Файловая система FAT
FAT (чаще всего в главеподразумевается FAT 16) представляет собой простую файловую систему,разработанную для небольших дисков и простых структур каталогов. Ее названиепроисходит от названия метода, применяемого для организации файлов ≈таблица размещения файлов (File Allocation Table, FAT). Эта таблица размещаетсяв начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT. В случаеповреждения первой копии FAT дисковые утилиты (например, Scandisk) могутвоспользоваться второй копией для восстановления тома. Таблица размещенияфайлов и корневой каталог должны располагаться по строго фиксированным адресам,чтобы файлы, необходимые для запуска системы, были размещены корректно.
По принципу построенияFAT похожа на оглавление книги, т. к. операционная система использует ее дляпоиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жесткомдиске. Изначально компания Microsoft разработала FAT для управления файлами надискетах, и только затем приняла ее в качестве стандарта для управления дискамив MS-DOS. Сначала для дискет и небольших жестких дисков (менее 16 Мбайт)использовалась 12-разрядная версия FAT (так называемая FAT12). В MS-DOS v. 3.0была введена 16-разрядная версия PAT для более крупных дисков. К настоящемумоменту FAT 12 применяется на носителях очень малого объема (или на оченьстарых дисках). Например, все 3,5-дюймовые дискеты емкостью 1,44 Мбайтформатируются для FAT16, а все 5,25-дюймовые ≈ для FAT12.
Том, отформатированныйпод FAT12 и FAT16, размечается по кластерам. Стандартный размеркластера, устанавливаемый по умолчанию, определяется размером тома (болееподробная информация о размерах кластеров приведена далее в этой главе).Таблица расположения файлов и ее резервная копия содержат следующую информациюо каждом кластере тома:
Unused (кластер неиспользуется).
Cluster in use by a file (кластер используется файлом).
Bad cluster (плохой кластер).
Last clusterin a file (последний кластерфайла).
Корневая папка содержитзаписи для каждого файла и каждой папки, расположенных в корневой папке.Единственным отличием корневой папки от остальных является то, что она занимаетчетко определенное место на диске и имеет фиксированный размер (не более 512записей для жесткого диска; для дискет этот размер определяется их объемом).
Папки содержат 32-байтныезаписи для каждого содержащегося в них файла и каждой вложенной папки. Этизаписи содержат следующую информацию:
Имя (в формате 8.3).
Байт атрибутов (8 битполезной информации, которая подробно описана ниже).
Время создания (24 бит).
Дата создания (16 бит).
Дата последнего доступа(16 бит).
Время последнеймодификации (16 бит).
Дата последнеймодификации (16 бит).
Номер начального кластерафайла в таблице расположения файлов (16 бит).
Размер файла (32 бита).
Структура папки FAT неимеет четкой организации, и файлам присваиваются первые доступные адресакластеров на томе. Номер начального кластера файла представляет собой адреспервого кластера, занятого файлом, в таблице расположения файлов. Каждыйкластер содержит указатель на следующий кластер, использованный файлом, илииндикатор (OxFFFF), указывающий, что данный кластер является последнимкластером файла.
Информация папокиспользуется операционными системами, поддерживающими файловую систему FAT.Кроме того, Windows 2000 может хранить в записи папки дополнительнуювременную информацию (time stamps). Эти дополнительные временные атрибутыуказывают, когда файл был создан и когда к нему в последний раз предоставлялсядоступ. Главным образом, дополнительные атрибуты используются приложениямиPOSIX.
Файлы на дисках имеют 4атрибута, которые могут сбрасываться и устанавливаться пользователем ≈Archive (архивный), System (системный), Hidden (скрытый) и Read-only (толькочтение).
