Логические структуры и файловые системы жестких дисков. Основные дисковые структуры и процесс загрузки, страница 4

Загрузочный сектор тома

Загрузочный сектор тома (volume boot sector) является "управляющим центром" для дискового тома. Он имеет информацию о том, что содержит том, и загрузочную программу тома, которая выполняется при загрузке с тома (если он является загрузочным).

Таблицы размещения файлов

Структура, которая определяет название файловой системы FAT, - это таблица размещения файлов (File Allocation Table). FAT – таблица отображает распределение дискового пространства в DOS и производных от нее операционных системах.

Данные на жестком диске хранятся с помощью кластеров (clusters). В таблице размещения файлов хранится информация о кластерах. Каждый кластер имеет элемент (entry) в FAT, который описывает, как используется кластер. Эта информация сообщает операционной системе, какие участки диска заняты файлами, а какие свободны. Элементы FAT используются системой для сцепления кластеров с целью размещения файлов на диске.

Таблицы распределения файлов находятся на участке диска сразу после загрузочного сектора тома. Каждый том содержит две идентичные копии FAT, причем вторая копия служит резервом на случай повреждения первой копии. Повреждение FAT может привести к потере данных, так как в ней зарегистрировано, в каких участках диска хранятся все файлы. К сожалению, две копии находятся на диске рядом друг с другом, поэтому при появлении дефектных секторов в первой копии высока вероятность того, что будет повреждена и вторая копия FAT.

Одно из важнейших свойств программ кэширования диска состоит в том, что они всегда поддерживают копию FAT в памяти RAM. Благодаря этому "карту" дисковых кластеров можно считать намного быстрее по сравнению со считыванием ее с диска при обращении к каждому файлу.

Файлы, каталоги, пути и дерево каталогов

Основой модели хранения данных на логическом уровне служит файл. Файл - это набор байтов, хранимых под идентифицирующим его именем. Файл может содержать все: программный код, данные, изображения, фильмы и др. Смысл файла и его использование определяет использующая файл программа.

Во всех операционных системах для PC файлы хранятся с использованием дерева каталогов (directory tree). "Основой" дерева является корневой каталог (root directory). В корневом каталоге можно создать файлы или дополнительные каталоги, называемые подкаталогами (subdirectories). Каждый каталог служит контейнером, который содержит файлы или подкаталоги. В целом, структура каталогов и подкаталогов образует логическое дерево.

Каждый файл или каталог на жестком диске можно однозначно идентифицировать с помощью двух элементов информации: имени файла и пути (path) по дереву каталогов, который нужно пройти до файла или каталога.

Внутренние структуры каталогов

Каждый имеющийся в системе файл хранится в каталоге. Каталог - это просто файл, который специально структурирован и отмечен так, что он имеет особый смысл. Каталог представляет собой таблицу, которая содержит информацию о находящихся в каталоге файлах и подкаталогах и ссылки на то, где эти файлы и подкаталоги находятся на диске.

Каждый элемент в каталоге имеет длину в 32 байта и содержит следующую информацию:

·  Имя файла и расширение: Это 11-символьное имя файла в соответствии со стандартом DOS именования 8.3, например COMMAND.COM. Отметим, что "точка" в имени файла подразумевается и фактически на диске не хранится. Поле имени файла применяется также для указания элементов каталога, содержание которых удалено.

·  Байт атрибутов файла: Имеется несколько атрибутов, которые операционная система использует для придания конкретным файлам определенного смысла. Атрибуты хранятся в отдельном байте каждого элемента каталога. Отметим, что один из атрибутов показывает, представляет ли элемент каталога "настоящий" файл или подкаталог.

·  Дата и время последнего изменения: Для каждого файла имеются поля, показывающие дату и время создания или модификации файла. Отметим, что эти поля может изменить любая программа, поэтому уверенно полагаться на эту информацию не следует.

·  Размер файла: Размер файла в байтах.

·  Ссылка на начальный кластер: В каталоге хранится номер кластера, в котором начинается файл или подкаталог. Этот номер позволяет операционной системе при необходимости отыскать файл.

Каждый обычный каталог на диске имеет два специальных элемента, которые ссылаются на сам каталог и на родительский каталог (parent directory). Они называются "." (одиночная точка) и ".." (двойная точка), соответственно. Эти элементы применяются для навигации по дереву каталогов; если ввести команду "chdir ..", то DOS сменит текущий каталог на его родительский каталог.

Корневой каталог и обычные каталоги

Главным каталогом структуры каталогов, определяющей логическое дерево, которое организует файлы на жестком диске, является корневой каталог (root directory). Корневой каталог оказывается специальным каталогом, потому что он удовлетворяет специальным правилам, неприменимым к другим "обычным" каталогом на жестком диске.

Для каждого дискового тома имеется только один корневой каталог. Чтобы "посадить" дерево каталогов, корневой каталог должен быть фиксирован в начале тома DOS. Он находится ниже двух копий таблицы FAT, которая сама находится ниже других ключевых структур диска. Обычные же (под)каталоги могут размещаться в любом месте диска.

Тип тома

Макс. число элементов корневого каталога

Гибкий диск 1.44 МБ 3.5"

224

Гибкий диск 2.88 МБ 3.5"

448

Жесткий диск

512