zavaděč hraje zásadní roli v procesu spouštění systému DOS. Tato informační struktura je uvedena v tabulce. 6.4.

První dva bajty zaváděcího záznamu jsou obsazeny instrukcí nepodmíněného skoku (JMP) do programu SB. Třetí bajt obsahuje kód 90H (NOP - bez operace). Následuje osmibajtový systémový identifikátor, který obsahuje informace o vývojáři a verzi operačního systému. Následuje blok parametrů disku a po něm - zavaděč systému.

Pro práci se spouštěcím záznamem DOSu, stejně jako s dalšími strukturami servisních informací, je vhodné použít již zmíněný program Disk.

Systém souborů FAT_________________________________________________ 171

Editor ze sady nástrojů Petera Nortona. Pomocí něj můžete uložit, upravit a obnovit spouštěcí záznam a také provádět mnoho dalších operací. Práce s touto utilitou je dostatečně podrobně popsána v.

Tabulka 6.4. Struktura spouštěcího záznamu pro FAT16

Offset pole, Délka pole, Označení Obsah pole
bajtů pole bajtů

UN (0) 3 JUMP 3EH Bezpodmínečný skok na start

zavaděč

OZN (3) 8 ID systému

RHS (11) 2 SectSize Velikost sektoru, bajtů

UN (13) 1 ClastSize Počet sektorů v clusteru

0EN(14) 2 ResSecs Počet rezervovaných sektorů

10H (16) 1 FATcnt Počet kopií FAT

11H (17) 2 RootSize Maximální počet prvků Rdir

13H (19) 2 TotSecs Počet sektorů na logickém disku,

pokud jeho velikost nepřesahuje 32 MB; jinak 0000H

15H (21) 1 Média Popis média

16Н(22) 2 FATsize Velikost FAT, sektory

18H(24) 2 TrkSecs Počet sektorů na stopu

1AH(26) 2 HeadCnt Počet pracovních ploch

1CH(28) 4 HidnSecs Počet skrytých sektorů

20Н (32) 4 Počet sektorů na logickém disku,

pokud jeho velikost přesahuje 32 MB

24H (36) 1 Typ logického disku (UN - flexibilní,

80N - tvrdý)

25N (37) 1 Vyhrazeno

26H (38) 1 značka s kódem 29H

27N (39) 4 Sériové číslo 1. dílu

2VN (43) 11 Štítek svazku

36H (54) 8 Název systému souborů

Zavaděč systému ZEN (62).

1FEH (510) 2 Podpis (slovo AA55H)

1 Svazek je jediný logický adresní prostor. Svazek může být běžná logická jednotka nebo více úložných prostorů.

Tento souborový systém používají operační systémy jako Windows NT/2000/XP. Při instalaci NTFS je disk rozdělen na dvě nestejné části: první je přiřazena k MFT (Master File Table - obecná tabulka souborů), nazývá se MFT - zóna a zabírá asi 12 % celkové velikosti disku, druhá část je obsazena vašimi vlastními daty. Existuje také třetí zóna, ale o tom později. Co je to za šelmu? Toto je základ NTFS. Leží, jak již bylo zmíněno dříve, v MFT - zóně, tedy na začátku disku. Každý záznam v MFT odpovídá souboru a zabírá asi 1 Kb. V jádru se jedná o adresář všech souborů na disku. Je třeba poznamenat, že jakýkoli datový prvek v NTFS je považován za soubor, dokonce i MFT. Prvních 16 souborů (metasouborů) v zóně MFT je speciální kasta. Obsahují servisní informace, mají pevnou pozici a jsou nepřístupné ani operačnímu systému. Mimochodem, první z těchto 16 je samotný soubor MFT. Existuje kopie prvních tří záznamů. Pamatujte, že jsem mluvil o třetí zóně, a tak tam leží a svou polohou takříkajíc rozděluje disk napůl. Proč se to dělá? Ano, kvůli spolehlivosti, v případě ztráty informací v souboru MFT, můžete informace vždy obnovit a tam už je to otázka technologie, jak se říká. Všechny ostatní soubory v MFT - zóně mohou být umístěny libovolně. Je třeba poznamenat, že teoreticky v zóně MFT není nic kromě souborů služeb. Jsou ale případy, kdy na části disku, která je vyhrazena uživateli, nezbývá místo: - (a pak se zóna MFT - zmenšuje. Podle toho je v druhé polovině disku místo pro zápis dat. Když v této zóně se uvolní dostatek volného místa, MFT - zóna se opět rozšíří. A zde nastává problém. Do MFT se dostanou běžné soubory - zóna se dostane do zóny a začne se fragmentovat. To samozřejmě není fatální, ale ani to není nic příjemného. Ale vraťme se k našim ovečkám, tedy metasouborům. Každý z nich je zodpovědný za to, že začínají symbolem názvu $ (ikonu znají ti, kteří se zabývají programováním). příklad některých z nich:

MFT není nic jiného než samotný MFT
MFTmirr - stejná kopie, která je uprostřed disku
LogFile je soubor protokolu
Boot - jak už název napovídá, jeho veličenstvo je boot sektor
Bitmapa - mapa volného místa na diskovém oddílu

No a tak dále. Informace o metasouborech jsou umístěny v souboru MFT. Obtížný? Něco takového existuje. Ale všechny tyto odpadky byly vynalezeny pro zvýšení spolehlivosti NTFS a ospravedlňují se. Pojďme dále. NTFS nemá prakticky žádné omezení velikosti disku (alespoň se současnými technologiemi pevných disků). Velikost clusteru se může lišit od 512 b do 64 kb, ačkoli jeho obvyklá velikost je 4 kb.

Pojďme se nyní bavit o katalogu. Toto je metasoubor se symbolem $. . Je rozdělen na části, z nichž každá obsahuje název souboru, jeho atributy a odkaz na soubor MFT. A tam jsou již všechny ostatní informace. Adresář je binární strom. Zkusme přijít na to, co je to za odpad. V adresáři jsou informace o datech na disku umístěny tak, že při hledání souboru byl adresář rozdělen na dvě části a odpovědí bylo, ve které části se hledání nachází. Poté se stejná operace opakuje ve zvolené polovině. A tak dále, dokud není nalezen požadovaný soubor.

A nyní k souborům. Jako takové neexistují. Normální, ano! Existují takzvané proudy, nebo v normální ruštině proudy. To znamená, že každá jednotka informace představuje několik proudů. Jeden stream jsou data samotná, je to hlavní. Ostatní proudy jsou atributy souborů. Jakýkoli soubor lze připojit k jakémukoli jinému souboru. Jednoduše řečeno, k proudům některých dat můžete připojit úplně nový stream a zapisovat tam nová data. To je jen informace o objemu souboru se bere podle objemu hlavního streamu. Prázdné nebo malé soubory na disku se zobrazují pouze v metasouborech. To bylo provedeno za účelem úspory místa na disku. Obecně je třeba poznamenat, že koncept souboru je mnohem hlubší a širší a je poměrně obtížné popsat všechny vlastnosti. Všimněte si, že maximální délka názvu souboru může být až 255 znaků.

Kromě toho mají soubory NTFS tak skvělý atribut jako komprimované. Komprimovat lze jakýkoli soubor nebo dokonce adresář. Samotná operace komprese probíhá nepostřehnutelně, protože její rychlost je poměrně vysoká. Až do hromady se používá tzv. virtuální komprese, tedy jedna část souboru může být komprimována, zatímco druhá ne. Komprese se provádí v blocích. Každý blok se rovná 16 shlukům.

NTFS používá šifrování dat. Pokud tedy systém zbouráte a nainstalujete na nový, nebudete moci číst zašifrované soubory bez příslušné autorizace.

