Файловая система FATи управление данными вMS-DOS

Общая характеристика системы FAT

Система FATбыла разработана для ОСMS-DOS. Это простая файловая система с сегментированным размещением, без многопользовательской защиты. Структура каталогов – древовидная, причем на каждом дисковом томе создается отдельное дерево. Для указания местоположения файла может использоваться егополное имя, содержащее букву диска, путь по дереву каталогов и собственно имя файла, например: «C:\UTILS\ARCH\RAR.EXE».

В ОС Windowsтакже возможно использованиеFAT, особенно оправданное для дискет. Для жестких дисков большого объема системаFATстановится малоэффективной и постепенно вытесняется более мощной системойNTFS.

Структуры данных на диске

При форматировании дискеты или раздела жесткого диска в системе FATвсе дисковое пространство разбивается на следующие области, показанные на рис. 3 2.

Рис. 311

· BOOT-секторсодержит основные количественные параметры дискового тома и файловой системы, а также может содержать программу начальной загрузки ОС.

· таблица FAT(FileAllocationTable) – содержит информацию о размещении файлов и свободного места на диске. Ввиду критической важности этой таблицы она всегда хранится в двух экземплярах, которые должны быть идентичны¹. Каждая операция, изменяющая содержимоеFAT, должна одинаковым образом изменять оба экземпляра.

· ROOT– корневой каталог системы, содержащий данные о файлах и о подкаталогах верхнего уровня, каждый из которых в свою очередь может содержать файлы и подкаталоги.

· Область данных– массив кластеров, содержащий все файлы и все каталоги (кроме корневого).

Рассмотрим подробно, как хранится вся информация о файле, имеющаяся в системе FAT.

При создании файла в одном из каталогов файловой системы создается запись, хранящая основной объем информации об этом файле. Каждый каталог, кроме корневого, также является файлом особого вида, и запись о нем содержится в родительском каталоге. Каталожная запись всегда занимает 32 байта, ее структура показана в табл. 3.1.

Таблица 2.1

Структура записи каталога файловой системы FAT

Поле записи	Размер поля (в байтах)
Имя файла	8
Расширение имени (тип файла)	3
Атрибуты (флаги)	1
Размер файла (в байтах)	4
Дата последнего изменения	2
Время последнего изменения	2
Резерв (не используется)	10
Номер первого кластера файла	2

Как видно из таблицы, имя файла может занимать не более 8 символов плюс еще 3 символа расширения. В начале 80-х годов казалось, что этого вполне достаточно. Позднее это ограничение окрестили «проклятием 8 + 3», и избавить от него файловую систему FATудалось только вWindows95.

Байт атрибутов содержит набор битов, характеризующих свойства файла. Наряду с практически бесполезными атрибутами «скрытый», «системный» и «архивный», там содержатся и важные: «только для чтения», «каталог» и «метка тома». Атрибут «только для чтения» запрещает системе удалять файл или открывать его для записи. Атрибут «каталог» означает, что данная запись описывает не обычный файл, а каталог. Атрибут «метка тома» может содержаться только в корневом каталоге, такая запись не описывает никакой файл, а вместо этого содержит в полях имени и расширения 11-символьную метку (имя), присвоенную данному дисковому тому.

В целом, запись каталога содержит почти все, что системе известно о файле, а если размер файла не превышает одного кластера, то полностью все. Если же файл содержит более одного кластера, то номера остальных можно найти в таблице FAT.

Таблица FATсостоит из записей, количество которых равно количеству кластеров в области данных, а размер одной записи может быть равен 12, 16 или 32 битам. Соответственно говорят о разновидностях файловой системыFAT-12,FAT-16 илиFAT-32. Размер записи должен быть таким, чтобы в ней можно было записать максимальный номер кластера. Например, для стандартной трехдюймовой дискеты емкостью 1.44 Мб достаточно использоватьFAT-12, поскольку это позволяет иметь 2¹²= 4096 кластеров (на самом деле, чуть меньше), и даже при кластерах размером в 1 сектор (512 байт) этого более чем 512 = 2 Мб.´достаточно: 4096

Записи FAT«по историческим причинам» нумеруются, начиная с 2 и кончая максимальным номером кластера, каждая записьFATописывает соответствующий кластер с тем же номером. Запись может принимать следующие значения:

· если кластер принадлежит некоторому файлу (или каталогу) и является последним (или единственным) в этом файле, то запись FATсодержит специальное значение – все единицы (FFF₁₆дляFAT-12 илиFFFF₁₆дляFAT-16);

· если кластер принадлежит некоторому файлу (или каталогу), но не является последним в файле, то запись FATсодержит номер следующего кластера того же файла;

· если кластер свободен, то запись содержит все нули;

· если кластер дефектный (т.е. при проверке диска выяснилось, что данный кластер содержит хотя бы один дефектный сектор), то запись содержит специальное значение FF7₁₆дляFAT-12 илиFFF7₁₆дляFAT-16.

Теперь мы знаем, каким образом в системе FATхранится информация о размещении сегментированного файла. Номер первого кластера файла хранится в записи каталога, а остальные кластеры можно последовательно определить по записям таблицыFAT.

В каждом каталоге, кроме корневого, первые две записи содержат специальные имена: имя «.» означает сам данный каталог, имя «..» – родительский каталог.

Создание и удаление файла

Чтобы завершить изучение структур данных системы FAT, рассмотрим, как изменяются эти структуры при операциях создания и удаления файла.

