Urządzenia techniki komputerowej. 1 URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ. Systemy plików

Transkrypt

1 Urządzenia techniki kmputerwej. 1 URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ Systemy plików

2 2 Urządzenia techniki kmputerwej. I. Rdzaje systemów plików System plików spsób zapisywania plików na dysku, metda przechwywania plików, zarządzania plikami, infrmacjami tych plikach, tak by dstęp d plików i danych w nich zgrmadznych był łatwy dla uŝytkwnika systemu. Systemy plików stsuje się dla róŝnych nśników danych, takich jak dyski, dyskietki, a takŝe w strumieniach danych, sieciach kmputerwych, pamięciach. We współczesnych systemach peracyjnych bezpśrednie perwanie na danych w plikach zarezerwwane jest tylk dla systemu peracyjneg, aplikacje mają dstęp tylk d peracji na plikach i mają zabrniny bezpśredni dstęp d nśnika danych. FAT FAT16 FAT32 NTFS NTFS 4 NTFS 5 ext ext2 ext3 ReiserFS Reiser4 HPFS CDFS VFAT Z frmalneg punktu widzenia system plików t reguły umieszczania na nśniku danych abstrakcyjnych danych raz infrmacji umŝliwiających przechwywanie tych danych, łatwy i szybki dstęp d infrmacji danych raz d tych danych, manipulwania nimi a takŝe spsbach usuwania ich. Większść systemów peracyjnych psiada własny (macierzysty) system plików, rzwijany równlegle z nim (np. FAT w DOS-ie, NTFS w Micrsft Windws NT lub ext/ext2/ext3 i ReiserFS/Reiser4 w Linuksie), ze względu na pewne specyficzne właściwści nadawane plikm (np. atrybut wyknywalnści pliku), pdbnie jak niektóre nśniki danych (np. ISO 9660 na CD-ROM i UDF na DVD), jednak sam system plików jest niezaleŝny d nich. Same systemy peracyjne (w szczególnści Unix i jeg pchdne) ptrafią bsługiwać wiele systemów plików.

3 Urządzenia techniki kmputerwej. 3 Klastery Określa t, jak infrmacje są zapisywane i dczytywane. System plików definiuje takŝe wielkść klastrów, mŝliwe d uŝycia atrybuty plików raz schemat pprawnych nazw plików i katalgów - ich długść (8.3, długie nazwy plików) i dpuszczalne znaki w nazwach. Najppularniejsze systemy plików t FAT16 (stswany w MS-DOS, Windws 9x i Windws NT), FAT32 (Windws 95 OSR2 i Windws 98) raz NTFS (Windws NT). Jedynym wspólnym systemem plików wszystkich wersji Windws i MS-DOS jest FAT16. Inne ppularne systemy plików t: HPFS, CDFS i VFAT. Wielkści klastrów w róŝnych systemach plików Rzmiar partycji FAT16 FAT32 NTFS 0-32 MB 0,5 kb - 0,5 kb MB 1 kb - 0,5 kb MB 2 kb - 0,5 kb MB 4 kb - 0,5 kb MB 8 kb - 0,5 kb MB 16 kb 4 kb 1 kb 1-2 GB 32 kb 4 kb 2 kb 2-4 GB 64 kb 4 kb 4 kb 4-8 GB - 4 kb 8 kb 8-16 GB - 8 kb 16 kb GB - 16 kb 32 kb pw 32 GB - 32 kb 64 kb

4 4 Urządzenia techniki kmputerwej. II. System plików FAT Dysk twardy pdzielny jest na niewielkie fragmenty, zwane jednstkami alkacji lub klastrami. PniewaŜ jednstka alkacji jest wartścią lgiczną, a nie fizyczną (nie znajduje się na fizycznie na dysku), jej rzmiar mŝna róŝnie zdefiniwać w zakresie d 512 bajtów d 64 kilbajtów (Windws NT pzwala twrzyć nietypwe klastry wielkści 256 kb). KaŜdy znajdujący się na dysku twardym plik zajmuje jeden bądź więcej klastrów, ale w jednym klastrze mŝe znajdwać się tylk jeden plik (lub jeg część). Gdy rzmiar pliku jest mniejszy niŝ rzmiar klastra, niewykrzystane miejsce marnuje się, zatem dlateg im mniejsze jednstki alkacji, tym bardziej eknmicznie wykrzystane jest miejsce na dysku. Maksymalna liczba jednstek alkacji na dysku jest jednak graniczna przez system plików. FAT (File Allcatin Table tablica alkacji plików) jest t tablica pisująca, w których klastrach dysku twardeg lub dyskietki magnetycznej system peracyjny ma szukać kaŝdeg z zapisanych na nim plików. FAT jest twrzny pdczas frmatwania nśnika danych. Pdczas zapisu pliku infrmacje nim są autmatycznie zachwywane w tablicy FAT. Ptcznie przez FAT rzumie się FAT16 lub FAT32. FAT16 FAT16 jest dmianą systemu plików FAT, z któreg mŝe krzystać MS-DOS i Windws. Pierwsze pecety pracujące pd systemem DOS miały architekturę 16-bitwą. Oznaczał t, Ŝe ich system plików mógł pisać tylk 216, czyli klastrów. Pczątkw klastry były rzmiarw równe fizycznym sektrm dysku twardeg (512 bajtów), ale szybk kazał się, Ŝe w ten spsób mŝna pisać pjemnść tylk 32 MB. Większy dysk twardy trzeba był dzielić na partycje. W związku z tym pstanwin zwiększyć rzmiary jednstek alkacji. Prblem zaczął się, gdy dyski przekrczyły rzmiar gigabajta, a jednstki alkacji rzrsły się aŝ d 32 kilbajtów. Przy tak duŝej jednstce alkacji ntatka wielkści dwóch kilbajtów zmarnuje 30 kilbajtów miejsca. Plików tej wielkści na dysku mŝe być tysiące, c prwadzi d duŝych strat pjemnści. FAT16 miał jeszcze jedn pwaŝne graniczenie bsługiwał partycje tylk d wielkści 2,1 gigabajta. Knieczne stał się pracwanie nweg, lepszeg systemu plików i tak pwstał FAT32. FAT16 - Odmiana systemu plików FAT, z któreg mgą krzystać róŝne systemy peracyjne. Pierwsze kmputery klasy PC pracujące pd kntrlą systemu DOS miały architekturę 16-bitwą. Oznaczał t, Ŝe ich system plików mógł pisać tylk 216, czyli klastrów. Klastery były rzmiarw równe fizycznym sektrm dysku twardeg (512 bajtów), jednakŝe graniczał t pjemnść d 32 MB. Większy dysk twardy trzeba był dzielić na partycje. Zatem pstanwin zwiększyć rzmiar jednstek alkacji. JednakŜe gdy wielkść dysków dszła d 1 gigabajta, jednstki alkacji siągnęły rzmiar 32 kilbajtów. Tak duŝa wielkść spwdwała duŝe marntrawstw przestrzeni dyskwej (plik zawierający 10 bajtów infrmacji zajmwał na dysku 32 kilbajty miejsca). Drugim mankamentem systemu plików FAT był graniczenie wielkści dysku d 2,1 GB.