Nyní o protokolování. Nejprve si ale definujme pojem transakce. Transakce je akce, která musí být provedena celá (čti - správně), jinak se neprovede vůbec. Takže na základě tohoto nesmyslu, pokud dojde k chybě při zápisu dat na disk, nebudou v metasouborech provedeny žádné poznámky o novém souboru. A místo, kde bylo nahrávání zahájeno, bude považováno za čisté. To je nutné pro ochranu :-) před různými druhy hemoroidů. Zkrátka akci dotáhl do konce - udělal záznam, to nešlo - a o tom netřeba psát. Je však třeba poznamenat, že funkce žurnálování šetří stav systému souborů, nikoli vaše data.

A konečně, NTFS má další dvě funkce, jako jsou Symbolic Links – možnost vytvářet virtuální adresáře a Hard Links – podpora více jmen pro stejný soubor.To je pravděpodobně vše.

V tuto chvíli je tento souborový systém nejběžnější, i když po vydání Windows XP postupně ztrácí půdu pod nohama. FAT 32 je podporován všemi operačními systémy rodiny Windows počínaje Windows 95 OSR2. FAT 32 (File Allocation Table) je tedy tabulka pro alokaci souborů. Nachází se téměř na samém začátku disku. Struktura FAT disku:

1. boot sektory hlavního a dalšího oddílu;

2. boot sektor logického disku;

3. kořenový adresář;

4. datová oblast;

5. válec pro provádění diagnostických operací čtení/zápisu;

Hlavní výhodou FAT 32 oproti FAT 16 je, že místo 16bitových záznamů se používají 32bitové záznamy. To zase zvyšuje počet clusterů v oddílu na 268 435 456 (ve FAT - 65 536). Při použití FAT 32 je velikost svazku 2 Tb a velikost jednoho souboru může být až 4 Gb. Znatelný rozdíl mezi FAT 32 a předchozími tabulkami je v tom, že kořenový adresář nezabírá pevné místo na disku a může mít libovolnou velikost.

Velikost clusteru při použití FAT 32 v oddílu 2 Gb s 5 000 soubory je 4 Kb (ve FAT 16 - 32 Kb), tabulka využije až 524 288 položek. V tomto případě bude samotná tabulka vážit asi 2 Mb.

Srovnání NTFS a FAT 32.

Dobře, pojďme udělat nevděčnou práci - porovnat dva systémy souborů.

výhody:

1. Rychlý přístup k malým souborům;

2. Množství místa na disku je dnes prakticky neomezené;

3. Fragmentace souborů neovlivňuje samotný systém souborů;

4. Vysoká spolehlivost ukládání dat a samotné struktury souborů;

5. Vysoký výkon při práci s velkými soubory;

nedostatky:

1. Vyšší požadavky na RAM ve srovnání s FAT 32;

2. Práce s katalogy střední velikosti je obtížná pro jejich roztříštěnost;

3. Nižší provozní rychlost ve srovnání s FAT 32

výhody:

1. Vysokorychlostní provoz;

2. Nízké požadavky na RAM;

3. Efektivní práce se soubory střední a malé velikosti;

4. Nižší opotřebení disku díky menším pohybům hlavy pro čtení/zápis.

nedostatky:

1. Nízká ochrana proti selhání systému;

2. Neefektivní práce s velkými soubory;

3. Omezení maximálního objemu oddílu a souboru;

4. Snížený výkon během fragmentace;

5. Snížený výkon při práci s adresáři obsahujícími velké množství souborů;

Takže nějaké úvahy. Oba souborové systémy ukládají data do clusterů o minimální velikosti 512 b. Obvyklá velikost clusteru je zpravidla 4 Kb. Zde podobnosti pravděpodobně končí. Něco o fragmentaci: Rychlost NTFS dramaticky klesá, když je disk plný z 80 - 90 %. To je způsobeno fragmentací služeb a pracovních souborů. Čím více s takto zatíženým diskem pracujete, tím větší je fragmentace a tím nižší výkon. Ve FAT 32 dochází k fragmentaci pracovní oblasti disku také v dřívějších fázích. Zde záleží na tom, jak často zapisujete / mažete data. Stejně jako u NTFS fragmentace výrazně snižuje výkon. Nyní o RAM. Objem samotné tabulky FAT 32 může v paměti RAM zabírat několik megabajtů. Ke záchraně však přichází ukládání do mezipaměti. Co se ukládá do mezipaměti:

1. Nejpoužívanější adresáře;

2. Údaje o všech aktuálně používaných souborech;

3. Údaje o volném místě na disku;

Ale co NTFS? Ukládání do mezipaměti je obtížné pro velké adresáře a mohou dosahovat velikosti několika desítek megabajtů. Plus MFT plus informace o volném místě na disku. I když je třeba poznamenat, že NTFS stále spotřebovává zdroje RAM poměrně ekonomicky. V přítomnosti úspěšného systému ukládání dat je v MFT každá položka přibližně rovna 1 Kb. Ale přesto jsou požadavky na RAM vyšší než na FAT 32. Stručně řečeno, pokud je vaše paměť menší nebo rovna 64 Mb, pak bude FAT 32 efektivnější z hlediska rychlosti. Pokud více, rozdíl v rychlosti bude malé a často vůbec. Nyní o samotném pevném disku. Pro použití NTFS je žádoucí Bus Mastering. co to je? Jedná se o speciální režim provozu ovladače a ovladače. Při použití BM dochází k výměně bez účasti zpracovatele. Absence virtuálního počítače ovlivní výkon systému. Díky použití složitějšího souborového systému se navíc zvyšuje počet pohybů hlavy pro čtení/zápis, což také ovlivňuje rychlost. Přítomnost diskové mezipaměti má stejně pozitivní vliv na NTFS i FAT 32.

Systém souborů poskytuje způsob, jak uspořádat disk. Definuje, jak jsou data uložena na disku a jaké typy informací mohou být k souborům připojeny – názvy souborů, oprávnění a další atributy.

Windows podporuje tři různé systémy souborů. NTFS- nejmodernější souborový systém. Windows používá NTFS pro svůj systémový disk a ve výchozím nastavení pro většinu pevných disků. FAT32 je starší souborový systém, který není tak účinný jako NTFS a nepodporuje velkou sadu funkcí, ale poskytuje větší kompatibilitu s jinými operačními systémy. exFAT je moderní náhradou FAT32 a podporuje více zařízení a operačních systémů než NTFS – není však tak rozšířený jako FAT32.

Systém souborů NT (NTFS)

NTFS je moderní souborový systém, kterou systém Windows preferuje používat ve výchozím nastavení. Během instalace systém Windows naformátuje systémovou jednotku na formát systému souborů NTFS. NTFS má tak obrovské limity velikosti souborů a oddílů, že se s nimi pravděpodobně nikdy nesetkáte. NTFS se poprvé objevil ve spotřebitelské verzi Windows XP, ačkoli původně debutoval ve Windows NT.

NTFS je nabitý moderními funkcemi, které nejsou dostupné pro FAT32 a exFAT. NTFS podporuje oprávnění k souborům pro zabezpečení, protokol změn, který vám může pomoci rychle se zotavit z chyb v případě selhání počítače, stínové kopie pro zálohy, šifrování, limity diskových kvót, pevné odkazy a různé další funkce. Mnohé z nich jsou kritické pro jednotku operačního systému, zejména oprávnění k souborům.

Systémový oddíl Windows musí být ve formátu NTFS. Pokud máte další disk se systémem Windows a plánujete na něj instalovat programy, je nejlepší jej také naformátovat na NTFS. A pokud máte nějaké disky, pro které není kompatibilita problém – protože víte, že je budete používat v systémech Windows – klidně zvolte NTFS.

