A Windows nt családban támogatott fájlrendszerek

Лекція 4. Файлові системи. Obogalny néz ki. Windows fájlrendszer

2.5.1 Lemezterület szervezése. A lemez fizikai szerkezete

A modern számítógépek információs hordozói fontos elemek, amelyek lehetővé teszik az adatok tárolását és más számítógépekhez történő átvitelét. Az adathordozók fejlesztésük messze tart a 360 KB-os hajlékonylemezektől a modern flash memóriaeszközökig, merevlemezekig és CD / CDRW / DVD meghajtókig. Az információs hordozók fejlesztése a megbízhatóság növelésére, a tárolt adatok mennyiségére, az adatokhoz való hozzáférés sebességére, az általános dimenziók és a költségek csökkentésére irányul. Az első személyi számítógépeken 10 vagy 20 megabájtos merevlemezeket telepítettek, és modern számítógépeken már 40, 60, 80 vagy akár 120 gigabájtnyi merevlemez már elég gyakori. A felsorolt ​​tárolóeszközöknek más eszköze van, de mindegyiknek van saját fájlrendszere, amely lehetővé teszi a tárolt adatok tárolását és elérését. Ez a fejezet foglalkozik a Windows NT család operációs rendszere által támogatott fájlrendszerekkel.

A lemez szerkezetét a szervezet következő szintjein tekintheti meg:

- az eszköz fizikai szerkezete;

- a készülék logikai felépítése;

Az eszköz fizikai szerkezete az operációs rendszer tulajdonságaira mutat. Például a 4 GB-os, MS-DOS operációs rendszerű merevlemezek megjelenésével a Windows 95 nem tudta támogatni őket, és új rendszermagot kellett kifejlesztenie az operációs rendszer új verzióihoz. Ugyanakkor a fizikai szinten tárolt tárolóeszközök szervezése általában nem attól függ, hogy melyik operációs rendszer működik együtt az eszközzel. Tekintse meg a lemezeszközök, például a merevlemezek, hajlékonylemezek és CD-ROMok fizikai szerkezetét, mivel ezek jelenleg a legáltalánosabb eszközök. Vegye figyelembe továbbá, hogy más eszközök, például DVD-lemezek, flash memóriaeszközök, mágneses optikai lemezek hasonló struktúrával rendelkeznek, és lehetővé teszik a különböző operációs rendszer által támogatott fájlrendszereket.

A lemez fizikai szerkezete. A hajlékonylemezek egyetlen lemezt vagy lemezt tartalmaznak, és használják a lemez egy vagy két oldalát, és a rögzített lemezek több lemezt használnak. A lemez két oldalát használó lemezrendszerek mindegyik oldalon egy olvasó / írófejet tartalmaznak. Ezek a fejek a pálya felett helyezkednek el a pozícionáló mechanizmust használó információk olvasásához vagy rögzítéséhez.

Az olvasás / írás fejlécei írási és írási adatokat írnak le egy lemez keskeny csíkjára, amelyet egy pályának neveznek, amely a lemezen kör alakú. A kétoldalas lemez mindkét oldalán azonos számozott sávok különböznek a sáv eléréséhez használt olvasó / író fej számával. Például az 1. pálya a lemez felső oldalán 0 fejjel, 1. pálya; A lemez alsó részén lévő 1. sávot az 1., 1. sávban jelöltük. A sávok spirálok vagy koncentrikus körök lehetnek. Az első típusú sávoknál az egyes sávok azonos számú szektora tárolódik, és a forgatás állandó szögsebességgel történik. A második típusú sávokban ugyanolyan rögzítési sűrűség van a lemez teljes felületén, így a lemez középpontjában található sávok kevesebb szektort tartalmaznak, mint a lemez külső szélének közelében lévő sávok. Ez a fajta tárcsa különböző sebességgel forog, hogy biztosítsa a szükséges sebességet egy mágneses fej számára, amely állandó lineáris sebességgel mozog. Az első műsorszámot mágneslemezeken használják, a második CD-ROM-on.

A henger azonos számozású sávok készlete egy lemez két oldalán vagy a lemezek mindegyik oldalán egy rendszerben, amely sok lemezt használ.

Minden sáv egyenlő részekre oszlik, úgynevezett szektorok. Az ágazat mérete megegyezik a 2. fokozattal és általában meghaladja a 128 bájtot - leggyakrabban 512 bájtot. Az adatbájtok rögzített számán túlmenően az ágazat magában foglalja az egyes szektorok számára egy bizonyos mennyiségű kiegészítő információt, például a hibajavításokat és az ágazati azonosítási információkat. Az egyes szektorok struktúráját a formázási folyamat során határozzák meg. Az ágazatok számozása egyből indul ki. Minden szektor egyedülállóan azonosítható egy teljes olvasási / írási fej specifikációval, a henger számokkal és a szektorszámokkal. Egy adott szektor eléréséhez a lemezeszköz-vezérlő mozgatja az összes fejét a kívánt hengerhez, majd aktiválja a megfelelő fejet egy olvasási vagy írási művelet végrehajtásához.

A merevlemez formázása három szakaszban történik:

2.5.2. A lemez logikai felépítése

A lemez logikai felépítésének következő vonatkozásai leginkább a FAT32 fájlrendszerhez kapcsolódnak, kivéve ha más hivatkozások vannak. Az eszköz nagy fizikai hajtásait logikailag kisebb logikai blokkeszközökre osztják. Ez a szétválasztás például lehetővé teszi az eszköz különböző operációs rendszerek közötti megosztását. A megosztott blokkeszköznek van egy partícióleíró táblája a lemez elején lévő egyik szektorban. Ez a táblázat a logikai blokkeszközök fizikai elhelyezkedését jelzi. Az egyetlen partícióval rendelkező lemeznek van egy ilyen táblája is. A partíciós leírás táblája a rögzített lemez első fizikai szektorában található. A partíciós tábla minden bejegyzése tartalmazza a partíció kiindulási helyzetét és méretét a merevlemezen, valamint információkat arról, hogy melyik szektor első szektora tartalmazza a rendszerindító szektort. Ezen a szektoron belül is a bootstrap program, amely a partícióleírás táblájának ellenőrzésére szolgál, amikor a partíciókat kezdetben betöltik és átadják. A lemezen lévő első fizikai szektor végén található partíció leírási táblázat legfeljebb négy bemenetet tartalmazhat. A partíció leírási táblázat formátumát a 2.1. Táblázat mutatja:

2.1. Táblázat. - Merevlemez partíció leírása táblázat

Méret (bájtban)

A szakaszok fordított sorrendben vannak elrendezve.

Az egyes partíciók indító szektorja a szakasz elején található, amelyet a startjel, a kezdeti szektor és a kezdeti henger számai határozzák meg.

A mester rendszerindítási rekord (MBR) a merevlemezen lévő adatok első része. A Master Boot Record összetevői a következők:

Érvénytelen partíciós tábla (rossz partíciós tábla);

Hiba az operációs rendszer betöltésekor (hiba az operációs rendszer indításakor);

Hiányzó operációs rendszer (nincs operációs rendszer).

2.2. Táblázat A partíció leírási táblázat 16-byte bemenetének formátumának leírása

Offset a szektor kezdetétől

Az ebben a szakaszban szereplő ágazatok száma

Lemezelendő partíció esetén a bootstrap indikátor nulla és 80H a bootolható (aktív) partícióhoz. Az Active egy olyan partíció, amely rendelkezik a megfelelő attribútummal. Általában ez a rész telepíti az operációs rendszert, ahol letöltötték. Az aktív partíció azonban nem tartalmazhatja az operációs rendszert. Ha meg kell győződnie arról, hogy az operációs rendszer partícióról indul, azt aktív partícióként kell telepíteni. Partíciók létrehozásakor az FDISK és a PartitionMagic (és hasonlók) a többi partícióhoz tartozó bootstrap indikátorokat állítja be 0. Minden rekord meghatároz egy partíciót. A FAT32 két új típusú DOS32 (0B) és DOS32X (OS) partíciót mutatott be.

rögzített lemezekhez való hozzáférés - funkciók 4lh - 44h, 47h és 48h;

blokkolás és médiaváltás - funkciók 41h, 45h, 46h, 48h és 49h;

kiterjesztett lemezek támogatása - funkciók 41h és 48h;

A lemezeket a letölthető CD-ROM-okra emulálva 4Ah-4Dh fejlett funkciók vannak.

Merevlemezről történő indításkor a rendszerindító program elolvassa és betölti az első fizikai szektort a lemez aktív partíciójára, az úgynevezett boot szektornak (Boot Sector). A rendszerindító szektor (BOOT) az egyes partíciók (logikai lemez) logikai formázása során jön létre, négy logikai terület jön létre:

boot szektor;

a fájlelosztási táblázat (FAT1 és FAT2);

A boot szektor minden logikai lemezen (partíció) az első. Ő adatblokk (512 bájt) kezdődik a JMP utasítás, hogy átadja a vezérlést a IPL2 program tartalmazza az operációs rendszer nevét és verziószámát tartalmazza a BIOS paraméter blokk lemez (BPB), az IPL 2 program, amely betölti az operációs rendszert és végződik az aláírás 55aa. A 2.3. Táblázat megmagyaráz néhány legfontosabb rekordot.

2.3. Táblázat. A rendszerindító szektor legfontosabb bejegyzései

A fájlrendszer típusa (12 vagy 16 bites)

A BIOS paraméterkészlet A rendszerindító szektor ezen része BPOS (BIOS Parameter Block) néven ismert. Tartalmazza a lemez fizikai jellemzőit, amelyeket az MS-DOS és a Windows használnak, amikor egy adott területet keres. A paraméterek értékeinek hozzáadásával vagy megszorzásával az operációs rendszer tudja, hol található a FAT tábla, a gyökérkönyvtár, ahol az adatterület kezdődik és végződik. A FAT32 BIOS paraméterblokkja (BPB) több helyet foglal el, mint a szokásos BIOS-paraméterblokk. Emiatt a boot szektort foglal több mint egy (a FAT16), és három fizikai szektor, és van még egy további és helyezzük három fizikai szektor a hetedik, nyolcadik és kilencedik fizikai szektort. A BF_BPB a 12 és 16 bites FAT-ben lévő VRB kiterjesztett változata. Ugyanazokat a struktúrákat tartalmazza, mint a szabványos BPB, de számos további mezőt tartalmaz, amelyekre a FAT32 szükséges.

A gyökérkönyvtár mezője. Ez az elem jelenti a gyökérkönyvtárban lévő szektorok számát. A merevlemezek esetében ez az érték mindig 512 volt (0200h), és ez azt jelenti, hogy a telefonkönyvsorok száma harminckét szektorban van elhelyezve. Most 0-ra változik (0000h), és figyelmen kívül hagyja a FAT32 lemezeken.

A lemez leírása. Egy két bájtos mező, amely a FAT táblák számát jelzi, egy vagy kettő. Ha a zászló van beállítva, akkor csak egy FAT van a lemezen, ha kettőt eldob. A Format parancs által létrehozott FAT32 mindig 2 FAT táblát formál.

A gyökérkönyvtár első fürtje. A gyökérkönyvtárban lévő elemek maximális száma most 65535-re bővül, és maga a gyökérkönyvtár bárhol megtalálható. Ez az érték a FAT32-lemezen található gyökérkönyvtár által elfoglalt első fürt számát jelöli.

A fájlinformációs szektor, amely a második boot szektorra mutat. Információt tartalmaz arról, hogy hány klaszter van a lemezen, hányan vannak szabadon, és melyik klasztert utoljára kiemelték. Így, hogy ezt a gyakran használt információt megkapja, most nem szükséges olvasni a teljes FAT táblát.

Ezen fogalmak egy részét a következő részben részletesebben tárgyaljuk.