Розробити програму-аналог програми Doc Undelete

Отже, необхідно написати програму-аналог програми UNDELETE. При виборі алгоритму програми я використала інформацію з електронного довідника BOOK.

Сектора каталогу.

Сектора каталогу містять інформацію про каталог для усіх файлів у кореневому каталозі диска. Інформація для файлів, що містяться в підкаталогах, зберігається у файлі підкаталогу, елемент для який поміщений у його батьківський каталог (кореневий чи інший підкаталог). Коли ви видаєте команду DIR, інформацію одержують із секторів каталогу, якщо зчитується кореневий каталог, чи одержують із файлу підкаталогу, що описує поточний підкаталог. Оскільки один сектор звичайно займає 512 байтів у довжину, ми можемо легко обчислити, що кожен елемент каталогу має довжину 32 байта. Загальна кількість елементів у кореневому каталозі залежить від того, скільки секторів каталогу задано. Наприклад, однобічні гнучкі диски усього мають 64 елемента в кореневому каталозі, у те час, як двосторонні 40-трекові диски мають 112 таких елементів, а двосторонні 80-трекові 5,25-дюймові диски мають 224 елемента в кореневому каталозі.

Для більшості твердих дисків загальна кількість елементів у каталозі залежить від того, як був відформатований диск. Кожен варіант розбивки твердого диска має максимальна кількість елементів кореневого каталогу, що відповідає регістрам частин розбивки. Загальна кількість елементів кореневого каталогу визначає максимальна кількість імен файлів, що може бути поміщене в кореневий каталог. Це обмеження, однак, не поширюється на підкаталоги. Оскільки елементи підкаталогу, що відповідають розміщеним у підкаталогах файлам, самі поміщені у файл опису підкаталогу, не існує обмежень на кількість файлів, поміщених у підкаталог; файл опису підкаталогу може збільшуватися в міру потреби.

Інформація, що міститься в елементі каталогу підрозділяється на шість компонентів, чотири з яких напряму відносяться до відновлення стертих файлів.

Чотирма частинами елемента каталогу, з якими ми будемо мати справу, є: ім'я й тип файлу, атрибут (атрибути), початковий кластер і розмір файлу.

Ім'я файлу, тип файлу й стан файлу.

Ім'я й тип файлу складаються з 11 байтів, у яких представлене ім'я файлу, якому відповідає елемент каталогу. Кожен байт містить символ АSСІІ.

В операційній системі MS-DOS версії 2.0 і вище ім'я файлу в елементі каталогу завжди відноситься до файлу, що зберігається в кореневому каталозі. Оскільки імена підкаталогів вважаються операційною системою MS-DOS файлами, вони також мають свої елементи в секторах каталогу. Ім'я підкаталогу, однак, містить інформацію в елементі каталогу, що злегка відрізняється від звичайних файлів. Нижче в розділах цієї глави ми обговоримо ці розходження.

Відзначимо також, що під керуванням операційної системи MS-DOS версії 2.0 і вище, максимальне число чи файлів елементів каталогу, що гнучкий диск може вмістити (64, 112 і 224), відповідає скільки обсягу кореневого каталогу. Оскільки усі файли, розміщені в підкаталозі, мають каталогові елементи в самому підкаталозі "файл", не існує обмежень на кількість файлів, який можна розмістити на диску в межах місця, передбаченого конкретним типом чи диска формату.

При стиранні файлу з диском відбуваються дві речі. Першим елементом, що торкається до відновлювання, є перший символ імені файлу в елементі каталогу. Перший байт в елементі каталогу може або вказувати стан файлу, або представляти перший символ ASCII в імені файлу. Якщо елемент каталогу не був використаний з моменту останнього форматування диска, перший байт завжди встановлений у значення "00". У такий спосіб операційній системі MS-DOS потрібно тільки вважати перший байт елемента каталогу для визначення, чи може він використовуватися. При створенні файлу перший байт міняється й перетворюється в перший символ імені файлу. Коли пізніше файл стирається, перший байт міняється в шіснадцяткове значення "E5". Інша інформація в елементі каталогу, що відноситься до стертого файлу, залишається колишньої. Коли ви переглядаєте сектори диска в пошуках інформації про елемент каталогу стертого файлу, то значення є для вас першим ключем до розгадки потрібного елемента каталогу.