Navzdory svým přednostem, NTFS postrádá kompatibilitu. Bude fungovat se všemi nejnovějšími verzemi Windows - až po Windows XP včetně - ale má omezenou kompatibilitu s jinými operačními systémy. Ve výchozím nastavení umí Mac OS X pouze číst disky NTFS, nikoli zapisovat data. Některé distribuce Linuxu mohou zahrnovat podporu zápisu NTFS, ale jiné mohou být pouze pro čtení. Žádná z konzolí Sony PlayStation nepodporuje NTFS. Dokonce ani vlastní konzole Xbox 360 od Microsoftu neumí číst disky NTFS, s výjimkou Xbox One. Ostatní zařízení budou podporovat NTFS ještě méně.

Kompatibilita: Funguje se všemi verzemi Windows, ale na Macu je pouze pro čtení a v některých distribucích Linuxu může být pouze pro čtení. Ostatní zařízení, s výjimkou Microsoft Xbox One, pravděpodobně nebudou podporovat NTFS.

Omezení: Nerealistický limit velikosti souboru a velikosti oddílu.

Ideální využití: Toto použijte pro systémový disk Windows a další interní disky, které budou používány pouze se systémem Windows.

Tabulka přidělení souborů 32 (FAT32)

FAT32 je nejstarší ze tří souborových systémů dostupných v systému Windows. Byl představen ve Windows 95 a nahradil starý souborový systém FAT16 používaný v MS-DOS a Windows 3.

Stáří souborového systému FAT32 má své výhody i nevýhody. Velkou výhodou je, že FAT32 je de facto standard. Zabalené flash disky jsou často naformátovány jako FAT32 pro maximální kompatibilitu nejen s moderními počítači, ale i s dalšími zařízeními, jako jsou herní konzole a cokoliv s USB portem.

Jeho omezení však souvisí i s věkem. Jednotlivé soubory na jednotce FAT32 nemohou být větší než 4 GB – to je maximum. Oddíl FAT32 musí být také menší než 8 TB. To jsou hranice, ke kterým se moderní uživatelská zařízení přiblížila.

FAT32 je vhodný pro USB flash disky a další externí média – zvláště pokud víte, že je budete používat na jiném PC bez Windows. Tento souborový systém postrádá oprávnění a další bezpečnostní funkce zabudované do modernějšího systému souborů NTFS. Také moderní verze systému Windows již nelze nainstalovat na jednotku naformátovanou systémem FAT32; musí být nainstalovány na disky naformátované systémem NTFS.

Kompatibilita Odpověď: Funguje se všemi verzemi Windows, Mac a Linux, herními konzolami a prakticky jakýmkoli zařízením s portem USB.

Omezení: Maximální velikost souboru 4 GB, maximální velikost oddílu 8 TB.

Ideální využití: Použijte na vyměnitelných jednotkách, kde potřebujete maximální kompatibilitu s širokou škálou zařízení, pokud nepoužíváte soubory o velikosti 4 GB nebo větší.

Rozšířená tabulka alokace souborů (exFAT)

souborový systém exFAT byl představen v roce 2006 a byl přidán do starších verzí Windows s aktualizacemi pro Windows XP a Windows Vista. exFAT je souborový systém optimalizovaný pro flash- Navrženo pro zachování kompatibility FAT32, ale bez dalších funkcí NTFS a bez omezení FAT32.

Stejně jako NTFS má exFAT velmi velké limity velikosti souborů a oddílů, což umožňuje ukládat soubory mnohem větší než 4 GB povolené ve FAT32.

I když exFAT přesně neodpovídá kompatibilitě FAT32, je více kompatibilní než NTFS. Dokonce i Mac OS nabízí plnou podporu čtení/zápisu exFAT. K jednotkám exFAT lze v systému Linux přistupovat po instalaci příslušného softwaru. S ostatními zařízeními je to trochu složitější: PlayStation 4 podporuje exFAT; PlayStation 3 nepodporuje; Xbox One ano, ale Xbox 360 ne.

Kompatibilita: Funguje se všemi verzemi Windows a moderními verzemi Mac X, ale vyžaduje další software v Linuxu. ExFAT podporuje více zařízení, ale některá – zejména starší – fungují pouze s FAT32.

Omezení: Nerealistické limity velikosti souborů a diskových oddílů.

Ideální využití: použijte jej, když potřebujete ukládat velké soubory a když potřebujete širokou kompatibilitu. Za předpokladu, že každé zařízení, které chcete použít, podporuje exFAT, měli byste své zařízení naformátovat pomocí exFAT namísto FAT32.

NTFS je ideální pro interní disky, zatímco exFAT je obvykle ideální pro flash disky. Někdy však může být nutné naformátovat externí disk pomocí FAT32, pokud exFAT není podporován na zařízení, se kterým jej chcete používat.

V systému FAT jsou názvy souborů ve formátu 8.3 a skládají se pouze ze znaků ASCII. Do VFAT byla přidána podpora pro dlouhé (až 255 znaků) názvy souborů. Dlouhý název souboru, LFN) kódované v UTF-16LE, s LFN uloženými současně s názvy 8.3, zpětně označovanými jako SFN. Krátký název souboru). LFN při vyhledávání nerozlišují velká a malá písmena, avšak na rozdíl od SFN, které jsou uloženy velkými písmeny, si LFN zachovávají velikost písmen zadaná při vytvoření souboru.

Struktura systému FAT

V systému souborů FAT jsou souvislé sektory disku sloučeny do jednotek nazývaných clustery. Počet sektorů ve shluku se rovná mocnině dvou (viz níže). Pro ukládání dat souborů je alokován celočíselný počet clusterů (alespoň jeden), takže pokud je například velikost souboru 40 bajtů a velikost clusteru 4 kbajty, bude ve skutečnosti obsazeno pouze 1 % místa, které je pro něj přiděleno. podle informací o souboru. Aby se takovým situacím předešlo, je vhodné zmenšit velikost clusterů a naopak snížit množství adresových informací a zvýšit rychlost souborových operací. V praxi se volí určitý kompromis. Protože kapacita disku nemusí být vyjádřena celočíselným počtem shluků, na konci svazku jsou obvykle takzvané „jednotky“. přebytečné sektory – „zbytek“ o velikosti menší než shluk, který nemůže OS přidělit pro ukládání informací.

Prostor svazku FAT32 je logicky rozdělen do tří souvislých oblastí:

vyhrazená oblast. Obsahuje struktury služeb, které patří k zaváděcímu záznamu oddílu (Partition Boot Record - PBR, pro odlišení od Master Boot Record - hlavního spouštěcího záznamu disku; také PBR se často nesprávně nazývá spouštěcí sektor) a používají se při inicializaci svazku. ;
Oblast tabulky FAT obsahující pole ukazatelů indexu ("buňky") odpovídající shlukům datové oblasti. Obvykle jsou na disku z důvodu spolehlivosti dvě kopie tabulky FAT;
Datová oblast, kde je zaznamenán skutečný obsah souborů - tedy text textových souborů, kódovaný obrázek u obrazových souborů, digitalizovaný zvuk u zvukových souborů atd. - a také tzv. metadata - informace o názvech souborů a složek, jejich atributech, časech vytvoření a úprav, velikosti a umístění na disku.

FAT12 a FAT16 mají také vyhrazenou oblast pro kořenový adresář. Má pevnou pozici (hned po posledním záznamu v tabulce FAT) a pevnou velikost v sektorech.