5 Urządzenia techniki kmputerwej. 5 Wymienine cechy spwdwały kniecznść stwrzenia następcy systemu FAT32. Inną cechą systemu FAT16 jest nierzróŝnianie wielkści liter w nazwach plików, raz graniczenie długści nazwy plików d 12 znaków. FAT16 jest stswany w systemach peracyjnych Micrsftu d MS-DOS d Windws 95. W Windws 95 OSR2 wprwadzn p raz pierwszy FAT32, który wraz z NTFS jest stswany w nwszych systemach tej firmy. System FAT16 jest nadal częst stswany na niewielkich mediach, np. kartach pamięci flash. FAT32 FAT32 jest klejną dmianą systemu plików FAT, z któreg mgą krzystać systemy peracyjne Windws 95 OSR 2, Windws 98 raz ich nwsze wersje. FAT32 mŝe rzpznać 232 (czyli ) adresów jednstek alkacji, dzięki czemu bsługuje dyski twarde d wielkści dwóch terabajtów (dwóch tysięcy gigabajtów). Dla partycji rzmiarach pniŝej 8 GB jednstka alkacji ma wielkść tylk 4 kb, dzięki czemu nie ma duŝych strat pjemnści. FAT32 wymaga partycji minimalnych rzmiarach 512 MB. Jednak FAT32 ma teŝ wady na razie nie mŝna kmpreswać dysków z takim systemem plików, a takŝe wiele systemów peracyjnych nie rzpznaje FAT32 (np. Windws NT czy MS-DOS) przez c nie mŝe g stswać ani dczytać danych na nim zapisanych. Pza standardwymi systemami plików jest równieŝ wykrzystywany wirtualny system plików działający w systemach Windws 9x raz w Windws NT. W jeg kreśleniu uŝywana jest nazwa wirtualny, pniewaŝ VFAT jest tylk rzszerzeniem systemu plików FAT (Virtual FAT wirtualny FAT). Jeg ddatkwe mŝliwści t: bsługa długich nazw plików, wykrzystywanie VCACHE i lepsza wydajnść (szybkść). FAT32 - Odmiana systemu plików FAT, p raz pierwszy zastswany w systemie peracyjnym Windws 95 OSR2, następca FAT16. FAT32 (który pmim nazwy sugerującej 32 bity, uŝywa tylk 28 bitów) pzwalając teretycznie na pisanie klastrów, c umŝliwiałby uŝycie g nawet na wielterabajtwych dyskach twardych. W rzeczywistści, z pwdu graniczeń wbudwanych w prgram uŝytkwy "fdisk" firmy Micrsft, który bsługuje maksymalnie klastrów, wielkść partycji bsługiwanej w tym systemie plików nie mŝe przekrczyć 124,55 gigabajtów, c nie pzwala na jeg uŝycie z nwymi generacjami twardych dysków. Więcej infrmacji na ten temat mŝna znaleźć na strnie Micrsftu. Maksymalny rzmiar pliku t 4 GB - 1 B (232 B - 1 B). W mmencie pwstania, był n wyraźnie lepszy d swjeg pprzednika, FAT16, jednak z pwdu swich graniczeń zstał zastąpiny systemem NTFS w późniejszych systemach Micrsftu, jak np. Windws XP. W Windws XP mŝna krzystać z FAT, mŝna takŝe zainstalwać g na takiej partycji, jednak systemwe narzędzia nie ptrafią utwrzyć partycji FAT rzmiarze większym niŝ 32 GB. Aby utwrzyć partycję FAT rzmiarze większym niŝ 32 GB, naleŝy psłuŝyć się alternatywnym narzędziem d partycjnwania: PQMagic, systemem Windws 95OSR2/98 lub systemem Linux (patrz plecenie mkdsfs).

6 6 Urządzenia techniki kmputerwej. Następujące systemy Micrsftu nie rzpznają raz nie mgą startwać z partycji FAT32: Micrsft DOS Micrsft Windws 95 (z wyjątkiem wersji OSR2) Micrsft Windws NT 4.0 i wcześniejsze System FAT32 jest bsługiwany przez systemy unikswe, jednak jeg struktura nie pzwala na uŝywanie ich jak głównych partycji systemwych w tym śrdwisku. MŜna jednak krzystać z nakładek, jak np. UMSDOS, które w specjalnym pliku przechwują infrmacje specyficzne dla uniksweg UFS i kmpatybilnych.

7 Urządzenia techniki kmputerwej. 7 III. System plików NTFS Budwa wewnętrzna: pdstawwą jednstką systemu NTFS jest wlumin. Wlumin jest twrzny przez prgram administrwania dyskiem systemu NT; u jeg pdstaw leŝy lgiczny pdział dysku. Wlumin mŝe zajmwać część dysku lub cały dysk, mŝe teŝ rzciągać się na kilka dysków. System NTFS nie ma d czynienia z pszczególnymi sektrami dysku. Zamiast nich uŝywa klastrów. System NTFS uŝywa w charakterze adresów dyskwych lgicznych numerów klastrów (LCN). Przypisuje je pprzez pnumerwanie klastrów d pcządku dysku d jeg kńca. Za pmcą teg schematu system mŝe wyliczyć fizyczną dległść na dysku (w bajtach), mnŝąc numer LCN przez wielkść klastra. Plik w systemie NTFS nie jest zwyczajnym strumieniem bajtów, lecz jest biektem strukturalnym złŝnym z atrybutów. KaŜdy atrybut jest niezaleŝnym strumieniem bajtów, który pdlega twrzeniu, usuwaniu, itp.. Niektóre atrybuty są standardwe dla wszystkich plików, wliczając w t nazwę pliku, czas jeg utwrzenia, itp. Większść tradycyjnych plików danych ma beznazwwy atrybut danych, mieszczący wszystkie dane pliku. KaŜdy plik w systemie NTFS jest pisany przez jeden lub więcej rekrdów przechwywanych w specjalnym pliku nazwie główna tablica plików (master file table - MFT). Rzmiar rekrdu jest kreślny pdczas twrzenia systemu plików i waha się w granicach d 1 d 4 KB. Małe atrybuty przechwuje się w samym rekrdzie MFT i nazywa rezydentnymi. Wielkie atrybuty, takie jak nienazwana masa danych - kreślne mianem nierezydentnych - są przechwywane w jednym lub większej liczbie ciągłych rzszerzeń na dysku, d których wskaźniki przechwuje się w rekrdzie MFT. W przypadku małych plików w rekrdzie MFT mŝe się zmieścić nawet atrybut danych. JeŜeli plik ma wiele atrybutów lub jeśli jest n mcn pfragmentwany i wymaga zapamiętania wielu wskaźników pkazujących wszystkie jej części, t jeden rekrd w tablicy MFT mŝe kazać się za mały. W tym przypadku plik jest pisany przez rekrd nazwie: pdstawwy rekrd pliku (base file recrd), który zawiera wskaźniki d rekrdów nadmiarwych, przechwujących pzstałe wskaźniki i atrybuty. KaŜdy plik w wluminie systemu NTFS ma niepwtarzalny identyfikatr zwany dsyłaczem d pliku. Odsyłacz d pliku jest wielkścią 64-bitwą, składającą się z 48- bitweg numeru pliku i 16-bitweg numeru klejneg. Numer pliku jest numerem rekrdu w strukturze MFT pisującej plik. Numer klejny jest zwiększany za kaŝdym razem, gdy następuje pwtórne uŝycie w tablicy MFT. Zwiększenie t umŝliwia systemwi NTFS wyknywanie wewnętrznej kntrli spójnści - na przykład wyłapywanie nieaktualnych dwłań d usunięteg pliku p uŝyciu wpisu MFT na nwy plik.