Другим ключем, звичайно, є представлення іншої частини імені файлу і її набір у форматі ASCII. Але перший символ шістнадцяткового значення "E5" говорить про те, що елемент каталогу являє собою стертий файл. Цей байт встановлений у таке значення для того, щоб операційна система MS-DOS знала, що елемент каталогу звільнився й у нього може бути внесена інформація про новий файл, якщо цей елемент буде потрібно системі.

Розроблювачі операційної системи MS-DOS передбачили такий спосіб видалення файлів. Завдяки цьому, ми тепер можемо (у більшості випадків) відновити тільки що стертий файл.

Атрибут.

Байт атрибута містить інформацію про атрибути розміщення файлу. Атрибути вказують, як операційна система MS-DOS поводиться з файлом. Кожен біт цього байта визначає якийсь конкретний атрибут і приймає значення "1", коли цей атрибут призначається файлу. Відзначимо, що файлу може бути призначено кілька атрибутів. Наприклад, якщо файлу призначені атрибути "тільки для читання" (значення 01) і "схований" ("тільки для читання" (значення 02), що результат у байті атрибута буде являти собою суму обох значень атрибутів, тобто значення 03. Інформація, що міститься в байті атрибута може бути, а може не бути корисною для відновлення файлу. Наприклад, малоймовірно, щоб ми стали намагатися відновлювати файл, атрибутом якого було значення "тільки для читання", якщо тільки ми не намагаємося відновити весь зруйнований диск. Звичайно, ми не піклуємося про атрибути файлу. Але, якщо, однак, ми відновлюємо файл з атрибутом "схований", ми захочемо змінити цей атрибут, тому що в противному випадку ми не зможемо побачити цього файлу при видачі команди DIR, а, отже, не зможемо переконатися в тім, що файл був відновлений. Інша причина, по якій ми можемо захотіти звертатися до байта атрибута файлу, полягає в бажанні відновлення імені підкаталогу.

Початковий кластер.

Початковий кластер являє собою 2-байтовий, 16-цифровий двійковий номер, що визначає першу секцію диска, зайняту файлом. Ця секція диска називається кластером. Незважаючи на те, що фізично зформатованний диск розглядається з погляду треків і секторів, операційна система MS-DOS у дійсності розглядає диск із погляду кластерів секторів, а не окремих цілих секторів. Початковий кластер являє собою вихідний "покажчик" на перший сектор даних файлу, а також на наступні покажчики в секторах таблиці FAT. Вважавши цей початковий покажчик в елементі каталогу, операційна система MS-DOS продовжує зчитувати інші покажчики. На сектори даних файлів у секторі таблиці FAT. Нижче ми будемо говорити про сектори таблиці FAT, але зараз відзначимо, що звертання до початкового кластера є одним із найбільш важливих перших кроків у відновленні стертих чи зруйнованих файлів.

Розмір файлу.

Розмір файлу представлений 4-байтовим двійковим числом, перший байт якого являє собою молодшу частину розміру файлу. Четвертий байт є старшою частиною розміру файлу, і ми використовуємо це значення для визначення крапкою довжини файлу, і тим самим для визначення кількості секторів, що займав стертий чи файл передбачається, що він займав.

Тепер, після того, як були визначені важливі частини елемента каталогу, ми переходимо до розгляду секторів таблиці FAT.

Інформація в цих секторах представляє додаткові ключі для розгадки того, як стертий чи зруйнований файл може бути відновлений.

Сектора таблиці розміщення файлу (FAT).