Pokud cluster patří k souboru, pak jemu odpovídající buňka obsahuje číslo dalšího clusteru stejného souboru. Pokud buňka odpovídá poslednímu clusteru souboru, pak obsahuje speciální hodnotu (FFFF 16 pro FAT16). Je tak vytvořen řetězec klastrů souborů. Nuly odpovídají nepoužitým shlukům v tabulce. "Špatné" clustery (které jsou vyloučeny ze zpracování, například proto, že odpovídající oblast zařízení je nečitelná) mají také speciální kód.

Po odstranění souboru je první znak názvu nahrazen speciálním kódem E5 16 a řetězec shluků souborů v alokační tabulce je vynulován. Vzhledem k tomu, že informace o velikosti souboru (která se nachází v adresáři vedle názvu souboru) zůstávají nedotčeny, pokud byly clustery souborů umístěny postupně na disku a nebyly přepsány novými informacemi, je možné smazaný soubor obnovit .

spouštěcí záznam

První struktura svazku FAT se nazývá BPB. Blok parametrů BIOS ) a nachází se ve vyhrazené oblasti, v sektoru nula. Tato struktura obsahuje informace identifikující typ souborového systému a fyzické vlastnosti média (disketa nebo oddíl pevného disku).

Blok parametrů BIOS

BPB v zásadě chyběl ve FAT, který sloužil MS-DOS 1.x, protože v té době se předpokládaly pouze dva různé typy svazku - jedno- a oboustranné pětipalcové 360 kb diskety a formát svazku byl určeno prvním bytem oblasti FAT. BPB byl zaveden v MS-DOS 2.x na počátku roku 1983 jako povinná struktura spouštěcího sektoru, ze které se určoval formát svazku; staré schéma detekce prvního bajtu FAT již není podporováno. Také v MS-DOS 2.0 byla zavedena hierarchie souborů a složek (předtím byly všechny soubory uloženy v kořenovém adresáři).

Struktura BPB v MS-DOS 2.x obsahovala 16bitové pole „celkový počet sektorů“, což znamenalo, že tato verze FAT byla zásadně nepoužitelná pro objemy větší než 2 16 = 65 536 sektorů, tedy více než 32 MB se standardní velikostí sektoru 512 bajtů. V MS-DOS 4.0 (1988) bylo výše uvedené pole BPB rozšířeno na 32 bitů, což znamenalo zvětšení teoretické velikosti svazku na 232 = 4 294 967 296 sektorů, tedy až 2 TB s 512bajtovým sektorem.

Další modifikace BPB se objevila s Windows 95 OSR2, který představil FAT32 (v srpnu 1996). Dvougigabajtový limit velikosti svazku byl odstraněn, svazek FAT32 může mít teoreticky velikost až 8 TB. Velikost každého jednotlivého souboru však nesmí přesáhnout 4 GB. Blok parametrů BIOS FAT32 opakuje BPB FAT16 až do pole BPB_TotSec32 včetně, aby byla zajištěna kompatibilita s dřívějšími verzemi FAT, následované rozdíly.

"Boot sektor" FAT32 jsou ve skutečnosti tři 512bajtové sektory - sektory 0, 1 a 2. Každý z nich obsahuje signaturu 0xAA55 na adrese 0x1FE, tedy v posledních dvou bytech, pokud je velikost sektoru 512 bajtů. Pokud je velikost sektoru větší než 512 bajtů, pak je podpis obsažen jak na adrese 0x1FE, tak v posledních dvou bytech nulového sektoru, to znamená, že je duplikován.

FSInfo

Spouštěcí záznam oddílu FAT32 obsahuje strukturu nazvanou FSInfo, slouží k uložení hodnoty počtu volných clusterů na svazku. FSInfo zpravidla zabírá sektor 1 (viz pole BPB_FSInfo) a má následující strukturu (adresy vzhledem k začátku sektoru):

FSI_LeadSig. 4bajtový podpis 0x41615252 označuje, že sektor je používán pro strukturu FSInfo.
FSI_Reserved1. Interval od 4. do 483. bajtů sektoru včetně je vynulován.
FSI_StrucSig. Další podpis je umístěn na 0x1E4 a obsahuje hodnotu 0x61417272.
FSI_Free_Count. Čtyřbajtové pole na adrese 0x1E8 obsahuje poslední počet volných clusterů na svazku, který je systému znám. Hodnota 0xFFFFFFFF znamená, že počet volných klastrů je neznámý a musí se vypočítat.
FSI_Nxt_Free. Čtyřbajtové pole na adrese 0x1EC obsahuje číslo clusteru, od kterého by mělo začít hledání volných clusterů v tabulce ukazatelů indexu. Toto pole obvykle obsahuje číslo posledního clusteru FAT přiřazeného k uložení souboru. Hodnota 0xFFFFFFFF znamená, že hledání volného clusteru by mělo být prováděno od samého začátku tabulky FAT, tedy od druhého clusteru.
FSI_Reserved2. Vyhrazené 12bajtové pole na adrese 0x1F0.
FSI_TrailSig. Podpis 0xAA550000 - poslední 4 bajty sektoru FSInfo.

Smyslem zavedení FSInfo je optimalizovat výkon systému, protože ve FAT32 může být tabulka ukazatelů indexu velká a její vyhledávání bajt po bajtu může trvat značné množství času. Hodnoty polí FSI_Free_Count a FSI_Nxt_Free však nemusí odpovídat skutečnosti a měly by být zkontrolovány, zda jsou adekvátní. Navíc se neaktualizují ani v záloze FSInfo, která se obvykle nachází v sektoru 7.

Určení typu objemu FAT

Určení typu svazku FAT (tj. výběr mezi FAT12, FAT16 a FAT32) provádí operační systém na základě počtu clusterů ve svazku, který je zase určen z polí BPB. Nejprve se vypočítá počet sektorů kořenového adresáře:

RootDirSectors = (BPB_RootEntCnt * 32) / BPB_BytsPerSec

DataSec = TotSec - (BPB_ResvdSecCnt + (BPB_NumFATs * FATSz) + RootDirSectors)

Nakonec je určen počet clusterů datových oblastí:

CountofClusters = DataSec / BPB_SecPerClus

Podle počtu clusterů existuje vzájemná korespondence se systémem souborů:

CountofClusters< 4085 - FAT12
CountofClusters = 4085 ÷ 65524 - FAT16
Počet clusterů > 65524 - FAT32

Podle oficiální specifikace je to jediný platný způsob, jak určit typ FAT. Umělé vytvoření svazku, který porušuje zadaná pravidla mapování, způsobí, že jej systém Windows zpracuje nesprávně. Doporučuje se však vyhnout se hodnotám CountofClusters, které se blíží kritickým hodnotám (4085 a 65525), aby bylo možné správně určit typ souborového systému libovolnými, často nesprávně zapsanými ovladači.

Postupem času se FAT stal široce používaným v různých zařízeních pro kompatibilitu mezi DOS, Windows, OS / 2, Linux. Společnost Microsoft neprokázala žádný úmysl nutit je k licencování [ specifikovat] .

V únoru 2009 Microsoft zažaloval TomTom, výrobce linuxových automobilových navigačních systémů, za porušení patentu.

