Файловые системы FAT.

Файловые системы FAT.

Следующий за разделами уровень логической организации дисков — файловые системы. Во множественном числе, потому что внутри каждого раздела создается своя файловая система. Структуры файловых систем создаются средствами операционной системы или других программ при форматировании разделов.

Файловую систему (ФС) можно рассматривать как базу данных. В ней перечисляются хранящиеся на диске файлы, и каждый файл представляется совокупностью атрибутов. Как минимум, одним из атрибутов является имя файла, а другим — адреса тех областей диска, в которых он находится. При размещении файлов файловая система оперирует не отдельными секторами, а целыми кластерами — группами из нескольких секторов, идущих подряд. Размер кластера задается однажды при записи ФС на диск (форматировании раздела) и кратен степеням числа 2 (2 сектора, 4 сектора, 8 секторов и т. д.).

Другими атрибутами файлов являются дата и время создания, доступа и такие параметры, как, например, «скрытый», «только для чтения» и т.д. Папки (каталоги, или директории) — особый вид файлов: содержанием папки являются сведения о том, какие файлы в ней находятся.

Версии и принцип устройства FAT

Записи файловой системы всегда начинаются в первом секторе раздела. На дискетах, картах памяти и флеш-дисках USB разделов нет, и здесь ФС начинается с первого сектора самого диска. В нем расположена загрузочная запись (Boot Record) или загрузочный сектор (Boot Sector) ФС.

ПРИМЕЧАНИЕ

Вся логическая организация дисков изначально «заточена» под то, чтобы компьютеры с BIOS могли загружать с них ОС. Поэтому каждый уровень организации непременно начинается с коротких кодов программ-загрузчиков. Код завершается текстовыми сообщениями, которые загрузчик должен вывести на экран при сбое загрузки на данном этапе. В HEX-редакторе по характерным текстовым фрагментам очень легко найти MBR и начальные секторы разделов.

Записи файловой системы, как и таблицу разделов, можно просматривать и изменять с помощью HEX-редакторов. Правда, структуры ФС бывают довольно длинными, и разобраться в них лишь средствами бинарных редакторов далеко не так просто, как в MBR.

Файловая система FAT еще недавно применялась повсеместно. Сегодня в ней, как правило, форматируют только флеш-диски и карты памяти.

Существуют четыре версии FAT:

    - FAT-12 — ФС для дискет. Это 12битная версия. Она позволяет адресовать до 4084 кластеров, а максимальный размер тома составляет всего 32 Мбайт;

    - FAT-16 — 16-битная версия;

    - FAT-32 — следующая, 32-битная версия. Поддерживает «длинные» имена файлов;

    - exFAT — последняя 64-битная версия FAT образца 2006 года. Она позволяет адресовать до 264 байт (16 Эбайт) дискового пространства, а максимальный размер кластера увеличен до 225 байт (32 Мбайт).

Файловая система exFAT является проприетарной, и компания Microsoft пока не спешит раскрывать ее технические детали. Скажем лишь, что в exFAT снят лимит на количество файлов в одном каталоге и добавлены дополнительные атрибуты для назначения прав доступа к файлам. Поскольку эта ФС предназначена в первую очередь для флеш-дисков, в ней улучшено распределение свободного места за счет введения бит-карты свободного места, что уменьшает фрагментацию диска.

FAT расшифровывается как File Allocation Table, таблица размещения файлов.

Файловая система FAT образована четырьмя основными структурами:

  • блок начальной загрузки (boot record), который находится в первом секторе раздела;

  • таблица размещения файлов (File Allocation Table, FAT);

  • резервная таблица размещения файлов (backup FAT). Она используется при обнаружении повреждений в основной таблице FAT;

  • корневой каталог (root directory).

Дополнительной и необязательной структурой является запись FSINFO. Считывая ее, программа fsutil, одна из стандартных утилит Windows, получает статистику и другую информацию о файловой системе диска.