Сектори, що містять таблицю FAT, використовуються операційною системою MS-DOS для визначення місця розташування на диску кожної частини кожного файлу. На відміну від деяких операційних систем, що завжди розташовують файли послідовно і використовують сектора безупинно, операційна система MS-DOS може розміщати файли й частини одного файлу довільним образом. Система, що завжди розташовує файл послідовно, більш просто може відслідковувати місце розташування файлів, а, отже, може звертатися до файлів більш швидко. Для відновлення файлу, розташованого безупинно, нам потрібно знати тільки адреси його початку й кінця.

Усі дані в цьому проміжку є даними файлу.

Незважаючи на сказане, безупинне розміщення файлів менш ефективно, коли, наприклад, файл, розташований між іншими файлами, віддаляється і його місце повинне зайняти більший по розмірі. І, якщо файлу, що звільнився після видалення, місця недостатньо для розміщення нового файлу, для цього нового файлу повинне виділятися достатній безупинний простір після останнього з уже розміщених на диску файлів. Якщо на диску вже немає достатнього місця для приміщення файлу, диск вважається повним. Це може викликати реальні труднощі при використанні гнучких дисків із порівняно малою ємністю пам'яті, тому що велика кількість вільної пам'яті витрачається впусту. Операційна система MS-DOS і подібні з нею мікрокомп'ютерні операційні системи, що розташовуються на твердому диску, були так розроблені, що дозволяють використання довільного розміщення, а також послідовного чи безупинного розміщення. Інформація в секторах таблиці FAT дозволяє операційній системі MS-DOS виконувати це.

Коли диск перший раз форматується операційною системою MS-DOS і кілька файлів копіюються на цей диск, інформація, поміщена в секторах таблиці FAT, використовується операційною системою MS-DOS для визначення адреси кожної частини файлу. Звертання до файлів іде через таблицю FAT в одиницях "кластер". Файл завжди займає, принаймні, один кластер, а, якщо він досить великий, займає кілька кластерів. Кластер у дійсності є частиною розподілу і складається з одного сектора даних на однобічних гнучких дисках і двох секторів даних на двосторонніх гнучких дисках. Деякі тверді диски використовують кластера, кожний з який складається з восьми секторів. Уся область збереження даних на диску (за винятком області для даних по початковому завантаженню таблиці FAT.

Декодування елементів таблиці FAT.

Значення в елементі 0 таблиці FAT завжди вказує на формат диска. Елемент 1 завжди встановлений у значення (F) FFF, щоб виступати в ролі чи перешкоди заповнювача між елементом 0 і елементом 2. Усі наступні елементи таблиці FAT використовуються для відображення диска. Кожний з цих елементів містить один із чотирьох типів інформації:

наступний номер кластера у файлі;

маркер кінця файлу;

невикористаний кластер;

кластер, позначений, як зарезервований, чи зіпсований.

У таблиці 1 перераховані значення, що можуть бути присутнім в елементах таблиці FAT.

Усі елементи таблиці FAT містять або 3 - або 4-числові, шістнадцяткові номера. Це значить, що елемент таблиці FAT містить або 12-бітове, або 16-бітове значення. Усі диски, що містять 4085 чи менше кластерів (більшість гнучких дисків і інших змінних носіїв) використовують 12-бітові елементи таблиці FAT, у той час, як диски, що мають більш 4085 кластерів (більшість твердих дисків і деякі змінні диски) використовують 16-бітові елементи таблиці FAT.

Таблиця 1

Значення елементів таблиці FAT, що керують розміщенням файлів

Чому існує два різних формати таблиці FAT? До того, як була введена підтримка твердих дисків під керуванням операційної системи MS-DOS (версія 2.0 операційної системи MS-DOS), розроблювачі операційної системи MS-DOS намагалися мінімізувати розмір пам'яті, необхідний для розміщення таблиці FAT. Оскільки максимальний розмір кластерів для гнучких дисків менше числа 4085 (2847 кластерів на 1,44 3,5-дюймових дисках), дисковий простір буде витрачатися дарма, якщо будуть використовуватися 16-бітові елементи таблиці FAT, а максимальна кількість кластерів, що може бути відображене при 8-бітових елементах буде дорівнювати 255, що не відповідає вимогам використання пам'яті. Тому для того, щоб декодувати значення елементів таблиці FAT, спочатку потрібно визначити загальна кількість кластерів на диску.

Обробка 12-бітових елементів таблиці FAT.

Схема операційної системи MS-DOS розміщення чисел, що мають 1,5 байта в довжину, в елементах таблиці FAT на гнучких дисках може показатися дивної. Але треба знати, що операційна система MS-DOS була спроектована з метою швидкого декодування цих байтів. Спосіб, яким операційна система MS-DOS зберігає інформацію в таблиці FAT, полягає в зашифровці елементів таблиці FAT парами, у яких два 1,5-байтовых елементи об'єднані в невелику 3-байтову пару. Якщо ми хочемо визначити номер кластера в елементі 2 таблиці FAT, ми також повинні подивитися на елемент 3 таблиці FAT. Якщо ми хочемо подивитися на номер кластера в елементі 3 таблиці FAT, ми повинні повернутися назад і подивитися на елемент 2 таблиці FAT. Елементи 4 і 5 таблиці FAT будуть теж здвоєні, як і елементи 6 і 7, 8 і 9 і так далі.

Якщо з номера кластера витягається тільки три цифри, чому ж друга по старшинству цифра номера першого кластера переставляється на місце молодшої цифри другого кластера? Схема перестановок працює швидше, коли машина сама декодує байти і витягає інформацію. Цифри з'являються вже в переставленому виді тільки тоді, коли користувач читає таблицю FAT через DEBUG.

Для декодування інформації у 12-бітових елементах таблиці FAT на чи папері усередині програми потрібно користатися представленою нижче послідовністю дій:

1. Помножити номер елемента таблиці FAT чи кластера на 1,5 байтів (спочатку множте число на 3, а потім поділяєте результат на 2).

2. Використовуйте результат як зсув у таблицю FAT, що вказує на елемент, що відбиває тільки що використовувався кластер. Цей елемент містить номер наступного кластера, займаного тим же файлом.

3. Завантажите слово (2-байтове число), розташоване з цим зсувом, у регістр

4. Тепер у регістрі знаходяться чотири шістнадцяткові цифри. Оскільки нам потрібно тільки три цифри для тризначного елемента таблиці FAT, варто визначити, чи є номер елемента таблиці FAT парним чи непарним числом.

5. Якщо номер елемента представлений парним числом, у регістрі варто зберігати три молодші цифри шляхом виконання операції логічного додавання "И" із зсувом 0FFF. Якщо номер елемента представлений непарним числом, варто зберегти три старші цифри шляхом зрушення регістра вправо на чотири біти командою SHR.

6. Якщо результуючі три цифри являють собою число від FF8 до FFF, це значить, що ви досягли кінця файлу. У противному випадку ці три цифри являють собою номер наступного кластера, зайнятого тим же файлом.

Обробка 16-бітових елементів таблиці FAT.

Робота з номерами кластерів і елементами таблиці FAT на дисках, що використовують 126-бітові елементи таблиці FAT, значно полегшується в порівнянні з роботою, у якій використовуються 12-бітові елементи таблиці FAT, тому що всі елементи таблиці FAT тут вирівняні на границю слова, тобто, кожен елемент таблиці FAT може чи зчитуватися записуватися, як ціле повне слово. При цьому не потрібно піклуватися про сусідні елементи таблиці FAT.

Для декодування інформації у 12-бітових елементах таблиці FAT на чи папері усередині програми потрібно користатися представленою нижче послідовністю дій:

1. Одержати початковий кластер файлу з елемента каталогу

2. Помножити використовуваний номер кластера на 2 (байти; 1 слово).

3. Використовуйте результат як зсув у таблицю FAT, що вказує на елемент, що відбиває тільки що що використовувався кластер. Цей елемент містить номер наступного кластера, займаного тим же файлом.

