Файлова система FAT

Файлова система FAT

FAT (найчастіше в главі мається на увазі FAT 16) представляє собою просту файлову систему, розроблену для невеликих дисків і простих структур каталогів. Її назва походить від назви методу, що застосовується для організації файлів ≈ таблиця розміщення файлів (File Allocation Table, FAT). Ця таблиця розміщується на початку томи. З метою захисту томи на ньому зберігаються дві копії FAT. У разі пошкодження першої копії FAT дискові утиліти (наприклад, Scandisk) можуть скористатися другою копією для відновлення томи. Таблиця розміщення файлів і кореневий каталог повинні розташовуватися за строго фіксованим адресами, щоб файли, необхідні для запуску системи, були розміщені коректно.

За принципом побудови FAT схожа на зміст книги, тому що операційна система використовує її для пошуку файлу та визначення кластерів, які цей файл займає на жорсткому диску. Спочатку компанія Microsoft розробила FAT для управління файлами на дискетах, і тільки потім прийняла її в якості стандарту для управління дисками в MS-DOS. Спочатку для дискет і невеликих жорстких дисків (менше 16 Мбайт) використовувалася 12-розрядна версія FAT (так звана FAT12). У MS-DOS v. 3.0 була введена 16-розрядна версія PAT для більших дисків. До справжнього моменту FAT 12 застосовується на носіях дуже малого об'єму (або на дуже старих дисках). Наприклад, всі 3,5-дюймові дискети ємністю 1,44 Мбайт форматуються для FAT16, а всі 5,25-дюймові ≈ для FAT12.

Том, відформатований під FAT12 і FAT16, розмічається по кластерах. Стандартний розмір кластера, який встановлюється за умовчанням, визначається розміром томи (більш детальна інформація про розміри кластерів наведена далі в цьому розділі). Таблиця розташування файлів і її резервна копія містять наступну інформацію про кожному кластері томи:

Unused (кластер не використовується).

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

Bad cluster (поганий кластер).

Last cluster in a file (останній кластер файлу).

Коренева папка містить записи для кожного файлу і кожної папки, розташованих в кореневій папці. Єдиною відмінністю кореневої папки від інших є те, що вона займає чітко визначене місце на диску і має фіксований розмір (не більше 512 записів для жорсткого диска; для дискет цей розмір визначається їх обсягом).

Папки містять 32-байтниє запису для кожного міститься в них файлу і кожної вкладеної папки. Ці записи містять наступну інформацію:

Ім'я (у форматі 8.3).

Байт атрибутів (8 біт корисної інформації, яка детально описана нижче).

Час створення (24 біт).

Дата створення (16 біт).

Дата останнього доступу (16 біт).

Час останньої модифікації (16 біт).

Дата останньої модифікації (16 біт).

Номер початкового кластера файлу в таблиці розташування файлів (16 біт).

Розмір файлу (32 біта).

Структура папок FAT не має чіткої організації, і файлів присвоюються перший доступні адреси кластерів на томі. Номер початкового кластера файлу являє собою адресу першого кластера, зайнятого файлом, в таблиці розташування файлів. Кожен кластер містить покажчик на наступний кластер, використаний файлом, або індикатор (OxFFFF), що вказує, що даний кластер є останнім кластером файлу.

Інформація папок використовується операційними системами, що підтримують файлову систему FAT. Крім того, Windows 2000 може зберігати в записі папки додаткову тимчасову інформацію (time stamps). Ці додаткові тимчасові атрибути вказують, коли файл був створений і коли до нього в останній раз надавався доступ. Головним чином, додаткові атрибути використовуються додатками POSIX.

Файли на дисках мають 4 атрибуту, які можуть скидатися і встановлюватися користувачем ≈ Archive (архівний), System (системний), Hidden (прихований) і Read-only (тільки читання).