Poznámky

http://cd.textfiles.com/megademo2/INFO/OS2_HPFS.TXT
www.microsoft.com/mscorp/ip/tech/fathist.asp na archive.org
Specifikace systému souborů FAT32 společnosti Microsoft Extensible Firmware Initiative 1.03. Microsoft (6. prosince 2000). - Dokument ve formátu Microsoft Word, 268 Kb. archivovány
A co VFAT? . Archiv TechNet. Microsoft (15. října 1999). Archivováno z originálu 22. srpna 2011. Získáno 5. dubna 2010.
Nezaměňujte příponu systému souborů VFAT se stejnojmenným ovladačem systému souborů, který se objevil ve Windows for Workgroups 3.11 a je navržen pro zpracování volání funkcí MS-DOS (INT 21h) v chráněném režimu (viz: KB126746: Historie verzí systému Windows for Workgroups . VERZE 3.11 → Nesíťové funkce. Microsoft (14. listopadu 2003). Archivováno z originálu 22. srpna 2011. Získáno 5. dubna 2010.)
Federální patentový soud prohlašuje patent FAT společnosti Microsoft za neplatný. heise online. Heise Zeitschriften Verlag (2. března 2007). archivovány
Brian Kahin. Microsoft válcuje svět patenty FAT. The Huffington Post (10. března 2009). Archivováno z originálu 22. srpna 2011. Získáno 10. března 2009.
Ryan Paul.Žaloba Microsoftu kvůli patentům FAT by mohla otevřít OSS Pandora's Box (anglicky). Ars Technica. Publikace Condé Nast (25. února 2009). archivovány
Glyn Moody.(Angličtina) . Computerworld UK. IDG (5. března 2009). Archivováno z originálu 22. srpna 2011. Získáno 9. března 2009.
Steven J. Vaughan-Nichols. Linuxové společnosti podepisují pakty Microsoft na ochranu patentů. Blogy. IDG (5. března 2009). Archivováno z originálu 22. srpna 2011. Získáno 9. března 2009.
Erika Oggová. TomTom žaluje Microsoft v patentovém sporu. CNet (19. března 2009). Archivováno z originálu 22. srpna 2011. Získáno 20. března 2009.

Odkazy

ECMA-107 FAT standard

Součásti systému Microsoft Windows
Hlavní
Služby řízení
Aplikace	Kontaktujte výrobce DVD Faxování a skenování internet ExplorerČasopis Lupa mediální centrum Windows přehrávač médií Program spolupráce Centrum zařízení Windows Mobile Centrum mobility Vypravěč Paint Osobní editor postav Vzdálená asistence Rozpoznávání řeči

Úvod

2.1 systém FAT16

2.2 Systém FAT32

2.3 Porovnání FAT16 a FAT32

3.1 Systém NTFS

3.2 Porovnání NTFS a FAT32

Závěr

Bibliografie

Úvod

V současné době je na jednom disku zaznamenáno v průměru několik desítek tisíc souborů. Jak porozumět celé této rozmanitosti, abychom mohli přesně oslovit soubor? Účelem souborového systému je efektivní řešení tohoto problému.

Souborový systém je z pohledu uživatele „prostorem“, ve kterém jsou soubory umístěny. A jako vědecký termín je to způsob ukládání a organizace přístupu k datům na nosiči informací nebo jeho části. Přítomnost souborového systému umožňuje určit název souboru, kde se nachází. Vzhledem k tomu, že informace jsou na počítačích kompatibilních s IBM PC uloženy především na discích, určují uspořádání dat na discích (přesněji na logických discích) používané systémy souborů. Podíváme se na souborový systém FAT.

tlustý souborový systém ntfs

1. Historie vzniku a obecná charakteristika souborového systému FAT

Souborový systém FAT (File Allocation Table) byl vyvinut Billem Gatesem a Markem McDonaldem v roce 1977 a původně byl používán v operačním systému 86-DOS. Aby bylo možné dosáhnout přenositelnosti programů z operačního systému CP/M na 86-DOS, zachovala si dřívější omezení názvů souborů. 86-DOS byl později získán společností Microsoft a stal se základem pro MS-DOS 1.0, vydaný v srpnu 1981. FAT byl navržen pro práci s disketami menšími než 1 MB a zpočátku nepodporoval pevné disky. FAT aktuálně podporuje soubory a oddíly až do velikosti 2 GB.

FAT používá následující konvence pojmenovávání souborů:

název musí začínat písmenem nebo číslem a může obsahovat jakýkoli znak ASCII kromě mezery a "/\ :; |=,^*?

Název je dlouhý až 8 znaků, následuje tečka a volitelná přípona až 3 znaky.

velikost písmen v názvech souborů není rozlišena a není zachována.

Struktura oddílu FAT je uvedena v tabulce 1.1 Blok parametrů BIOS obsahuje informace požadované systémem BIOS o fyzických vlastnostech pevného disku. Systém souborů FAT nemůže ovládat každý sektor samostatně, takže spojuje sousední sektory do shluků. To snižuje celkový počet úložných jednotek, které musí systém souborů sledovat. Velikost clusteru ve FAT je mocnina dvou a je určena velikostí svazku při formátování disku (tabulka 1.2). Cluster je minimální prostor, který může soubor zabírat. Výsledkem je plýtvání místem na disku. Operační systém obsahuje různé utility (DoubleSpace, DriveSpace) určené pro komprimaci dat na disk.

Tab. 1.1 - Struktura oddílů FAT

Spouštěcí sektor Blok parametrů BIOS (BPB) FATFAT (kopie) Oblast souboru kořenového adresáře

FAT získal svůj název podle stejnojmenné alokační tabulky. Alokační tabulka souborů ukládá informace o klastrech logických disků. Každý cluster ve FAT má samostatnou položku, která ukazuje, zda je volný, zaneprázdněn daty souboru nebo označen jako špatný (poškozený). Pokud je cluster obsazen souborem, pak je adresa clusteru obsahujícího další část souboru uvedena v odpovídající položce v alokační tabulce souborů. Z tohoto důvodu se FAT nazývá souborový systém s propojeným seznamem. Původní verze FAT, vyvinutá pro DOS 1.00, používala 12bitovou alokační tabulku souborů a podporovala oddíly až do velikosti 16 MB (v DOSu lze vytvořit maximálně dva oddíly FAT). Pro podporu pevných disků větších než 32 MB byla bitová hloubka FAT zvýšena na 16 bitů a velikost clusteru na 64 sektorů (32 KB). Protože každému clusteru lze přiřadit jedinečné 16bitové číslo, podporuje FAT maximálně 216 nebo 65536 clusterů na svazek.

Tabulka 1.2 – Velikosti klastrů

Velikost oddílu Velikost clusteru Typ FAT< 16 Мб4 КбFAT1216 Мб - 127 Мб2 КбFAT16128 Мб - 255 Мб4 КбFAT16256 Мб - 511 Мб8 КбFAT16512 Мб - 1023 Мб16 КбFAT161 Гб - 2 Гб32 КбFAT16

Protože je spouštěcí záznam příliš malý na to, aby se na něm uložil algoritmus vyhledávání systémových souborů, musí být systémové soubory ve specifickém umístění, aby je spouštěcí záznam našel. Pevná pozice systémových souborů na začátku datové oblasti ukládá pevné omezení velikosti kořenového adresáře a alokační tabulky souborů. V důsledku toho je celkový počet souborů a podadresářů v kořenovém adresáři na jednotce FAT omezen na 512.

Každý soubor a podadresář ve FAT má 32bajtovou položku adresáře, která obsahuje název souboru, jeho atributy (archiv, skrytý, systémový a jen pro čtení). ), datum a čas vytvoření (nebo poslední změny v něm provedené) a další informace (tabulka 1.3).

Tabulka 1.3 - Prvky katalogu

Systém souborů FAT vždy zaplní volné místo na disku postupně od začátku do konce. Při vytváření nového souboru nebo rozšiřování existujícího souboru hledá úplně první volný cluster v alokační tabulce souborů. Pokud byly v průběhu práce některé soubory smazány, zatímco jiné se změnily ve velikosti, budou výsledné prázdné shluky rozptýleny po disku. Pokud clustery obsahující data souboru nejsou v řadě, je soubor fragmentován. Silně fragmentované soubory výrazně snižují efektivitu práce, protože čtecí / zapisovací hlavy se při hledání dalšího záznamu souboru budou muset přesunout z jedné oblasti disku do druhé. Operační systémy, které podporují FAT, obvykle obsahují speciální nástroje pro defragmentaci disku určené ke zlepšení výkonu operací se soubory.