4. Завантажите слово (2-байтове число), розташоване з цим зсувом, у регістр

5. Якщо результуючі чотири цифри являють собою число від FFF8 до FFFF, це значить, що ви досягли кінця файлу. У противному випадку ці чотири цифри являють собою номер наступного кластера, зайнятого тим же файлом.

Перетворення кластерів у логічні сектори.

Якщо ви пишете програму, що буде звертатися до області збереження даних на диску, ви знайдете, що такі засоби операційної системи MS-DOS, як переривання "int 25h" (Абсолютне зчитування з диска) і переривання "int 26h" (Абсолютний запис на диск), а також програма-отладчик DEBUG, вимагають, щоб ви вказували номери логічних секторів. Незважаючи на те, що на ілюстраціях структур диска вказується перший сектор диска, як сторона 0, доріжка 0, сектор 1, перший сектор у дійсності дорівнює логічному сектору 0. Усі наступні логічні сектори являють собою послідовні зсуви від 0. Таким чином, логічний сектор 1 буде представлятися, як сторона 0, до ріжка 0, сектор 2, а логічний сектор 2 буде представлятися, як сторона 0, доріжка 0, сектор 3. Оскільки кожен елемент таблиці FAT, відповідно до результатів, отриманим після виконання зазначених вище п'яти дій, завжди створює номер кластера, перераховані нижче дії покажуть вам, як потрібно перетворювати номер кластера в номер логічного сектора:

1. Відняти 2 із номера кластера.

2. Помножити отриманий результат на кількість векторів, використовуваних у кластері, у такий спосіб:

а. Для всіх однобічних форматів гнучких чи дисків для двостороннього 80-трекового, 5,25-дюймового формату диска підвищеної щільності запису зробити множення на 1.

б. Для всіх двосторонніх 40-трекових, 5,25-дюймових форматів дисків підвищеної щільності запису зробити множення на 2.

в. Для двосторонніх 8-дюймових гнучких дисків підвищеної щільності запису зробити множення на 4.

м. Для твердих дисків варто використовувати одне з 4 вищенаведених чи значень інше число, що залежить від формату диска.

3. Додати результат до номера логічного сектора початку області збереження даних.

Застосовуючи відповідну послідовність дій у правильному порядку, ви тепер можете перейти від елемента каталогу до елемента таблиці FAT, до номера кластера, до номера логічного сектора. А якщо є такий засіб, кому потрібна операційна система MS-DOS?! Ви і самі можете зчитувати файли сектор за сектором!

Огляд процедур відновлення.

Якщо файл, що знаходиться на диску, був якимсь образом зруйнований чи ушкоджений, існує три основних способи його виправлення.

Перший спосіб полягає у використанні одного з убудованих засобів операційної системи MS-DOS: програми CHKDSK чи програми RECOVER. Ці програми можуть знайти й ізолювати ушкоджені області диска для того, щоб могли відновити чи частина весь зруйнований файл.

Другий спосіб полягає у використанні програми DEBUG, що дозволяє вам робити всі, що завгодно з метою відновлення зруйнованого чи стертого файлу. На жаль, програми DEBUG пропонує не занадто "інтелектуальну" допомогу в досягненні вашої мети, і часто є просто "останньою соломиною". Схожий на цей спосіб полягає в написанні вашої власної програми відновлення, такий, як програма UNDEL Інформація, що наводилася нижче, по декодуванню каталогу диска й таблиці FAT є істотно важливою для написання власних програм відновлення.

Останній і найбільш зручний спосіб полягає у використанні однієї з уже наявних готових програм - утиліт таких, як "Norton-утиліти" чи "Ultra-утиліти". Ці утиліти, подібні шухляді з інструментами, і в них передбачені всі можливості перерахованих вище способів, включаючи декодування таблиць FAT, виправлення ушкоджених файлів і відновлення стертих файлів.

Відновлення стертих файлів.

На щастя, коли файл був стертий при роботі під керуванням операційної системи MS-DOS, тільки частина елемента каталогу цього файлу міняється: перший символ імені міняється на шіснадцяткове значення E5. Це значення використовується, як прапор (ознака). Коли операційна система MS-DOS переглядає сектори каталогу в пошуках вільного місця для розміщення каталогової інформації про новий файл, система знаходить і використовує перший елемент, що починається або із шіснадцяткового значення E5 (елемент каталогу ще не використовувався). Інша інформація в елементі каталогу залишається без змін. Якби усе, що нам потрібно зробити, це змінити значення E5 на значення першого символу імені стертого файлу, процедура відновлення стертих файлів була б дуже легкою. На жаль, операційна система MS-DOS значно більш ефективно працює при стиранні інформації поміщеної у секторах таблиці FAT. Незважаючи на те, що операційна система MS-DOS не торкається інформації, що зберігається в секторах чи даних кластерах, зайнятих файлом, система встановлює в значення 000 всі елементи таблиці FAT, що відповідають цим кластерам. Операційна система MS-DOS робить це тому, що це - єдиний спосіб для системи швидко переглянути диск у пошуках порожнього місця, коли вона хоче розмістити нові файли. Таким чином, наша задача по відновленню стертого файлу ледве більш складна, чим може спочатку показатися. Деякі основні правила по відновленню стертих файлів описуються нижче.

Основні принципи.

Існує багато способів утратити файл. Може бути, ви ніяково використовували команду стирання ERASE чи команду видалення DEL. Чи, може бути, відбувся збій у ваших апаратних чи засобах збій харчування під час сеансу редагування. Після перегляду диска ви знайшли, що файл, що редагується вами, не може бути знайдений.

У загальному випадку файл у дійсності буде стертий (при заміні першого символу імені файлу в елементі каталогу на шіснадцяткове значення E5) тільки тоді, коли він стирається командою ERASE чи DEL чи будь-якою іншою програмою, що виконує ту ж функцію. Якщо ви утрачаєте файл через несправність апаратних чи засобів збою харчування, файл, імовірно, не буде в дійсності стертий. Він просто буде загублений з диска, якщо використовувана вами програма не мала досить часу, щоб закрити файл належним образом. У цьому випадку ви можете використовувати програми операційної системи MS-DOS відновлення диска RECOVER і CHKDSK для відновлення загублених даних.

Кращим способом визначення, чи був файл дійсно стертий чи він просто загублений є використання програми CHKDSK без параметрів. Якщо файл загублений, програма CHKDSK виводить на екран дисплея повідомлення: "Загублені кластери знайдені". Це повідомлення виводиться на екран якщо програма CHKDSK знаходить розрив у ланцюзі кластерів, описаних у таблиці FAT, наприклад, якщо останній кластер у ланцюзі не вказує на елемент таблиці FAT, у якому міститься маркер кінця файлу (значення від (F) FF8 до (F) FFF. Коли таке случається, ви повинні повторно ввести програму CHKDSK із параметром /F для відновлення всіх загублених кластерів і приміщення даних у файл, створений програмою CHKDSK. Саме в цьому місці початковий момент створення копії усього вихідного диска може виявитися благословенним, тому що якщо ви мали на диску також і інші дійсно стерті файли, команда CHKDSK /F помістить файл, що містить відновлені дані поверх області, що містить стерті файли. Відновлення файлів у всіх випадках повинне проводитися методично й акуратно.

Після того, як стало ясно, що файл був дійсно стертий, вам точно відомі три речі: по-перше, елемент каталогу залишається неушкодженим, за винятком першого символу імені файлу, що був замінений шіснадцятковим значенням E5.

По-друге, ці кластери, сектори в області даних диска, які використовуються з файлом, як і раніше містять дані файлу.

По-третє (що дуже сумно!), кожний з елементів таблиці FAT, що використовувалися для відображення кластерів, зайнятих файлом, містить значення (0) 000.

4. Алгоритм програми