Примітка: У Windows 2000 всі файли, що мають комбінацію атрибутів прихований і системний, вважаються захищеними файлами операційної системи (operating system protected files). Windows 2000 захищає такі файли, не відображаючи їх у програмі Провідник і папці Мій комп'ютер. Щоб побачити ці файли в Провіднику, викличте утиліту Властивості папки (Folder Options) (через панель керування або через меню Сервіс (Tools) Провідника або папки Мій комп'ютер). У її вікні перейдіть на вкладку Вигляд (View), виберіть перемикач Показувати приховані файли і папки (Show hidden files and folders) і зніміть прапорець Приховувати захищені системні файли (рекомендовано) (Hide protected operating system files (Recommended)). Крім цього, захищаються файли операційної системи можна переглядати з командного рядка за допомогою команди dir / a.

У Windows NT, починаючи з версії 3.5, файли, створені або перейменовані на томах FAT, використовують біти атрибутів для підтримки довгих імен файлів методом, не вступає в конфлікт з методами доступу до того, використовуваними операційними системами MS-DOS і OS / 2. Для файлу з довгим ім'ям Windows NT/2000 генерує коротке ім'я в форматі 8.3. Крім цього стандартного елемента Windows NT/2000 створює для файлу одну або декілька додаткових записів, по одній на кожні 13 символів довгого імені. Кожна з цих додаткових записів містить відповідну частину довгого імені файлу у форматі Unicode. Windows NT/2000 встановлює для додаткових записів атрибути томи, а також прихованого системного файлу, призначеного лише для читання, щоб позначити їх як частини довгого імені файлу, MS-DOS і OS / 2 зазвичай ігнорують запису папок, для яких встановлені всі ці атрибути, тому такі записи для них невидимі. Замість цього MS-DOS і OS / 2 отримують доступ до файлу за стандартним коротким імені файлу в форматі 8.3.

Примітка: Windows NT/2000 і Windows 9х використовують однаковий алгоритм для генерації довгих і коротких імен файлів. На комп'ютерах з подвійною завантаженням до файлів, створеним за допомогою однієї з цих операційних систем, можна отримувати доступ, працюючи під керуванням іншої.

Windows NT, починаючи з версії 3.5, підтримує довгі імена файлів на томах FAT. Цю встановлюється за умовчанням опцію можна відключити, задавши значення 1 для параметра реєстру Win31FileSystem, що входить до складу наступного ключа реєстру:

HKEY_LOCAL_MACH IN ESystemCiirrentControlSetControlFileSystem

Встановлення цього значення не дозволить Windows NT створювати на томах FAT файли з довгими іменами, але не вплине на вже створені довгі імена.

У Windows NT/2000 FAT16 працює точно так само, як і в MS-DOS, Windows 3.1х і Windows 95/98. Підтримка цієї файлової системи була включена в Windows 2000, оскільки вона сумісна з більшістю операційних систем інших фірм-постачальників програмного забезпечення. Крім цього, застосування FAT16 забезпечує можливість оновлення більш ранніх версій операційних систем сімейства Windows до Windows 2000.

Примітка: Не можна використовувати Windows NT/2000 спільно з програмними засобами, що здійснюють розбиття диска на томи і стиснення дисків за допомогою драйверів пристроїв, які завантажуються MS-DOS. Наприклад, якщо потрібно мати доступ до розділу або логічного диска FAT, працюючи під управлінням Windows NT/2000, не слід застосовувати для них такі засоби стиснення, як DoubleSpace (MS-DOS 6.0) або DriveSpace (MS-DOS 6.22). Для сканування і відновлення томів FAT, використовуваних Windows NT/2000, рекомендується ввести в командному рядку команду chkdsk. Ця програма поєднує функціональні можливості, властиві програмами MS-DOS Chkdsk і Scandisk, включаючи сканування поверхні жорсткого диска. Якщо потрібно виконати сканування поверхні диска, дайте з командного рядка команду chkdsk / r.

32-розрядна файлова система FAT32 була введена з випуском Windows 95 OSR2 і підтримується в Windows 98 і Windows 2000. Вона забезпечує оптимальний доступ до жорстких дисків, CD-ROM і мережевих ресурсів, підвищуючи швидкість і продуктивність всіх операцій введення / виводу. FAT32 являє собою вдосконалену версію FAT, призначену для використання на томах, обсяг яких перевищує 2 Гбайт.