8 8 Urządzenia techniki kmputerwej. KaŜdy katalg stsuje strukturę danych zwaną B+-drzewem, w którym zapamiętuje indeks swich nazw plików. KaŜdy wpis w katalgu zawiera nazwę pliku i dsyłacz d nieg raz kpię znacznika czasu uaktualnienia i rzmiaru pliku - pbranej z atrybutów pliku rezydujących w tablicy MFT. Kpie tych infrmacji są przechwywane w katalgu, c przyspiesza wyprwadzanie jeg zawartści - nazwy wszystkich plików, i ich rzmiary i czasy uaktualnień są becne w samym katalgu, więc nie ptrzeba ich zbierać na pdstawie wpisów w tablicy MFT kaŝdeg z plików. Wszystkie metadane wluminu systemu NTFS są przechwywane w plikach. Pierwszym z takich plików jest jest tablica MFT. Drugi plik, uŝywany d działań naprawczych w przypadku uszkdzenia tablicy MFT, zawiera kpię pierwszych szesnastu pzycji tablicy MFT. Oprócz teg istnieje jeszcze kilka innych specjalnych plików. IV. System plików ext ext jest t system plików dla Linuksa, becnie rzwinięty d wersji 2 i 3. Pczątkw dla systemu Linux był dstepny tylk jeden typ systemu plików, utwrzny na pdstawie systemu plików Minix. Twórca Linuksa, Linus Trvalds, unikał twrzenia d pdstaw nweg systemu plików, aby móc się skncentrwać nad dsknaleniem wtedy jeszcze skrmneg jądra, raz aby d pczątku mieć stabilny system zarządzania danymi na dysku. System plików Miniksa miał pwaŝne niedgdnści, takie jak np. graniczenie rzmiaru partycji i pliku d 64 MB, c spwdwał kniecznść napisania dla Linuksa nweg systemu plików d pdstaw. W dpwiedzi na taką sytuację Remy Card zaimplementwał nwy system plików nazwany rzszerznym systemem plików - ext. ext dpuszczał pliki i partycje rzmiarze d 2 GB. PwaŜną niedgdnścią ext był fakt, Ŝe p dłuŝszym działaniu prwadził d duŝej fragmentacji. Zstał szybk zastąpiny przez ext2, a później ext3. ext2 (ang. secnd extended filesystem) - drugi rzszerzny system plików dla systemu Linux. Ext2 zastąpił rzszerzny system plików ext. Rzpznanie uszkdzenia systemu plików (np. p załamaniu się systemu) następuje przy starcie systemu, c pzwala na autmatyczne naprawianie szkód za pmcą ddzielneg prgramu (e2fsck), uszkdzne pliki zapisywane są w katalgu lst+fund. System plików ext2 zawiera mechanizm zapbiegający znacznej fragmentacji dysku. Ext2 przy dmyślnym rzmiarze blku (4 kb) bsługuje partycje wielkści d GB i pliki wielkści d 2048 GB. Nazwy plików mgą mieć 255 znaków długści. WaŜnym elementem systemu ext2 są wlne pla w strukturach danych - t dzięki nim między innymi mŝliwa jest knwersja "w lcie" d systemu ext3 - wykrzystuje n p prstu część z nich d przechwywania swich danych.

9 Urządzenia techniki kmputerwej. 9 ext3 (ang. third extended filesystem) t nwczesny system plików party na systemie ext2. Jest t dmyślny system plików w większści dystrybucji systemu GNU/Linux partych na jądrze 2.4 raz nwszych. System plików ext3 jest rzszerzeniem ext2 i róŝni się d nieg ddanym mechanizmem księgwania dkładneg zapisu zmian na dysku, który w razie awarii systemu umŝliwia szybsze przywrócenie spójnści systemu plików niŝ w przypadku ext2. Pza mechanizmem księgwania system plików ext3 róŝni się d ext2 brakiem mŝliwści dzyskania skaswanych plików. W dróŝnieniu d większści innych systemów z księgwaniem system ext3 daje d wybru trzy tryby księgwania: w trybie najbezpieczniejszym księgwane są zarówn metadane jak i zwykłe dane; w trybie dmyślnym księgwane są tylk metadane; istnieje jeszcze jeden tryb, w którym księgwane są równieŝ tylk metadane, ale jest mniej bezpieczny, b pzwala na mdyfikacje danych bjętych metadanymi nie zapisanymi jeszcze na dysk. System plików ext2 mŝe być w prsty spsób przekształcny d systemu ext3 i dwrtnie. Knwersja systemu plików z ext2 d ext3 plega na ddaniu pliku dziennika. Z teg względu nie jest knieczne twrzenie kpii zapaswej knwertwanych partycji i knwersję w bie strny mŝna przeprwadzić bezpśredni p prawidłwym dmntwaniu systemu plików. System plików ext3 jest w pełni kmpatybilny wstecz. Mgą z nieg krzystać prgramy napisane dla ext2 (np. prgram rzruchwy GRUB). Ze względu na spsób działania, w systemie ext3 nie jest mŝliwe dzyskanie skaswanych plików (w przeciwieństwie d ext2). V. System plików ReiserFS ReiserFS (zwany takŝe Reiser3) - system plików zaprjektwany i zaimplementwany przez grupę kierwaną przez Hansa Reisera. ReiserFS jest bsługiwany przez jądr Linuksa. ReiserFS był jednym z pierwszych systemów plików z księgwaniem (jurnaling) dla Linuksa. Pdbnie jak w ext3, księgwanie zapewnia atmwść peracji na systemie plików w dróŝnieniu d ext2, dla któreg czas reakcji systemu plików jest nieprzewidywalny. Za zwiększenie bezpieczeństwa danych płaci się niewyską szybkścią (trzeba uaktualniać krnikę ang. jurnal) i przestrzenią dyskwą (krnika zajmuje miejsce). ReiserFS d przechwywania biektów uŝywa algrytmu B-drzew. Znany jest z efektywneg przechwywania i dstępu d duŝej ilści małych plików (szczególnie w jednym katalgu). Jest t między innymi krzystne przy bsłudze klejek wiadmści w grupach dyskusyjnych.

10 10 Urządzenia techniki kmputerwej. VI. System plików HPFS High Perfrmance File System - system plików bez księgwania stwrzny na ptrzeby systemu peracyjneg OS/2, p raz pierwszy zastswany w rku 1989 w OS/ W przeciwieństwie d starszeg FAT d pczątku twrzny był z myślą dyskach twardych. Z teg systemu wywdzi się NTFS. HPFS bsługuje długie nazwy plików (d 256 znaków), rzpznaje małe i duŝe litery, umŝliwia uŝywanie znaków nardwych. Maksymalny rzmiar partycji t 2 TB, pliku 2 GB. System plików HPFS zstał p raz pierwszy wprwadzny w systemie OS/2 1.2 w celu zapewnienia lepszeg dstępu d większych dysków twardych, które zaczęły się pjawiać na rynku. Nwy system plików był takŝe ptrzebny, aby rzszerzyć system nazewnictwa, rganizację i zabezpieczenia w związku z rsnącymi wymaganiami rynku serwerów sieciwych. W systemie plików HPFS utrzyman rganizację katalgu systemu FAT raz ddan funkcję autmatyczneg srtwania katalgu na pdstawie nazw plików. Maksymalną długść nazw plików rzszerzn d 254 znaków dwubajtwych. Pnadt w systemie plików HPFS plik mŝe składać się z danych i specjalnych atrybutów, c zapewnia większą elastycznść, jeśli chdzi bsługę innych knwencji nazewnictwa i zabezpieczenia. Jednstki alkacji zmienin z klastrów na sektry fizyczne (512 bajtów), c zmniejsza utratę miejsca na dysku. W systemie plików HPFS wpisy katalgwe zawierają więcej infrmacji niŝ w systemie plików FAT. Oprócz atrybutu pliku bejmują ne takie dane, jak data i gdzina mdyfikacji i utwrzenia pliku raz uzyskania d nieg dstępu. Zamiast pierwszeg klastra pliku wpisy katalgwe w systemie plików HPFS wskazują węzeł FNODE. Węzeł FNODE mŝe zawierać dane pliku alb wskaźniki, które mgą kreślać dane pliku lub inne struktury wskazujące dane pliku. System plików HPFS próbuje alkwać mŝliwie największą część pliku w ciągłych sektrach. Ma t na celu przyspieszenie sekwencyjneg przetwarzania pliku. System plików HPFS rganizuje dysk w serię pasm wielkści 8 MB. JeŜeli tylk jest t mŝliwe, plik jest zawarty w jednym z pasm. Między kaŝdym z pasm znajdują się mapy bitwe alkacji rzmiarze 2 K śledzące, które sektry w paśmie są juŝ przydzielne, a które nie. Pdział na pasma zwiększa wydajnść, pniewaŝ w celu sprawdzenia, gdzie jest przechwywany plik, głwica dysku nie musi pwracać d lgiczneg pczątku (czyli zazwyczaj d cylindra 0) dysku, ale d najbliŝszej mapy bitwej alkacji pasma.

11 Urządzenia techniki kmputerwej. 11 VII. System plików CDFS System Windws 2000 bsługuje zgdny ze standardem ISO 9660 system plików dla dysków kmpaktwych (CDFS), umŝliwiający krzystanie z długich nazw plików zgdnie ze standardami ISO 9660 Level 2. Przygtwując dysk CD-ROM, który ma być uŝywany w systemie Windws 2000, knieczne jest zachwanie następujących graniczeń: Wszystkie nazwy flderów i plików muszą mieć długść d 32 znaków. Wszystkie nazwy flderów i plików muszą być zapisane wielkimi literami. Drzew flderów nie mŝe mieć więcej niŝ siem pzimów, licząc d krzenia. Rzszerzenia nazw plików nie są bwiązkwe. VIII. System plików UDF Obsługa frmatu UDF (Universal Disk Frmat) jest nwścią w systemie Windws UDF jest zgdnym ze standardem ISO systemem plików, zdefiniwanym przez rganizację OSTA (Optical Strage Technlgy Assciatin), i stanwi następcę systemu plików CDFS. UDF jest przeznaczny dla nśników wymiennych takich jak dyski DVD, CD raz magnetptyczne (MO). PniewaŜ UDF zstał party na twartych standardach, t w załŝeniu umŝliwia wymianę danych pmiędzy róŝnymi systemami peracyjnymi i urządzeniami dmwymi. Standard UDF udstępnia wiele zaawanswanych funkcji, wśród nich: Długie nazwy plików, równieŝ w standardzie Unicde. Obsługa plików rzrzedznych. Obsługa róŝnrdnych typów nśników, włączając dyski DVD (digital vide disc), WORM (write nce, read many) raz CD-R (cmpact disc-recrdable). Uwaga System Windws 2000 dczytuje wluminy sfrmatwane przy uŝyciu bydwu wersji UDF: 1.02 raz 1.50, jednakŝe nie umŝliwia ich zapisu.

12 12 Urządzenia techniki kmputerwej. IX. Struktury Partycja FAT 16,32,VFAT Opis rzpczynamy d struktury zwanej rekrdem ładującym (ang. bt recrd). Znajduje się n na ścieŝce zerwej strny zerwej dyskietki (dysku) i umieszczny jest w pierwszym sektrze (adres CHS = 001). Takie umiejscwienie tej struktury bierze się stąd, Ŝe zawiera na prgram ładujący kreślny system peracyjny. Prgram taki jest pszukiwany w wyniku wyknania prcedury BIOS-u zwanej Btstrap Lader, dstępnej takŝe jak przerwanie BIOS-u INT 13h. Prcedura ta pszukuje systemu peracyjneg na dysku twardym, dyskietce bądź CD-ROM-ie. Dkładny pis partycji pdan pniŝej: System plików FAT składa się z kilku reginów: Adres CHS Nazwa struktury Bt recrd FAT #1 FAT #2 Rt Directry Data area Struktura systemu plików FAT Zarezerwwany regin ( zawiera bt sectr Tablica alkacji plików (FAT) Katalg główny Regin danych Bt sectr FAT16 Opis: Bt sektr zawiera infrmacje na pdstawie których mŝna wyliczyć rzmiary pzstałych reginów. Regin danych jest pdzielny na lgiczne blki zwane klastrami. KaŜdy z tych klastrów psiada wpis w tablicy alkacji plików (wpisy te mgą psiadać numer klejneg klastra z danymi, znacznik kńca pliku, znacznik uszkdzenia lub nieuŝywania). Katalg główny i jeg pdkatalgi zawierają nazwę pliku, infrmacje czasie utwrzenie i mdyfikacji, wskaźnik na pierwszy klaster z danymi.

13 Urządzenia techniki kmputerwej. 13 Algrytmy wyszukiwania kreślnych sektrów na dysku: Miejsce pczątku partycji t kreślenie pierwszeg sektra danej partycji czyli zawiera adres LBA. Na dyskach nie pdzielnych na partycje wartść miejsca pczątku partycji jest równa 0. Dla dysków pdzielnych na partycje jest t kreślny sektr. Jak bliczyć płŝenie i rzmiar reginów ( w sektrach) C Pczątek zarezerwwaneg reginu Pczątek tablic alkacji plików Pczątek reginu z katalgiem głównym Pczątek reginu z danymi Rzmiar zarezerwwaneg reginu Rzmiar tablic alkacji plików Rzmiar katalgu główneg Rzmiar reginu z danymi Pzycja n' tej kpii tablicy alkacji plików Liczba wpisów w FAT Pierwszy sektr klastra nr N Jak liczyć Miejsce pczątku partycji Pczątek zarezerwwaneg reginu + Rzmiar zarezerwwaneg reginu Pczątek tablicy alkacji plików + ( Liczba kpii tablicy alkacji plików * Rzmiar tablicy alkacji plików) Pczątek reginu z katalgiem głównym + ( ( Liczba wpisów w katalgu głównym * 32) / Rzmiar sektra (w bajtach) Liczba zarezerwwanych sektrów Liczba kpii tablicy alkacji plików * Rzmiar tablicy alkacji plików ( Liczba wpisów w katalgu głównym * 32) / Rzmiar sektra (w bajtach) Całkwita liczba sektrów - (Rzmiar zarezerwwaneg reginu + Rzmiar tablic alkacji plików + Rzmiar katalgu główneg) Pczątek zarezerwwaneg reginu + (N * Rzmiar tablicy alkacji plików) Rzmiar reginu z danymi / Rzmiar klastra Pczątek reginu z danymi + ((N - 2) * Rzmiar klastra)

14 14 Urządzenia techniki kmputerwej. Struktura btsektra: Nazwa pla Offset Struktura FAT16 Bt sektra Rzmiar w bajtach Opis Kd 0000h 3 Instrukcja skku d pczątku prgramu OS Name 0003h 8 Oem ID - nazwa i wersja systemu BIOS Parameter Blck Rzszerzny BIOS Parameter Blck 000Bh 2 Wielkść sektrów (w bajtach) 000Dh 1 Rzmiar jednstki alkacji 000Eh 2 Liczba sektrów zarezerwwanych 0010h 1 Liczba kpii tablicy FAT 0011h 2 Maksymalna liczba plików w katalgu głównym 0013h 2 Całkwita liczba sektrów na dysku - UŜywane gdy partycja ma rzmiar mniejszy niŝ 32 MB. 0015h 1 Identyfikatr nśnika 0016h 2 Liczba sektrów zajętych tablicą FAT 0018h 2 Liczba sektrów na ścieŝce 001Ah 2 Liczba głwic na dysku twardym 001Ch 4 Liczba ukrytych sektrów 0020h 4 Całkwita liczba sektrów na dysku - UŜywane gdy partycja ma rzmiar większy niŝ 32 Mb. 0024h 1 numer identyfikacyjny mechanizmu dyskweg 0025h h 1 Bajt zarezerwwany - UŜywany przez Windws NT, pmaga w decyzji czy ma być sprawdzna integralnść dysku Extended Bt Signature - Infrmuje Ŝe klejne trzy pla są dstępne. 0027h 4 Vlume Serial Number 002Bh 11 Etykieta 0036h 8 Typ systemu plików Kd 003Eh 448 Btstrap cde Sig. 01FEh 2 Bt sectr signature.

15 Urządzenia techniki kmputerwej. 15 BIOS Parameter Blck Zawiera pdstawwe infrmacje na temat struktury FAT. Są t infrmacje typu: rzmiar klastra i sektra, infrmacje na temat kpii zapaswych FAT, rzmiar katalgu główneg. Wielkść sektrów Liczba bajtów przypadająca na kaŝdy fizyczny sektr. Dstępne są wartści: 512, 1024, 2048, Rzmiar jednstki alkacji Liczba bajtów przypadająca na kaŝdy klaster. Liczba zarezerwwanych sektrów Zarezerwwane sektry zawierają bt sektr, wiec wartść występująca tutaj nie mŝe być równa 0. Najczęściej jest t 1. Wartść ta jest uŝywana d bliczenia pzycji pierwszeg sektra zawierająceg FAT. Liczba kpii FAT'u Wartścią zalecaną jest 2, ale waŝne jest t ile jest w stanie bsłuŝyć nasz system. Maksymalna liczba plików (wpisów) w katalgu głównym Zalecane jest aby wartść była wielkrtnścią ilści bajtów w sektrze. Dla FAT16 zalecane jest 512 z pwdów kmpatybilnści. Całkwita liczba sektrów na dysku Dla partycji FAT16 psiadającej mniej niŝ sektrów, File system ID w maser bt rekrdzie psiada wartść 04h. Dla partycji uŝywającej większej liczby sektrów uŝywana jest całkwita liczba sektrów zapisana pd ffsetem 0020h jest t liczba 4 bajtwa. Dla takieg przypadku File System ID psiada wartść 0h. Identyfikatr nśnika Istnieje kilka mŝliwych wartści dla teg pla. Taka sama wartść musi się pjawić w mniej znaczącym bajcie pierwszeg pla FAT'u. Identyfikatr nśnika Wartść Rzmiar Właściwści fizyczne F MB 3.5-inch, 2-sided, 36-sectr F MB 3.5-inch, 2-sided, 18-sectr F8? Stały dysk F9 720 KB 3.5-inch, 2-sided, 9-sectr F9 1.2 MB 5.25-inch, 2-sided, 15-sectr FA?? FB?? FC 180 KB 5.25-inch, 1-sided, 9-sectr FD 360 KB 5.25-inch, 1-sided, 9-sectr FE 160 KB 5.25-inch, 1-sided, 8-sectr FF inch, 1-sided, 8-sectr

16 16 Urządzenia techniki kmputerwej. Liczba sektrów zajętych tablicą FAT Liczba sektrów zajmwanych przez tablice alkacji plików. Liczba sektrów na ścieŝce Wartść ta jest uŝywana gdy urządzenia dyskwe mają gemetrie nie pzwalająca na uŝycie LBA d tłumaczenia na trójkę cylinder - głwica - sektr. Wartść ta jest uŝywana takŝe w trakcie sprawdzania algrytmów tłumaczenia CHS na LBA. Liczba głwic na dysku twardym UŜywana w tych samych przypadkach c pprzedni wpis. Liczba ukrytych sektrów Liczba sektrów pprzedzających pierwszy sektr partycji ( gdy dysk jest pdzielny na partycje). Extended BIOS Parameter Blck Zawiera infrmacje uŝywane tylk przez system plików FAT16. Numer identyfikacyjny mechanizmu dyskweg Wartść 00h jest uŝywana dla dyskietek, a 80h dla pierwszeg dysku. Bajt zarezerwwany Oryginalne przeznaczenie t przetrzymywanie numeru cylindra zawierająceg bt sektr. Windws NT uŝywa g d przechwywania dwóch flag. Pierwsza dpwiedzialna jest za sprawdzenie pprawnści dysku, druga za wyknanie lub nie skanwania pwierzchni dysku. Extended Bt Signature JeŜeli zawiera wartść 29h t infrmuje, Ŝe następne p nim 3 pla są dstępne. Vlume Serial Number Jest t 32 -bitwa lswa liczba. Etykieta Jest t 11 bajtwy napis I dpwiada n nazwie wluminu w katalgu głównym. JeŜeli nie zstała na kreślna t ple t zawiera napis 'NO NAME '. Typ systemu plików 8 bitwy napis uŝywany tylk d infrmacyjneg wyświetlania. Jest t spwdwane dsyć częstym niepprawnym wpisem. Pwinien zawierać wpis 'FAT16 '. Btstrap Cde Jest inny w kaŝdym systemie peracyjnym i inne wyknuje czynnści. Jest t kntynuacja sekwencji inicjwania ( ang. bt). Bt Sectr Signature Słw pd ffsetem 1Feh pwinn zawierać AA55h. Wskazuje t wyknywalny sektr ( inicjujący). Bez względu na rzmiar sektra sygnatura ta pwinna być ustawina pd ffsetem 1Feh.

17 Urządzenia techniki kmputerwej. 17 Bt sektr FAT32 Nazwa pla Struktura FAT32 Bt sektra Offset Rzmiar w bajtach Kd 0000h 3 JMP 0x80h Opis OS Name 0003h 8 Oem ID - nazwa wersji systemu BIOS Parameter Blck 000Bh 2 Wielkść sektrów (w bajtach) 000Dh 1 000Eh 2 Rzmiar jednstki alkacji - 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64,128 sektrów Liczba sektrów zarezerwwanych 0010h 1 Liczba kpii tablicy FAT 0011h 4 Nie uŝywana w FAT h 1 Identyfikatr nśnika - taki sam jak w FAT16, ale z pwdu, ze FAT32 jest dstępny tylk dla twardych dysków wartść wynsi F8h 0016h 2 Nie uŝywana w FAT h 2 liczba sektrów na ścieŝce 001Ah 2 liczba głwic na dysku twardym 001Ch h h 4 The number f sectrs n the disk frm the start f the partitin t the beginning f the first FAT. całkwita liczba sektrów na dysku Ilść sektrów przypadająca na FAT 0028h 2 FAT handling flags 002Ah 2 Wersja FAT32 002Ch h 2 Numer pierwszeg klastra katalgu główneg Ilść sektrów d pczątku partycji d sektra infrmacyjneg systemu plików 0032h 2 Ilść sektrów d pczątku partycji