Примечание: В Windows 2000 все файлы, имеющиекомбинацию атрибутов скрытый и системный, считаются защищаемымифайлами операционной системы (operating system protected files). Windows2000 защищает такие файлы, не отображая их в программе Проводник и папке Мойкомпьютер. Чтобы увидеть эти файлы в Проводнике, вызовите утилиту Свойствапапки (Folder Options) (через панель управления или через меню Сервис (Tools)Проводника или папки Мой компьютер). В ее окне перейдите на вкладку Вид (View),выберите переключатель Показывать скрытые файлы и папки (Show hidden files andfolders) и снимите флажок Скрывать защищенные системные файлы (рекомендуется)(Hide protected operating system files (Recommended)). Помимо этого, защищаемыефайлы операционной системы можно просматривать из командной строки с помощьюкоманды dir /a.
В Windows NT, начиная сверсии 3.5, файлы, созданные или переименованные на томах FAT, используют битыатрибутов для поддержки длинных имен файлов методом, не вступающим в конфликт сметодами доступа к тому, используемыми операционными системами MS-DOS и OS/2.Для файла с длинным именем Windows NT/2000 генерирует короткое имя в формате8.3. Кроме этого стандартного элемента Windows NT/2000 создает для файла однуили несколько дополнительных записей, по одной на каждые 13 символов длинногоимени. Каждая из этих дополнительных записей содержит соответствующую частьдлинного имени файла в формате Unicode. Windows NT/2000 устанавливает длядополнительных записей атрибуты тома, а также скрытого системного файла,предназначенного только для чтения, чтобы пометить их как части длинного именифайла, MS-DOS и OS/2 обычно игнорируют записи папок, для которых установленывсе эти атрибуты, поэтому такие записи для них невидимы. Вместо этого MS-DOS иOS/2 получают доступ к файлу по стандартному короткому имени файла в формате8.3.
Примечание: Windows NT/2000 и Windows 9хиспользуют одинаковый алгоритм для генерации длинных и коротких имен файлов. Накомпьютерах с двойной загрузкой к файлам, созданным с помощью одной из этихоперационных систем, можно получать доступ, работая под управлением другой.
Windows NT, начиная сверсии 3.5, поддерживает длинные имена файлов на томах FAT. Эту устанавливаемуюпо умолчанию опцию можно отключить, задав значение 1 для параметра реестраWin31FileSystem, входящего в состав следующего ключа реестра:
HKEY_LOCAL_MACH INESystemCiirrentControlSetControlFileSystem
Установка этого значенияне позволит Windows NT создавать на томах FAT файлы с длинными именами, но неповлияет на уже созданные длинные имена.
В Windows NT/2000 FAT16работает точно так же, как и в MS-DOS, Windows 3.1х и Windows 95/98. Поддержкаэтой файловой системы была включена в Windows 2000, поскольку она совместима сбольшинством операционных систем других фирм-поставщиков программногообеспечения. Помимо этого, применение FAT16 обеспечивает возможность обновленияболее ранних версий операционных систем семейства Windows до Windows 2000.
Примечание: Нельзя использовать Windows NT/2000совместно с программными средствами, осуществляющими разбиение диска на тома исжатие дисков при помощи драйверов устройств, которые загружаются MS-DOS.Например, если требуется иметь доступ к разделу или логическому диску FAT,работая под управлением Windows NT/2000, не следует применять для них такиесредства сжатия, как DoubleSpace (MS-DOS 6.0) или DriveSpace (MS-DOS 6.22). Длясканирования и восстановления томов FAT, используемых Windows NT/2000,рекомендуется ввести в командной строке команду chkdsk. Эта программаобъединяет функциональные возможности, присущие программам MS-DOS Chkdsk иScandisk, включая сканирование поверхности жесткого диска. Если требуетсявыполнить сканирование поверхности диска, дайте из командной строки командуchkdsk /r.
32-разрядная файловаясистема FAT32 была введена с выпуском Windows 95 OSR2 и поддерживается вWindows 98 и Windows 2000. Она обеспечивает оптимальный доступ к жесткимдискам, CD-ROM и сетевым ресурсам, повышая скорость и производительность всехопераций ввода/вывода. FAT32 представляет собой усовершенствованную версию FAT,предназначенную для использования на томах, объем которых превышает 2 Гбайт.
Том, отформатированныйдля использования FAT32, как и том FAT16, размечается по кластерам. Размеркластера по умолчанию определяется размером тома. В табл. 7.1 приведеносравнение размеров кластеров для FAT16 и FAT32 в зависимости от размера диска.
Таблица 7.1. Размеры кластеров по умолчанию дляFAT 16 и FAT32
Размер диска
Размер кластера FAT16
Размер кластера FAT32 До 32 Мбайт 512 байт Не поддерживается 32-63 Мбайт 1 Кбайт Не поддерживается 64-127 Мбайт 2 Кбайт Не поддерживается 128-255 Мбайт 4 Кбайт Не поддерживается 256-511 Мбайт 8 Кбайт Не поддерживается 512-1023 Мбайт 16 Кбайт 4 Кбайт 1024-2047 Мбайт (2 Гбайт) 32 Кбайт 4 Кбайт 2048-8191 Мбайт (8 Гбайт) Не поддерживается 4 Кбайт 8192-16383 Мбайт (16 Гбайт) Не поддерживается 8 Кбайт 16384-32767 Мбайт (32 Гбайт) Не поддерживается 16 Кбайт От 32 Гбайт Не поддерживается 32 Кбайт
Для обеспечениямаксимальной совместимости с существующими прикладными программами, сетями идрайверами устройств, FAT32 была реализована с минимумом возможных изменений вархитектуре и внутренних структурах данных. Все утилиты Microsoft,предназначенные для работы с дисками (Format, FDISK, Defrag и ScanDisk), былипереработаны для обеспечения поддержки FAT32. Кроме того, Microsoft проводитбольшую работу по поддержке ведущих фирм-производителей драйверов устройств иутилит для работы с диском, чтобы помочь и в обеспечении поддержки FAT32 в ихпродуктах. В табл. 7.2 сделана попытка сравнения характеристик FAT16 и FAT32.
Таблица 7.2. Сравнение характеристик FAT16 и FAT32
FAT16
FAT32 Поддерживается большинством операционных систем, в числе которых MS-DOS, Windows 98, Windows NT, OS/2 и UNIX На текущий момент поддерживается только операционными системами Windows 98 (и Windows 98 Second Edition), Windows 95 OSR2 и Windows 2000 Эффективна только на логических дисках, размер которых не превышает 256 Мбайт Не поддерживаются диски, размер которых менее 512 Мбайт Поддерживает сжатие диска с помощью таких утилит, как Drvspace Не поддерживает сжатие диска Ограничена по размеру до 65 525 кластеров. Каждый кластер имеет фиксированный размер в зависимости от размера логического диска. Ограничения по количеству кластеров, и их размеру (32 Кбайт) приводят к общему ограничению по размеру диска (не более 2 Гбайт). Помимо этого, FAT12/16 обычно имеет ограничения по количеству файлов и папок, которые могут содержаться в корневом каталоге (в зависимости от диска максимальное значение колеблется от 200 до 400) Максимальный размер кластера ≈ 32 Кбайт, максимальный размер диска ≈ 2 Тбайт Поскольку с увеличением размера диска размер кластера FAT16 увеличивается, хранение файлов на таких дисках становится неэффективным. Например, если файл размером 10 Кбайт хранится в кластере размером 32 Кбайт, то 22 Кбайт дискового пространства не используются Для дисков размером менее 8 Гбайт размер кластера ≈ 4 Кбайт
FAT32 обеспечиваетследующие преимущества по сравнению с прежними реализациями FAT:
Поддержка дисковразмером до 2 Тбайт. Следует,правда, отметить, что команда format, включенная в Windows 2000, не позволяет форматироватьдля использования FAT32 тома, размер которых превышает 32 Гбайт. Поэтомупри форматировании томов объемом более 32 Гбайт следует использовать файловуюсистему NTFS. Однако драйвер FASTFAT, имеющийся в составе Windows 2000,позволяет монтировать и поддерживать любые тома FAT32, в том числе и такие,объем которых превышает 32 Гбайт. За исключением упомянутого выше ограниченияFAT32 в Windows 2000 работает точно так же, как в Windows 95 OSR2 и Windows 98.