Том, відформатований для використання FAT32, як і те FAT16, розмічається по кластерах. Розмір кластера за умовчанням визначається розміром томи. У табл. 7.1 наведено порівняння розмірів кластерів для FAT16 і FAT32 в залежності від розміру диска.

Таблиця 7.1. Розміри кластерів за замовчуванням для FAT 16 і FAT32

Для забезпечення максимальної сумісності з існуючими прикладними програмами, мережами і драйверами пристроїв, FAT32 була реалізована з мінімумом можливих змін в архітектурі та внутрішніх структурах даних. Всі утиліти Microsoft, призначені для роботи з дисками (Format, FDISK, Defrag і ScanDisk), були перероблені для забезпечення підтримки FAT32. Крім того, Microsoft проводить велику роботу з підтримки провідних фірм-виробників драйверів пристроїв і утиліт для роботи з диском, щоб допомогти і в забезпеченні підтримки FAT32 в їхніх продуктах. У табл. 7.2 зроблена спроба порівняння характеристик FAT16 і FAT32.

Таблиця 7.2. Порівняння характеристик FAT16 і FAT32

FAT32 забезпечує наступні переваги в порівнянні з колишніми реалізаціями FAT:

Підтримка дисків розміром до 2 Тбайт. Слід, щоправда, відзначити, що команда format, включена в Windows 2000, не дозволяє форматувати для використання FAT32 томи, розмір яких перевищує 32 Гбайт. Тому при форматуванні томів обсягом більше 32 Гбайт слід використовувати файлову систему NTFS. Однак драйвер FASTFAT, наявний у складі Windows 2000, дозволяє монтувати і підтримувати будь-які томи FAT32, в тому числі і такі, обсяг яких перевищує 32 Гбайт. За винятком згаданого вище обмеження FAT32 у Windows 2000 працює точно так само, як в Windows 95 OSR2 і Windows 98.

Більш ефективне витрачання дискового простору. FAT32 використовує більш дрібні кластери (див. табл. 7.1), що дозволяє підвищити ефективність використання дискового простору на 10 ≈ 15% в порівнянні з FAT.

Підвищена надійність і більш швидке завантаження програм. На відміну від FAT 12 і FAT 16, FAT32 має можливість переміщати кореневий каталог і використовувати резервну копію FAT, якщо перша копія отримала ушкодження. Крім того, завантажувальний сектор FAT32 був розширений у порівнянні з FAT16 і містить резервні копії життєво важливих структур даних. Підвищена стійкість FAT32 обумовлена ​​саме цими чинниками.

Огляд файлової системи FAT

FAT є найбільш простий з підтримуваних Windows NT файлових систем. Основою файлової системи FAT є таблиця розміщення файлів, яка поміщена в самому початку тому. На випадок пошкодження на диску зберігаються дві копії цієї таблиці. Крім того, таблиця розміщення файлів і кореневий каталог повинні зберігатися у визначеному місці на диску (для правильного визначення місця розташування файлів завантаження).

Диск, відформатований у файловій системі FAT, ділиться на кластери, розмір яких залежить від розміру тому. Одночасно зі створенням файлу в каталозі створюється запис і встановлюється номер першого кластера, що містить дані. Такий запис в таблиці розміщення файлів сигналізує про те, що це останній кластер файлу, або вказує на наступний кластер.

Оновлення таблиці розміщення файлів має велике значення і вимагає багато часу. Якщо таблиця розміщення файлів не оновлюється регулярно, це може призвести до втрати даних. Тривалість операції пояснюється необхідністю переміщення читають головок до логічної нульовій доріжці диска при кожному оновленні таблиці FAT.

Каталог FAT не має певної структури, і файли записуються в першому виявленому вільному місці на диску. Крім того, файлова система FAT підтримує тільки чотири файлових атрибути: «Системний», «Прихований», «Тільки читання» і «Архівний».