18 18 Urządzenia techniki kmputerwej. d sektra z kpią bt sektra 0034h 12 Zarezerwwane Nazwa pla Ext. BIOS Parameter Blck Offset 0040h 1 Rzmiar w bajtach Opis Numer nśnika dla dyskietek - 00h I 80h dla dysków twardych 0041h 1 Obecna głwica 0042h 1 Signatura 0043h 4 Lsw generwana liczba 0047h h 8 Kd 005Ah 420 Etykieta partycji wartść taka sama jak zapisana w katalgu głównym System ID - Jest t napis 'FAT32 ' Puste miejsce - Przeznaczenie t kd wyknywalny, w przyszłści prawdpdbnie zstanie zmniejszny Sig. 01FEh 2 Bt sectr signature. FAT Handling Flags Zawiera infrmacje na temat twrzenia kpii zapaswych FAT'u. Kiedy bit znaczny literką M jest zapalny - t FAT jest dzwierciedlany ( ang. mirrring) a gdy jest zgaszny nie wyknywana jest czynnść dzwierciedlania. W trakcie dzwierciedlania wszystkie kpie FAT są uaktualniane. Gdy jest wyłączne t tylk aktywny FAT jest zmieniany. FAT Handling Flags NieuŜywane M NieuŜywane Active FAT 0000h Obecna głwica Oryginalne przeznaczenie t przetrzymywanie numeru cylindra zawierająceg bt sektr. Windws NT uŝywa g d przechwywania dwóch flag. Pierwsza dpwiedzialna jest za sprawdzenie pprawnści dysku, druga za wyknanie lub nie skanwania pwierzchni dysku. Kd Kd zamieszczny tutaj zaleŝy d systemu peracyjneg zainstalwaneg na danej partycji. Kd będzie inny w zaleŝnści d teg czy t będzie DOS, Windws 95, Windws 98, Windws NT czy inny system ptrafiący uruchamiać się z partycji typu FAT.

19 Urządzenia techniki kmputerwej. 19 Tablica alkacji plików FAT Partycja FAT składa się z klasyczneg sektra inicjująceg, tabeli alkacji plików (File Allcatin Table - FAT) i jej kpii, katalgu główneg (rt directry) raz pzstałej przestrzeni zajmwanej przez pdkatalgi i wszystkie pliki. Indeks w tablicy FAT znacza numer tzw. klastra. Klaster jest t p prstu jednstkwy element na partycji - jeden lub kilka sektrów. Liczba klastrów (i w następstwie rzmiar klastra raz tablicy FAT) zaleŝy d wielkści partycji. FAT jest skrótem d angielskiej nazwy File Alcatin Table. Tak wiec gdy mamy dysk pdzielny blkami dyskwymi np. rzmiarze 512 B. Ale pniewaŝ dstęp d takich jednstek jest długtrwały wprwadzn wiec jednstki pdziału dysku które są trchę większe - zstały ne nazwane klastrami. Rzmiar klastrów zawiera się w przedziale B. Tablica alkacji plików jest właśnie tą strukturą która przechwuje infrmacje tym jak klastry są przechwywane. Zawarte są tam infrmacje dla systemu peracyjneg na temat becnie uŝywanych klastrów d przechwywania danych na dysku. Tablica alkacji plików jest trzymana na dysku zaraz za bt sektrem. KaŜda partycja psiada dwie kpie FAT'u. Niestety te dwie kpie trzymane są na dysku zaraz bk siebie. Wartść kaŝdeg elementu w tablicy FAT infrmuje wykrzystaniu dpwiednieg klastra. Klaster mŝe być nie uŝywany, uŝywany przez plik/pdkatalg, uszkdzny lub kńczący plik/pdkatalg. W przypadku, gdy klaster jest uŝytkwany, t wartścią w tablicy FAT jest numer klastra z pzstałą zawartścią pliku lub pdkatalgu. Twrzy t cś w rdzaju listy ze wskazaniami d klejnych elementów. FAT jest strukturą przechwującą listę plików. KaŜdy plik i pdkatalg zawiera w katalgu nadrzędnym wpis kreślający jeg pierwszy klaster z danymi. Klaster te zawiera liczbę wskazująca na następny klaster z danymi alb kreśla kniec pliku. Dpuszczalne wpisy w tablicy alkacji plików są umieszczne pniŝej: Wartść 0000h 0001h h 0003h - FFEFh FFF7h FFF8h - FFFFh MŜliwe wartści w FAT16 Opis Wlny klaster Niedstępne Numer klejneg klastra Klaster uszkdzny Znacznik kńca pliku

20 20 Urządzenia techniki kmputerwej. KaŜda kpia FAT zaczyna się d wartści FFxxh dla pierwszeg klastra, gdzie xx jest równe identyfikatrwi nśnika zawierająceg BIOS Parametr Blck. Drugi klaster w FAT zawiera znacznik kńca pliku (FFFFh). Dwa najbardziej znaczące bity mgą być uŝywane aby znaczyć niezgdnści występujące w danym wluminie. Wpis d drugieg klastra FAT'u C E Bity muszą być ustawine 0000h C - jest ustawiny - wszystk w prządku, nie - partycja nie zstała właściwie dmntwana. F - jest ustawiny - wszystk w prządku, nie pjawiły się błędy zapisu / dczytu pdczas statnieg zamntwania partycji. Ostatni wpis d tablicy alkacji plików pwinien być wyliczany na pdstawie liczby klastrów, a nie pbrany z BIOS Parameter Blck. Jest t spwdwane tym, Ŝe liczba wpisów d FAT'u mŝe nie być wielkrtnścią wielkści sektra. Maksymalny rzmiar kaŝdej kpii FAT'u jest równa 128 KB (2 * 65536). Nwści w FAT32 Adres pczątkwy FAT jest wyliczany na pdstawie pierwszeg sektra partycji + liczba ukrytych sektrów ( zawierająca bt sektr). FAT przechwuje teraz wartści 32 bitwe. Wartść h h - FFFFFFF5h FFFFFFFF6h - FFFFFFF7h FFFFFFFFh MŜliwe wartści w FAT 32 Opis Wlny klaster Numer klejneg klastra Klaster uszkdzny Znacznik kńca pliku Tablica alkacji plików zaczyna się wartścią FFFFFFF8h w pierwszym klastrze i FFFFFFFFh w drugim.