Další nevýhodou FAT je, že jeho výkon je vysoce závislý na počtu souborů uložených v jednom adresáři. Při velkém počtu souborů (asi tisíc) může načítání seznamu souborů v adresáři trvat několik minut. To je způsobeno skutečností, že ve FAT má adresář lineární neuspořádanou strukturu a názvy souborů v adresářích jsou v pořadí, v jakém byly vytvořeny. Výsledkem je, že čím více záznamů v adresáři, tím pomalejší programy pracují, protože při hledání souboru je nutné postupně procházet všechny záznamy v adresáři. Protože byl FAT původně navržen pro jednouživatelský operační systém DOS, neumožňuje ukládání informací, jako jsou informace o vlastníkovi nebo přístupová oprávnění k souborům/adresářům.Je to nejběžnější souborový systém a většina moderních operačních systémů jej do určité míry podporuje další. Díky své všestrannosti lze FAT použít na svazcích, které pracují s různými operačními systémy.

Ačkoli neexistují žádné překážky pro použití jakéhokoli jiného souborového systému při formátování disket, většina operačních systémů používá pro kompatibilitu FAT. To lze částečně vysvětlit skutečností, že jednoduchá struktura FAT vyžaduje méně místa pro uložení servisních dat než jiné systémy. Výhody jiných souborových systémů se projeví pouze tehdy, když jsou použity na médiích větších než 100 MB.

Je třeba poznamenat, že FAT je jednoduchý souborový systém, který nezabrání poškození souborů v důsledku abnormálního vypnutí počítače. Operační systémy, které podporují FAT, zahrnují speciální nástroje, které kontrolují strukturu a opravují nekonzistence v systému souborů.

2. Charakteristika souborových systémů FAT16 a FAT32 a jejich srovnání

.1 Systém FAT16

Souborový systém FAT 16, který je hlavním souborovým systémem pro operační systémy DOS, Windows 95⁄98⁄Me, Windows NT⁄2000⁄XP a je podporován i většinou ostatních systémů. FAT 16 je jednoduchý souborový systém určený pro malé disky a jednoduché adresářové struktury. Název pochází z názvu metody organizace souborů - File Allocation Table. Tato tabulka je umístěna na začátku disku. Číslo 16 znamená, že tento souborový systém je 16bitový – 16 bitů se používá k adresování clusterů. Operační systém používá tabulku přidělení souborů k vyhledání souboru a určení clusterů, které soubor zabírá na pevném disku. Kromě toho tabulka obsahuje informace o volných a vadných clusterech. Pro snazší pochopení souborového systému FAT16 si představte obsah knihy a způsob, jakým s tímto obsahem pracujete, přesně tak pracuje operační systém s FAT 16.

Pro čtení souboru musí operační systém najít záznam ve složce podle názvu souboru a přečíst číslo prvního clusteru souboru. První cluster představuje začátek souboru. Poté je nutné načíst prvek FAT odpovídající prvnímu clusteru souboru. Pokud prvek obsahuje štítek - poslední v řetězci, pak není třeba nic dalšího hledat: celý soubor se vejde do jednoho shluku. Pokud shluk není poslední, pak prvek tabulky obsahuje číslo dalšího shluku. Obsah dalšího clusteru musí být načten po prvním. Když je nalezen poslední cluster v řetězci, pak pokud soubor nezabírá celý cluster, je nutné odříznout nadbytečné bajty clusteru. Přebytečné bajty jsou oříznuty podle délky souboru uloženého v položce složky.

Chcete-li zapsat soubor, musí operační systém provést následující posloupnost akcí. Ve volném prvku složky se vytvoří popis souboru, pak se vyhledá volný prvek FAT a odkaz na něj se umístí do položky složky. První shluk popsaný nalezeným prvkem FAT je obsazen. Tento prvek FAT je vyplněn číslem dalšího shluku nebo znakem posledního shluku v řetězci.

Operační systém se chová tak, že sbírá řetězce ze sousedních clusterů ve vzestupném pořadí. Je jasné, že přístup k po sobě jdoucím clusterům bude mnohem rychlejší než ke clusterům náhodně rozptýleným po disku. V tomto případě jsou již obsazené a označené v FAT jako špatné clustery ignorovány.

V systému souborů FAT16 je pro číslo clusteru vyhrazeno 16 bitů. Maximální počet clusterů je tedy 65525 a maximální velikost clusteru je 128 sektorů. V tomto případě je maximální velikost oddílů nebo disků ve FAT16 4,2 gigabajtů. Při logickém formátování disku nebo diskového oddílu se operační systém snaží použít minimální velikost clusteru, což povede k maximálnímu počtu clusterů 65525. Je zřejmé, že čím větší je velikost oddílu, tím větší by měla být velikost clusteru. Mnoho operačních systémů nepracuje správně se 128 sektorovým clusterem. V důsledku toho je maximální velikost oddílu FAT16 snížena na 2 gigabajty. Obvykle platí, že čím větší je velikost clusteru, tím větší je plýtvání místem na disku. Důvodem je, že poslední cluster obsazený souborem je vyplněn pouze částečně. Pokud je například soubor o velikosti 17 KB zapsán do oddílu s velikostí clusteru 16 KB, pak soubor zabere dva clustery, přičemž první cluster bude plný, druhý cluster zapíše pouze 1 KB dat a zbývajících 15 KB místa v druhém clusteru zůstává nevyužito. Plné a nebude do něj zapisovat jinými soubory. Pokud je na velké disky zapsáno velké množství malých souborů, bude ztráta místa na disku značná. Následující tabulka 2.1 poskytuje informace o možném plýtvání místem na disku pro různé velikosti diskových oddílů.

Tab. 2.1.1 - Ztráta místa na disku

Velikost oddílu Velikost clusteru Plýtvaný prostor na disku127 MB2 kB 2%128-255MB4Kb4%256-511MB8Kb10%512-1023MB16Kb25%1024-2047MB32Kb40%2048-4096MB64Kb55

Existují dva způsoby, jak snížit plýtvání místem na disku. Prvním je rozdělení místa na disku na malé oddíly s malou velikostí clusteru. Druhým je použití souborového systému FAT32<#"center">2.2 Systém FAT32

Systém souborů FAT32 je novější systém souborů založený na formátu FAT a je podporován systémy Windows 95 OSR2, Windows 98 a Windows Millennium Edition. FAT32 používá 32bitová ID clusteru, ale vyhrazuje si horní 4 bity, takže efektivní velikost ID clusteru je 28 bitů. Protože maximální velikost clusterů FAT32 je 32 KB, FAT32 teoreticky zvládne 8 terabajtových svazků. Windows 2000 omezuje velikost nových svazků FAT32 na 32 GB, i když podporuje stávající větší svazky FAT32 (vytvořené v jiných operačních systémech). Větší počet clusterů podporovaných systémem FAT32 umožňuje spravovat disky efektivněji než FAT 16. FAT32 může používat 512bajtové clustery pro svazky do 128 MB.

Systém souborů FAT 32 ve Windows 98 se používá jako výchozí. Tento operační systém je dodáván se speciálním programem pro převod disku z FAT 16 na FAT 32. Windows NT a Windows 2000 mohou také používat souborový systém FAT, a proto můžete spustit počítač z disku DOS a mít plný přístup ke všem souborům. Některé z nejpokročilejších funkcí Windows NT a Windows 2000 však poskytuje jejich vlastní souborový systém NTFS (NT File System). NTFS umožňuje vytvářet oddíly až do 2 TB na disku (jako FAT 32), ale navíc má vestavěné funkce pro kompresi souborů, zabezpečení a audit, které jsou nezbytné při práci v síťovém prostředí. A ve Windows 2000 je implementována podpora souborového systému FAT 32. Instalace operačního systému Windows NT začíná na disk FAT, ale na konci instalace lze data na disku převést do formátu NTFS na konec instalace.