Переваги файлової системи FAT

На комп'ютері під управлінням Windows NT у будь-який з підтримуваних файлових систем не можна скасувати видалення. Програма скасування видалення намагається напряму звернутися до обладнання, що неможливо при використанні Windows NT. Однак якщо файл знаходився в FAT-розділі, то, запустивши комп'ютер в режимі MS-DOS, видалення файлу можна скасувати. Файлова система FAT найкраще підходить для використання на дисках і розділах розміром до 200 Мб, тому що вона запускається з мінімальними накладними витратами. Більш докладні відомості про переваги файлової системи FAT можна знайти в наступних джерелах:

«Основні поняття і планування Windows NT Server», розділ 5, розділ «Вибір файлової системи»;

пакет ресурсів Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, глава 18, «Вибір файлової системи»;

керівництво «Resource Guide» у пакеті ресурсів Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit, глава 3, розділ «Which File System to Use on Which Volumes».

http://support.microsoft.com/kb/100108 - top # top

Недоліки файлової системи FAT

Як правило, не варто використовувати файлову систему FAT для дисків і розділів, чий розмір більше 200 МБ. Це пояснюється тим, що в міру збільшення розміру тому продуктивність файлової системи FAT швидко падає. Для файлів, розташованих в розділах FAT, неможливо встановити дозволи.

Розділи FAT мають обмеження за розміром: 4 ГБ під Windows NT і 2 ГБ під MS-DOS. За додатковими відомостями про ці обмеження зверніться до статті бази знань Майкрософт:

Номер статті: 118335 (http://support.microsoft.com/kb/118335/RU/)

Максимальний розмір розділу на диску з файловою системою FAT16

Що вибрати?

Будь-яка з представлених нині файлових систем сягає своїм корінням в глибоке минуле - ще до 80-х років. Так, NTFS, як це не дивно - дуже стара система! Справа в тому, що довгий час персональні комп'ютери користувалися лише операційною системою DOS, якої і зобов'язана своєю появою FAT. Але паралельно розроблялися і тихо існували системи, націлені на майбутнє. Дві таких системи, які одержали всі ж широке визнання - NTFS, створена для операційної системи Windows NT 3.1 ще в незапам'ятні часи, і HPFS - вірна супутниця OS / 2.

Впровадження нових систем йшло важко - ще в 95м році, з виходом Windows95, ні в кого не було і думок про те, що щось треба міняти - FAT отримав друге дихання за допомогою наліплені зверху латочки "довгі імена", реалізація яких там хоч і близька до ідеально можливою без зміни системи, але все ж досить безглузда. Але в наступні роки необхідність змін назріла остаточно, оскільки природні обмеження FAT стали давати про себе знати. FAT32, що з'явилася в Windows 95 OSR2, просто зрушила рамки - не змінивши суті системи, яка просто не дає можливості організувати ефективну роботу з великою кількістю даних.

HPFS (High Performance File System), активно вживана до цих пір користувачами OS / 2, показала себе досить вдалою системою, але і вона мала істотні недоліки - повна відсутність засобів автоматичної відновлюваності, зайву складність організації даних і невисоку гнучкість.

NTFS же довго не могла завоювати персональні комп'ютери з-за того, що для організації ефективної роботи з її структурами даних були потрібні значні об'єми пам'яті. Системи з 4 або 8 Мбайт (стандарт 95-96 років) були просто нездатні отримати хоч який-небудь плюс від NTFS, тому за нею закріпилася не дуже правильна репутація повільної і громіздкої системи. Насправді це не відповідає дійсності - сучасні комп'ютерні системи з пам'яттю більше 64 Мб отримують просто величезний приріст продуктивності від використання NTFS.

У даній таблиці зведені воєдино всі істотні плюси і мінуси поширених в наш час систем, таких як FAT32, FAT і NTFS. Навряд чи розумно обговорювати інші системи, так як в даний час 97% користувачів роблять вибір між Windows98, Windows NT4.0 і Windows 2000 (NT5.0), а інших варіантів там просто немає.