Более эффективноерасходование дискового пространства. FAT32 использует более мелкие кластеры (см. табл. 7.1), чтопозволяет повысить эффективность использования дискового пространства на 10≈15%по сравнению с FAT.
Повышенная надежностьи более быстрая загрузка программ. В отличие от FAT 12 и FAT 16, FAT32 обладает возможностьюперемещать корневой каталог и использовать резервную копию FAT, если перваякопия получила повреждения. Кроме того, загрузочный сектор FAT32 был расширенпо сравнению с FAT16 и содержит резервные копии жизненно важных структурданных. Повышенная устойчивость FAT32 обусловлена именно этими факторами.
Обзор файловой системыFAT
FAT является наиболеепростой из поддерживаемых Windows NT файловых систем. Основой файловой системыFAT является таблица размещения файлов, которая помещена в самом начале тома.На случай повреждения на диске хранятся две копии этой таблицы. Кроме того,таблица размещения файлов и корневой каталог должны храниться в определенном местена диске (для правильного определения места расположения файлов загрузки).
Диск, отформатированный вфайловой системе FAT, делится на кластеры, размер которых зависит от размератома. Одновременно с созданием файла в каталоге создается запись и устанавливаетсяномер первого кластера, содержащего данные. Такая запись в таблице размещенияфайлов сигнализирует о том, что это последний кластер файла, или указывает наследующий кластер.
Обновление таблицыразмещения файлов имеет большое значение и требует много времени. Если таблицаразмещения файлов не обновляется регулярно, это может привести к потере данных.Длительность операции объясняется необходимостью перемещения читающих головок клогической нулевой дорожке диска при каждом обновлении таблицы FAT.
Каталог FAT не имеетопределенной структуры, и файлы записываются в первом обнаруженном свободномместе на диске. Кроме того, файловая система FAT поддерживает только четырефайловых атрибута: «Системный», «Скрытый», «Только чтение» и «Архивный».
Преимущества файловойсистемы FAT
На компьютере подуправлением Windows NT в любой из поддерживаемых файловых систем нельзяотменить удаление. Программа отмены удаления пытается напрямую обратиться коборудованию, что невозможно при использовании Windows NT. Однако если файлнаходился в FAT-разделе, то, запустив компьютер в режиме MS-DOS, удаление файламожно отменить. Файловая система FAT лучше всего подходит для использования надисках и разделах размером до 200 МБ, потому что она запускается с минимальныминакладными расходами. Более подробные сведения о преимуществах файловой системыFAT можно найти в следующих источниках:
«Основные понятия ипланирование Windows NT Server», глава 5, раздел «Выбор файловой системы»;
пакет ресурсов MicrosoftWindows NT Workstation 4.0 Resource Kit, глава 18, «Выбор файловой системы»;
руководство «Resource Guide» в пакете ресурсов Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit, глава 3, раздел «Which File System to Use on Which Volumes».
support.microsoft.com/kb/100108 — top#top
Недостатки файловойсистемы FAT
Как правило, не стоит использоватьфайловую систему FAT для дисков и разделов, чей размер больше 200 МБ. Этообъясняется тем, что по мере увеличения размера тома производительностьфайловой системы FAT быстро падает. Для файлов, расположенных в разделах FAT,невозможно установить разрешения.
Разделы FAT имеютограничение по размеру: 4 ГБ под Windows NT и 2 ГБ под MS-DOS. Задополнительными сведениями об этих ограничениях обратитесь к следующей статьебазы знаний Майкрософт:
Номер статьи: 118335 (http://support.microsoft.com/kb/118335/RU/)
Максимальный размерраздела на диске с файловой системой FAT16
Что выбрать?