Můžete to provést také později pomocí nástroje Převést. exe, který je součástí operačního systému. Oddíl disku převedený na NTFS se stane nepřístupným pro jiné operační systémy. Chcete-li se vrátit k DOS, Windows 3.1 nebo Windows 9x, musíte odstranit oddíl NTFS a místo něj vytvořit oddíl FAT. Windows 2000 lze nainstalovat na jednotku se systémem souborů FAT 32 a NTFS.

Možnosti souborových systémů FAT32 jsou mnohem širší než možnosti FAT16. Jeho nejdůležitější vlastností je, že podporuje disky až do 2047 GB a pracuje s menšími clustery, čímž výrazně snižuje množství plýtvaného místa na disku. Například 2 GB pevný disk v systému FAT16 používá 32 KB clustery, zatímco FAT32 používá 4 KB clustery. Aby byla zachována kompatibilita se stávajícími programy, sítěmi a ovladači zařízení, kdekoli je to možné, je FAT32 implementován s minimálními změnami v architektuře, rozhraních API, interních datových strukturách a formátu disku. Ale protože velikost prvků tabulky FAT32 je nyní čtyři bajty, mnoho interních a diskových datových struktur, stejně jako API, muselo být revidováno nebo rozšířeno. Některá rozhraní API na jednotkách FAT32 jsou blokována, aby se zabránilo starším diskovým nástrojům v poškození obsahu jednotek FAT32. Většiny programů se tyto změny nedotknou. Stávající nástroje a ovladače budou fungovat i na jednotkách FAT32. Ovladače blokových zařízení systému MS-DOS (například Aspidisk.sys) a diskové nástroje však musí být upraveny tak, aby podporovaly FAT32. Všechny diskové nástroje dodávané společností Microsoft (Format, Fdisk, Defrag a ScanDisk pro skutečný a chráněný režim) byly přepracovány tak, aby plně podporovaly FAT32. Společnost Microsoft navíc pomáhá předním výrobcům diskových nástrojů a ovladačů zařízení upravit jejich produkty tak, aby podporovaly FAT32. FAT32 je efektivnější než FAT16 při práci s většími disky a nevyžaduje jejich rozdělení do 2 GB oddílů. Windows 98 nutně podporuje FAT16, protože právě tento souborový systém je kompatibilní s jinými operačními systémy, včetně společností třetích stran. V reálném režimu MS-DOS a nouzovém režimu Windows 98 je systém souborů FAT32 výrazně pomalejší než FAT16. Proto je při spouštění programů v režimu MS DOS žádoucí zahrnout Autoexec. bat nebo soubor PIF příkaz ke stažení Smartdrv. exe, který urychlí operace s diskem. Některé starší programy FAT16 mohou hlásit nesprávné informace o množství volného nebo celkového místa na disku, pokud je více než 2 GB. Windows 98 poskytuje nová rozhraní API pro MS-DOS a Win32, která umožňují správné určení těchto metrik.

.3 Porovnání FAT16 a FAT32

Tabulka 2.3.1 - Porovnání souborových systémů FAT16 a FAT32

FAT16FAT32 Implementováno a používáno většinou operačních systémů (MS-DOS, Windows 98, Windows NT, OS/2, UNIX). V současné době podporováno pouze na Windows 95 OSR2 a Windows 98. Velmi efektivní pro logické jednotky menší než 256 MB. Nefunguje s disky menšími než 512 MB. Podporuje kompresi disku, jako je například algoritmus DriveSpace. Nepodporuje kompresi disku. Zvládá maximálně 65 525 clusterů, jejichž velikost závisí na velikosti logické jednotky. Protože maximální velikost clusteru je 32 KB, FAT16 zvládne pouze logické disky do 2 GB. Dokáže pracovat s logickými jednotkami až do 2047 GB s maximální velikostí clusteru 32 KB.

Maximální možná délka souboru ve FAT32 je 4 GB mínus 2 bajty. Aplikace Win32 mohou otevírat soubory této délky bez zvláštního zpracování. Jiné aplikace by měly používat přerušení Int 21h, funkce 716C (FAT32) s příznakem otevření rovným EXTEND-SIZE (1000h).

V systému souborů FAT32 jsou pro každý cluster v alokační tabulce souborů přiděleny 4 bajty, zatímco ve FAT16 - 2 bajty a ve FAT12 - 1,5 bajtu.

Horní 4 bity 32bitového záznamu tabulky FAT32 jsou vyhrazeny a nepodílejí se na vytváření čísla klastru. Programy, které přímo čtou tabulku FAT32, musí tyto bity maskovat a zabránit jejich změně při zápisu nových hodnot.

FAT32 má tedy oproti předchozím implementacím souborového systému FAT následující výhody:

podporuje disky do 2 TB;

efektivněji organizuje místo na disku. FAT32 využívá menší clustery (4 KB pro disky do 8 GB), což ušetří až 10-15 % místa na velkých discích ve srovnání s FAT;

kořenový adresář FAT 32, stejně jako všechny ostatní adresáře, je nyní neomezený, skládá se z řetězce clusterů a může být umístěn kdekoli na disku;

má vyšší spolehlivost: FAT32 je schopen přesouvat kořenový adresář a pracovat se zálohou FAT, navíc spouštěcí záznam na jednotkách FAT32 byl rozšířen o zálohu kritických datových struktur, což znamená, že disky FAT32 jsou méně citlivé na výskyt samostatných chybných záplat než existující svazky FAT;

programy se načítají o 50 % rychleji.

Tabulka 2.3.2 - Porovnání velikostí shluků

Velikost diskuFAT16 Velikost clusteru KBFAT32 Velikost clusteru KB256MB-511MB8Nepodporováno512MB-1023MB1641024MB-2GB3242GB-8GBNepodporováno48GB-16GBNepodporováno816GB-32GBNepodporováno 323GBVíce než

3. Alternativní souborový systém NTFS a jeho srovnání s FAT32

3.1 Systém NTFS

(New Technology File System) je nejpreferovanějším souborovým systémem při práci s Windows NT, protože byl speciálně navržen pro tento systém. Windows NT obsahuje nástroj pro převod, který převádí svazky FAT a HPFS na svazky NTFS. V NTFS se výrazně rozšiřují možnosti správy přístupu k jednotlivým souborům a adresářům, je zavedeno velké množství atributů, implementována odolnost proti chybám, implementovány nástroje pro dynamickou kompresi souborů a podpora požadavků standardu POSIX. NTFS umožňuje názvy souborů o délce až 255 znaků a používá stejný algoritmus generování krátkých jmen jako VFAT. NTFS se v případě selhání operačního systému nebo hardwaru samoopraví, takže diskový svazek zůstane k dispozici a adresářová struktura zůstane nedotčena.

Každý soubor na svazku NTFS je reprezentován záznamem ve speciálním souboru, MFT (Master File Table). NTFS si vyhrazuje prvních 16 položek tabulky o velikosti asi 1 MB pro speciální informace. První položka tabulky přímo popisuje samotnou hlavní tabulku souborů. Následuje zrcadlený záznam MFT. Pokud je poškozena první položka MFT, NTFS přečte druhou položku a najde zrcadlený soubor MFT, jehož první položka je identická s první položkou MFT. Umístění datových segmentů MFT a zrcadlového souboru MFT je uloženo v zaváděcím sektoru. Kopie zaváděcího sektoru je umístěna v logickém středu disku. Třetí položka MFT obsahuje soubor protokolu používaný k obnovení souborů. Sedmnácté a následující položky v hlavní tabulce souborů jsou používány skutečnými soubory a adresáři na svazku.