Когда ОС выполняет функцию создания файла с заданным именем в заданном каталоге, то она, прежде всего, находит данный каталог в дереве каталогов файловой системы. (Как она его находит – опустим для краткости. Попробуйте разобраться сами.) Прочитав каталог, система проверяет, нет ли в нем уже записи с заданным именем (т.е. нет ли уже такого файла). Если есть, то не установлен ли у этого файла атрибут «только для чтения»? Если установлен, то новый файл создан быть не может, предварительно надо снять атрибут. Если не установлен, то старый файл удаляется. Затем система находит в каталоге свободную запись. Если в каталоге нет свободного места, то он может быть увеличен еще на один кластер, этот факт отражается в таблице FAT. Наконец, найдя свободное место, система заполняет поля записи о новом файле: его имя и расширение, дату и время последнего изменения, атрибуты. Размер и номер первого кластера устанавливаются нулевыми, т.к. файл пока что не содержит данных.

В дальнейшем, при выполнении первой операции записи в файл, система найдет любой свободный кластер по таблице FAT, отметит его вFATкак последний кластер файла, заполнит номер первого кластера в каталожной записи, выполнит запись и занесет количество записанных байт в поле размера файла в каталоге.

При удалении файла прежде всего по каталожной записи проверяется, можно ли его удалить (не установлен ли атрибут «только для чтения»), а затем делаются две вещи:

· первый байт имени удаляемого файла заменяется на специальный символ с кодом E5₁₆(он отображается как русская буква «х»; вероятно, разработчики системыFATсчитали, что этот код не может встретиться в имени файла);

· все записи таблицы FAT, соответствующие кластерам удаляемого файла, заполняются нулями, т.е. кластеры объявляются свободными.

Как видно из описанной процедуры, в момент удаления файла его данные не стираются с диска, однако информация о размещении файла портится. Если размер файла превышал один кластер, то нет гарантии, что его удастся восстановить в случае нечаянного удаления, даже если пользователь спохватится сразу же.

Работа с файлами в MS-DOS

Системные функции

Для работы с файлами и каталогами системы FATвMS-DOSпредусмотрен достаточно богатый набор функций. Все они вызываются с помощью команды программного прерыванияint 21h, а конкретная функция определяется числом, занесенным в регистрAH. Эти функции позволяют, в частности:

· создавать файл, указывая его полное имя;

· удалять файл;

· изменять атрибуты файла;

· переименовывать файл или перемещать его в другой каталог того же диска¹;

· искать в заданном каталоге все файлы, имена которых соответствуют заданному шаблону (например, шаблону «XYZ??.C*» соответствуют все файлы, имена которых начинаются с «XYZ» и содержат ровно 5 символов, а расширение начинается с буквы «C»);

· создавать и удалять каталоги;

· задавать текущий диск и текущий каталог;

· открывать файл, получая доступ к его данным, и закрывать файл.

Доступ к данным

При форматировании дискеты или раздела жесткого диска в системе FAT все дисковое пространство разбивается на следующие области, показанные на рис. 3‑2.

Рис. 3‑2

· BOOT-сектор содержит основные количественные параметры дискового тома и файловой системы, а также может содержать программу начальной загрузки ОС.

· таблица FAT (File Allocation Table) – содержит информацию о размещении файлов и свободного места на диске. Ввиду критической важности этой таблицы она всегда хранится в двух экземплярах, которые должны быть идентичны[4]. Каждая операция, изменяющая содержимое FAT, должна одинаковым образом изменять оба экземпляра.

· ROOT – корневой каталог системы, содержащий данные о файлах и о подкаталогах верхнего уровня, каждый из которых в свою очередь может содержать файлы и подкаталоги.

· Область данных – массив кластеров, содержащий все файлы и все каталоги (кроме корневого).

Рассмотрим подробно, как хранится вся информация о файле, имеющаяся в системе FAT.

Таблица 3.1

Структура записи каталога файловой системы FAT

Поле записи	Размер поля (в байтах)
Имя файла
Расширение имени (тип файла)
Атрибуты (флаги)
Размер файла (в байтах)
Дата последнего изменения
Время последнего изменения
Резерв (не используется)
Номер первого кластера файла

Таблица FAT состоит из записей, количество которых равно количеству кластеров в области данных, а размер одной записи может быть равен 12, 16 или 32 битам. Соответственно говорят о разновидностях файловой системы FAT-12, FAT-16 или FAT-32. Размер записи должен быть таким, чтобы в ней можно было записать максимальный номер кластера. Например, для стандартной трехдюймовой дискеты емкостью 1.44 Мб достаточно использовать FAT-12, поскольку это позволяет иметь 2¹² = 4096 кластеров (на самом деле, чуть меньше), и даже при кластерах размером в 1 сектор (512 байт) этого более чем достаточно: 4096 ´ 512 = 2 Мб.

Записи FAT «по историческим причинам» нумеруются, начиная с 2 и кончая максимальным номером кластера, каждая запись FAT описывает соответствующий кластер с тем же номером. Запись может принимать следующие значения:

· если кластер принадлежит некоторому файлу (или каталогу) и является последним (или единственным) в этом файле, то запись FAT содержит специальное значение – все единицы (FFF₁₆ для FAT-12 или FFFF₁₆ для FAT-16);

· если кластер принадлежит некоторому файлу (или каталогу), но не является последним в файле, то запись FAT содержит номер следующего кластера того же файла;

· если кластер свободен, то запись содержит все нули;

Теперь мы знаем, каким образом в системе FAT хранится информация о размещении сегментированного файла. Номер первого кластера файла хранится в записи каталога, а остальные кластеры можно последовательно определить по записям таблицы FAT.

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 169; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 67

Мы поможем в написании ваших работ!