Любая из представленныхныне файловых систем уходит своими корнями в глубокое прошлое — еще к 80-мгодам. Да, NTFS, как это не странно — очень старая система! Дело в том, чтодолгое время персональные компьютеры пользовались лишь операционной системойDOS, которой и обязана своим появлением FAT. Но параллельно разрабатывались итихо существовали системы, нацеленные на будущее. Две таких системы, получившиевсё же широкое признание — NTFS, созданная для операционной системы Windows NT3.1 еще в незапамятные времена, и HPFS — верная спутница OS/2.
Внедрение новых системшло трудно — еще в 95м году, с выходом Windows95, ни у кого не было и мыслей отом, что что-то нужно менять — FAT получил второе дыхание посредствомналепленной сверху заплатки «длинные имена», реализация которых тамхоть и близка к идеально возможной без изменения системы, но всё же довольнобестолкова. Но в последующие годы необходимость перемен назрела окончательно,поскольку естественные ограничения FAT стали давать о себе знать. FAT32,появившаяся в Windows 95 OSR2, просто сдвинула рамки — не изменив сути системы,которая просто не дает возможности организовать эффективную работу с большимколичеством данных.
HPFS (High PerformanceFile System), активно применяемая до сих пор пользователями OS/2, показала себядостаточно удачной системой, но и она имела существенные недостатки — полноеотсутствие средств автоматической восстанавливаемости, излишнюю сложностьорганизации данных и невысокую гибкость.
NTFS же долго не моглазавоевать персональные компьютеры из-за того, что для организации эффективнойработы с её структурами данных требовались значительные объемы памяти. Системыс 4 или 8 Мбайт (стандарт 95-96 годов) были просто неспособны получить хотькакой-либо плюс от NTFS, поэтому за ней закрепилась не очень правильнаярепутация медленной и громоздкой системы. На самом деле это не соответствуетдействительности — современные компьютерные системы с памятью более 64 Мбполучают просто огромный прирост производительности от использования NTFS.
В данной таблице сведенывоедино все существенные плюсы и минусы распространенных в наше время систем,таких как FAT32, FAT и NTFS. Вряд ли разумно обсуждать другие системы, так какв настоящее время 97% пользователей делают выбор между Windows98, Windows NT4.0и Windows 2000 (NT5.0), а других вариантов там просто нет.
FAT
FAT32
NTFS Системы, её поддерживающие DOS, Windows9Х, NT всех версий Windows98, NT5 NT4, NT5 Максимальный размер тома 2 Гбайт практически неограничен практически неограничен Макс. число файлов на томе примерно 65 тысяч практически не ограничено практически не ограничено Имя файла с поддержкой длинных имен — 255 символов, системный набор символов с поддержкой длинных имен — 255 символов, системный набор символов 255 символов, любые символы любых алфавитов (65 тысяч разных начертаний) Возможные атрибуты файла Базовый набор Базовый набор всё, что придет в голову производителям программного обеспечения Безопасность нет нет да (начиная с NT5.0 встроена возможность физически шифровать данные) Сжатие нет нет да Устойчивость к сбоям средняя (система слишком проста и поэтому ломаться особо нечему :)) плохая (средства оптимизации по скорости привели к появлению слабых по надежности мест) полная — автоматическое восстановление системы при любых сбоях (не считая физические ошибки записи, когда пишется одно, а на самом деле записывается другое) Экономичность минимальная (огромные размеры кластеров на больших дисках) улучшена за счет уменьшения размеров кластеров максимальна. Очень эффективная и разнообразная система хранения данных Быстродействие высокое для малого числа файлов, но быстро уменьшается с появлением большого количества файлов в каталогах. результат — для слабо заполненных дисков — максимальное, для заполненных — плохое полностью аналогично FAT, но на дисках большого размера (десятки гигабайт) начинаются серьезные проблемы с общей организацией данных система не очень эффективна для малых и простых разделов (до 1 Гбайт), но работа с огромными массивами данных и внушительными каталогами организована как нельзя более эффективно и очень сильно превосходит по скорости другие системы