Transakční protokol (soubor protokolu) zaznamenává všechny operace, které ovlivňují strukturu svazku, včetně vytvoření souboru a jakýchkoli příkazů, které mění strukturu adresářů. Protokol transakcí se používá k obnovení svazku NTFS po selhání systému. Záznam pro kořenový adresář obsahuje seznam souborů a adresářů uložených v kořenovém adresáři.

Schéma přidělení prostoru na svazku je uloženo v bitmapovém souboru. Atribut data tohoto souboru obsahuje bitmapu, jejíž každý bit představuje jeden cluster svazku a označuje, zda je daný cluster volný nebo obsazený nějakým souborem. Podporuje také soubor chybného clusteru pro registraci špatných oblastí na svazku a soubor svazku A obsahující název svazku, verzi NTFS a bit, který je nastaven, když je svazek poškozen. Nakonec je zde soubor obsahující tabulku definice atributů, která definuje typy atributů podporovaných na svazku a zda je lze indexovat, obnovit obnovením systému atd. alokuje místo v clusterech a používá 64 bitů k jejich číslování, což umožňuje možné mít 264 clusterů, každý do velikosti 64 kB. Stejně jako ve FAT se velikost clusteru může měnit, ale nemusí se nutně zvětšovat úměrně velikosti disku. Velikosti klastrů nastavené ve výchozím nastavení při formátování oddílu jsou uvedeny v tabulce 3.1.

Velikost oddílu Velikost shluku< 512 Мб512 байт513 Мб - 1024 Мб (1 Гб) 1 Кб1 Гб - 2 Гб2 Кб2 Гб - 4 Гб4 Кб4 Гб - 8 Гб8 Кб8 Гб - 16 Гб16 Кб16 Гб - 32 Гб32 Кб>32 GB 64 kB umožňuje ukládat soubory o velikosti až 16 exabajtů (264 bajtů) a má vestavěnou komprimaci souborů v reálném čase. Komprese je jedním z atributů souboru nebo adresáře a jako každý atribut může být kdykoli odstraněn nebo nastaven (komprese je možná na oddílech s velikostí clusteru do 4 KB). Při komprimaci souboru se na rozdíl od kompresních schémat používaných ve FAT používá komprimace po jednotlivých souborech, takže poškození malé oblasti disku nevede ke ztrátě informací v jiných souborech.

Aby se snížila fragmentace, NTFS se vždy snaží ukládat soubory do souvislých bloků. Tento systém používá strukturu adresářů B-tree podobnou vysoce výkonnému systému souborů HPFS, spíše než strukturu propojených seznamů používanou systémem FAT. Díky tomu je vyhledávání souborů v adresáři rychlejší, protože názvy souborů jsou uloženy seřazené v lexikografickém pořadí.Byl navržen jako obnovitelný souborový systém, který používá model zpracování transakcí. Každá I/O operace, která změní soubor na svazku NTFS, je systémem považována za transakci a může být provedena jako nedělitelný blok. Když uživatel upraví soubor, služba souborů protokolu zachytí všechny informace potřebné k opakování nebo vrácení transakce. Pokud je transakce úspěšně dokončena, soubor se upraví. Pokud ne, NTFS vrátí transakci zpět.

Navzdory přítomnosti ochrany proti neoprávněnému přístupu k datům neposkytuje NTFS potřebnou důvěrnost uložených informací. Pro přístup k souborům stačí nabootovat počítač do DOSu z diskety a použít nějaký NTFS ovladač třetí strany pro tento systém.

Počínaje Windows NT 5.0 (nový název Windows 2000) podporuje Microsoft nový souborový systém NTFS 5.0. Nová verze NTFS zavedla další atributy souborů; spolu s přístupovým právem byl zaveden koncept zákazu přístupu, který umožňuje například, když uživatel zdědí skupinová práva k souboru, zakázat mu měnit jeho obsah. Nový systém také umožňuje:

uvalit omezení (kvóty) na množství diskového prostoru poskytovaného uživatelům;

namapujte libovolný adresář (místní i vzdálený) na podadresář na místní jednotce.

Zajímavostí nové verze Windows NT je dynamické šifrování souborů a adresářů, které zvyšuje spolehlivost ukládání informací. Windows NT 5.0 obsahuje systém souborů EFS (Encrypting File System), který používá šifrovací algoritmy se sdíleným klíčem. Pokud je pro soubor nastaven atribut šifrování, pak když uživatelský program přistupuje k souboru za účelem zápisu nebo čtení, je soubor pro program transparentně zašifrován a dekódován.

.2 Srovnání NTFS a FAT32

výhody:

Rychlý přístup k malým souborům;

Velikost diskového prostoru je dnes prakticky neomezená;

Fragmentace souborů neovlivňuje samotný systém souborů;

Vysoká spolehlivost ukládání dat a samotné struktury souborů;

Vysoký výkon při práci s velkými soubory;

nedostatky:

Vyšší nároky na paměť ve srovnání s FAT 32;

Práce s adresáři střední velikosti je obtížná kvůli jejich fragmentaci;

Nižší provozní rychlost ve srovnání s FAT 3232

výhody:

Vysoká rychlost práce;

Nízké požadavky na RAM;

Efektivní práce se soubory střední a malé velikosti;

Menší opotřebení disku díky menšímu pohybu hlavy pro čtení/zápis.

nedostatky:

Nízká ochrana proti selhání systému;

Neefektivní práce s velkými soubory;

Omezení maximální velikosti oddílu a souboru;

Snížený výkon během fragmentace;

Snížený výkon při práci s adresáři obsahujícími velké množství souborů;

Oba souborové systémy tedy ukládají data do clusterů, jejichž minimální velikost je 512 b. Obvyklá velikost clusteru je zpravidla 4 Kb. Zde podobnosti pravděpodobně končí. Něco o fragmentaci: Rychlost NTFS dramaticky klesá, když je disk plný z 80 - 90 %. To je způsobeno fragmentací služeb a pracovních souborů. Čím více s takto zatíženým diskem pracujete, tím větší je fragmentace a tím nižší výkon. Ve FAT 32 dochází k fragmentaci pracovní oblasti disku také v dřívějších fázích. Zde záleží na tom, jak často zapisujete / mažete data. Stejně jako u NTFS fragmentace výrazně snižuje výkon. Nyní o RAM. Objem samotné tabulky FAT 32 může v paměti RAM zabírat několik megabajtů. Ke záchraně však přichází ukládání do mezipaměti. Co se ukládá do mezipaměti:

Nejpoužívanější adresáře;

Údaje o všech aktuálně používaných souborech;

Informace o volném místě na disku;

Závěr

Výhodou FAT jsou nízké nároky na ukládání dat a úplná kompatibilita s velkým množstvím operačních systémů a hardwarových platforem. Tento souborový systém se stále používá pro formátování disket, kde velký objem oddílu podporovaný jinými systémy souborů nehraje roli a nízká režie umožňuje ekonomicky využít malý prostor na disku (NTFS vyžaduje více místa pro ukládání dat, což je pro diskety zcela nepřijatelné).

Rozsah FAT32 je ve skutečnosti mnohem užší – tento souborový systém se vyplatí používat, pokud se chystáte přistupovat k oddílům s Windows 9x a Windows 2000/XP. Ale protože relevance Windows 9x dnes prakticky zmizela, není použití tohoto souborového systému zvlášť zajímavé.

Bibliografie

1. http://yura. puslapiai. lt/archiv/per/fat.html

Oblíbené v kategorii: