Обзор файловой системы FAT, её преимущества и недостатки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Обзор файловой системы FAT

2. Структура и анализ файловой системы FAT

3. Преимущества и недостатки

Заключение

Список литературы

Введение

Разработанная Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом, в 1976--1977 годах файловая система FAT использовалась во всех версиях MS-DOS и в первых двух выпусках OS/2 (версии 1.0 и Каждый логический том имеет собственный FAT, который выполняет две функции: содержит информацию распределения для каждого файла в томе в форме списка связей модулей распределения (кластеров) и указывает, какие модули распределения свободны.

Когда FAT был изобретен, это было превосходное решение для управления дисковым пространством, главным образом потому, что гибкие диски, на которых он использовался, редко были размером более, чем несколько Mb. FAT был достаточно мал, чтобы находиться в памяти постоянно, позволял обеспечивать очень быстрый произвольный доступ к любой части любого файла.

Существует три версии FAT -- FAT12, FAT16 и FAT32.

Они отличаются разрядностью записей в дисковой структуре, то есть количеством бит, отведённых для хранения номера кластера.

FAT12 применяется в основном для дискет, FAT16 -- для дисков малого объёма. Когда FAT был применен на жестких дисках, он стал слишком большим для резидентного нахождения в памяти и ухудшал производительность системы. Кроме того, так как информация относительно свободного дискового пространства рассредоточивалась "поперек" большого количества секторов FAT, он был непрактичен при распределении файлового пространства, и фрагментация файлов оказалась препятствием высокой эффективности.

1. Обзор файловой системы FAT

файловый fat кластер ntfs

FAT представляет собой простую файловую систему, разработанную для небольших дисков и простых структур каталогов. Ее название происходит от названия метода, применяемого для организации файлов ? таблица размещения файлов (File Allocation Table, FAT). Эта таблица размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT. В случае повреждения первой копии FAT дисковые утилиты (например, Scandisk) могут воспользоваться второй копией для восстановления тома. Таблица размещения файлов и корневой каталог должны располагаться по строго фиксированным адресам, чтобы файлы, необходимые для запуска системы, были размещены корректно.

По принципу построения FAT похожа на оглавление книги, т. к. операционная система использует ее для поиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жестком диске.

Изначально компания Microsoft разработала FAT для управления файлами на дискетах, и только затем приняла ее в качестве стандарта для управления дисками в MS-DOS. Сначала для дискет и небольших жестких дисков (менее 16 Мбайт) использовалась 12-разрядная версия FAT (так называемая FAT12). В MS-DOS v. 3.0 была введена 16-разрядная версия PAT для более крупных дисков. К настоящему моменту FAT 12 применяется на носителях очень малого объема (или на очень старых дисках). Например, все 3,5-дюймовые дискеты емкостью 1,44 Мбайт форматируются для FAT16, а все 5,25-дюймовые ? для FAT12.

Том, отформатированный под FAT12 и FAT16, размечается по кластерам. Стандартный размер кластера, устанавливаемый по умолчанию, определяется размером тома (более подробная информация о размерах кластеров приведена далее в этой главе). Таблица расположения файлов и ее резервная копия содержат следующую информацию о каждом кластере тома:

Unused (кластер не используется).

Cluster in use by a file (кластер используется файлом).

Bad cluster (плохой кластер).

Last cluster in a file (последний кластер файла).

Корневая папка содержит записи для каждого файла и каждой папки, расположенных в корневой папке. Единственным отличием корневой папки от остальных является то, что она занимает четко определенное место на диске и имеет фиксированный размер (не более 512 записей для жесткого диска; для дискет этот размер определяется их объемом).

Папки содержат 32-байтные записи для каждого содержащегося в них файла и каждой вложенной папки. Эти записи содержат следующую информацию:

Имя (в формате 8.3).

Байт атрибутов (8 бит полезной информации, которая подробно описана ниже).

Время создания (24 бит).

Дата создания (16 бит).

Дата последнего доступа (16 бит).

Время последней модификации (16 бит).

Дата последней модификации (16 бит).

Номер начального кластера файла в таблице расположения файлов (16 бит).

Размер файла (32 бита).

Структура папки FAT не имеет четкой организации, и файлам присваиваются первые доступные адреса кластеров на томе. Номер начального кластера файла представляет собой адрес первого кластера, занятого файлом, в таблице расположения файлов. Каждый кластер содержит указатель на следующий кластер, использованный файлом, или индикатор (OxFFFF), указывающий, что данный кластер является последним кластером файла.

Информация папок используется операционными системами, поддерживающими файловую систему FAT. Кроме того, Windows 2000 может хранить в записи папки дополнительную временную информацию (time stamps). Эти дополнительные временные атрибуты указывают, когда файл был создан и когда к нему в последний раз предоставлялся доступ. Главным образом, дополнительные атрибуты используются приложениями POSIX.

Файлы на дисках имеют 4 атрибута, которые могут сбрасываться и устанавливаться пользователем ? Archive (архивный), System (системный), Hidden (скрытый) и Read-only (только чтение).

В файловой системе FAT использован традиционный формат имен, имена файлов должны состоять из символов ASCII. Имя файла или каталога должно состоять не более чем из 8 символов, затем следует разделитель «.» (точка) и расширение длиной до 3 символов. Первым символом имени должна быть буква или цифра.

При определении имени можно использовать все символы за исключением перечисленных ниже.

. " / \ [ ] : ; | = ,

Использование этих символов может привести к получению неожиданных результатов. Имя не должно содержать пробелов.

Указанные ниже имена зарезервированы.

CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL

Все символы преобразуются в верхний регистр.

2. Структура и анализ файловой системы FAT

Структура системы файлов FAT

Том, отформатированный для использования FAT32, как и том FAT16, размечается по кластерам. Размер кластера по умолчанию определяется размером тома. В таблице ниже приведено сравнение размеров кластеров для FAT16 и FAT32 в зависимости от размера диска.

FAT32 обеспечивает следующие преимущества по сравнению с прежними реализациями FAT:

§ Поддержка дисков размером до 2 Тбайт. Следует, правда, отметить, что команда Format, имеющаяся в Windows Server 2003, не позволяет форматировать для использования FAT32 тома, размер которых превышает 32 Гбайт (это касается и форматирования томов программой Setup). Поэтому при форматировании томов объемом более 32 Гбайт следует использовать файловую систему NTFS. Однако драйвер Fastaft, имеющийся в составе Windows Server 2003, позволяет монтировать и поддерживать любые тома FAT32, в том числе и такие, объем которых превышает 32 Гбайт. За исключением упомянутого выше ограничения FAT32 в Windows Server 2003 работает точно так же, как в Windows 95 OSR2, Windows 98 и Windows Millennium Edition.

§ Более эффективное расходование дискового пространства. FAT32 использует более мелкие кластеры (см. табл. 4.4), что позволяет повысить эффективность использования дискового пространства на 10--15% по сравнению с FAT.

§ Повышенная надежность и более быстрая загрузка программ. В отличие от FAT12 и FAT16, FAT32 обладает возможностью располагать корневой каталог в любой области тома. Кроме того, загрузочный сектор FAT32 был расширен по сравнению с FAT16 и содержит резервные копии жизненно важных структур данных. Повышенная устойчивость FAT32 обусловлена именно этими факторами.

3. Преимущества и недостатки

Преимущества:

1. Высокая скорость работы.

2. Низкое требование к объему оперативной памяти.

3. Эффективная работа с файлами средних и малых размеров.

4. Более низкий износ дисков, вследствие меньшего количества передвижений головок чтения/записи.

К достоинствам можно отнести то, что на компьютере под управлением Windows NT в любой из поддерживаемых файловых систем нельзя отменить удаление. Программа отмены удаления пытается напрямую обратиться к оборудованию, что невозможно при использовании Windows NT. Однако если файл находился в FAT-разделе, то, запустив компьютер в режиме MS-DOS, удаление файла можно отменить. Файловая система FAT лучше всего подходит для использования на дисках и разделах размером до 200 МБ, потому что она запускается с минимальными накладными расходами.

Недостатки:

1. Низкая защита от сбоев системы.

2. Не эффективная работа с файлами больших размеров.

3. Ограничение по максимальному объему раздела и файла.

4. Снижение быстродействия при фрагментации.

5. Снижение быстродействия при работе с каталогами, содержащими большое количество файлов.

Также к недостаткам можно отнести то, что как правило, не стоит использовать файловую систему FAT для дисков и разделов, чей размер больше 200 МБ. Это объясняется тем, что по мере увеличения размера тома производительность файловой системы FAT быстро падает. Для файлов, расположенных в разделах FAT, невозможно установить разрешения.

Заключение

Любая из представленных ныне файловых систем уходит своими корнями в глубокое прошлое - еще к 80-м годам. Да, NTFS, как это не странно - очень старая система! Дело в том, что долгое время персональные компьютеры пользовались лишь операционной системой DOS, которой и обязана своим появлением FAT. Но параллельно разрабатывались и тихо существовали системы, нацеленные на будущее. Две таких системы, получившие всё же широкое признание - NTFS, созданная для операционной системы Windows NT 3.1 еще в незапамятные времена, и HPFS - верная спутница OS/2.

Внедрение новых систем шло трудно - еще в 95м году, с выходом Windows95, ни у кого не было и мыслей о том, что что-то нужно менять - FAT получил второе дыхание посредством налепленной сверху заплатки "длинные имена", реализация которых там хоть и близка к идеально возможной без изменения системы, но всё же довольно бестолкова. 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 большим количеством данных.

NTFS же долго не могла завоевать персональные компьютеры из-за того, что для организации эффективной работы с её структурами данных требовались значительные объемы памяти. Системы с 4 или 8 Мбайт (стандарт 95-96 годов) были просто неспособны получить хоть какой-либо плюс от NTFS, поэтому за ней закрепилась не очень правильная репутация медленной и громоздкой системы. На самом деле это не соответствует действительности - современные компьютерные системы с памятью более 64 Мб получают просто огромный прирост производительности от использования NTFS.

В данной таблице сведены воедино все существенные плюсы и систем, таких как FAT32, FAT и NTFS.

На данный момент времени файловая система FAT является менее распространенной потому, что сдает постепенно свои позиции после выхода Windows XP. В связи с увеличением информации, с которой идет работа на современных компьютеров, FAT уходит в прошлое, уступая место своим аналогам.

1. «Основные понятия и планирование Windows NT Server», глава 5, раздел «Выбор файловой системы».

2. Пакет ресурсов Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, глава 18, «Выбор файловой системы».

3. 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».

4. support.microsoft/kb/100108 - top#top (интернет-источник)

5. support.microsoft/kb/118335/RU (интернет-источник)

Размещено на Allbest.ru