Хранение данных в файловой системе FAT32

Файловая система FAT32 предназначена для хранения данных на жестких дисках и поддерживается операционными системами Windows 98/ME, Windows 2000/XP и Windows 2000/2003 Server. Структура FAT32 унаследована ею от файловой системы FAT, применявшейся в MS DOS.
Логическая структура диска в FAT32
Аббревиатура FAT означает File Allocation Table (таблица размещения файлов). Эта таблица хранит информацию о папках и файлах, имеющихся на жестком диске, и является одним из основных компонентов файловой системы. Число 32 указывает на разрядность чисел, используемых для нумерации элементов данных на диске. Очевидно, что чем «длиннее» число, тем большее количество элементов данных можно пронумеровать с его помощью. Теоретически FAT32 может работать с томами емкостью 2 Тбайт.
К служебным компонентам FAT32 относятся:
загрузочная запись раздела – Boot Record (BR);
таблица размещения файлов (FAT);
корневой каталог.
После служебной области располагается область данных (рис. 3.5).

ПРИМЕЧАНИЕ
В секторе под номером 6 (от начала раздела с файловой системой FAT32) хранится резервная копия загрузочной записи раздела. В других версиях файловой системыFAT типа FAT12 и FAT16 резервная копия BR отсутствует.

Рис. 3.5. Логическая структура раздела файловой системы FAT32

Таблица размещения файлов (FAT), которая дала название целому семейству файловых систем, хранит сведения о распределении файлов по кластерам из области данных. Ее структура достаточно проста: таблица содержит однотипные ячейки по числу кластеров в области данных раздела. Содержимое каждой ячейки определяет, занят ли соответствующий кластер или свободен. Если кластер занят (то есть выделен под какой-либо файл), то в ячейке хранится ссылка на следующий кластер, отданный этому файлу. В ячейке, соответствующей последнему кластеру файла, записывается признак конца файла (EOF – End Of File, «конец файла»).
Почему возникает необходимость связывать ссылками кластеры одного файла, вместо того чтобы разместить данные в соседних кластерах? Если бы файлы записывались на диск последовательно и ни один из них впоследствии не удалялся или не изменялся бы в размере, то так бы, вероятно, и было. Однако после удаления файла его кластеры распределяются под новый файл, размер которого будет, скорее всего, другим. Если новый файл окажется больше предыдущего, то его «хвост» придется дописывать на другой свободный участок. Если же новый файл окажется меньше, то после его записи останется «дыра», которую файловая система отдаст при случае следующему файлу. Очевидно, что уже после месяца интенсивной работы с файлами дисковое пространство будет напоминать своеобразные пазлы (puzzle), сложить которые в цельную картину без участия FAT не получится (рис. 3.6).

ПРИМЕЧАНИЕ
Освобождение и повторное использование дискового пространства приводит к так называемой фрагментации диска, о которой пойдет речь в подразделе «Обслуживание дисков» данной главы. Более подробно структура таблицы размещения файлов рассматривается в разделе «Восстановление структуры файловой системы» главы 5.

Для повышения надежности хранения данных каждый раздел содержит две копии FAT, которые можно условно обозначить как FAT1 и FAT2. Запись информации в обе копии выполняется автоматически, и так же автоматически файловая система переходит к работе с FAT2, если прочитать FAT1 не удается. Однако сравнение содержимого таблиц не производится, и если они различаются, то определить, какая из них «правильная», можно только «методом дедукции».

Рис. 3.6. Пример распределения пространства раздела
Корневой каталог содержит описание записанных в нем файлов (имя, атрибуты, номер первого кластера файла) и, по сути, ничем не отличается от любого другого каталога (папки), созданного на диске. Особое внимание к корневому каталогу в FAT32 можно считать традицией, унаследованной от предыдущих версий файловой системы (FAT12 и FAT16).
Корневой каталог в FAT32, в отличие от ее предшественницы FAT16, может располагаться не «впритык» к FAT2, а в произвольной позиции области данных. Ссылка на номер первого кластера корневого каталога хранится в загрузочной записи раздела. Благодаря предоставленной «свободе» корневой каталог в FAT32 может при необходимости расширяться (в FAT16 его размер фиксирован и он не может содержать более 512 записей).
Из всего сказанного выше следует вывод, весьма важный с точки зрения проблемы сохранения и восстановления данных: создание нескольких логических устройств даже при наличии единственного физического диска позволяет повысить надежность хранения данных. Разумеется, если вы знаете, как именно использовать такую возможность.

Дата добавления: 2015-08-21