Файловые системы семейства FAT

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Операционные системы»:

Файловые системы семейства FAT

Оглавление

• Задание
• Введение
• 1. Общие сведения о файловых системах
• 2. Файловая система FAT
• 2.1 Загрузочная запись
• 2.2 Таблица размещения файлов
• 2.3 Файловые записи
• 3. Файловая система exFAT
• Список литературы

Введение

Вся информация на компьютере хранится в виде файлов. Фильмы, музыка и любые другие документы, с которыми мы работаем, -- все это файлы, размещенные на жестком диске компьютера. Упорядочиванием и обработкой файлов занимается файловая система.

Когда нам необходимо совершить какое-либо действие над файлом, например, открыть его или сохранить, операционная система обращается с соответствующим запросом к файловой системе, которая и выполняет все необходимые действия.

Понятие «форматирование диска» напрямую связано с файловой системой. При форматировании происходит разметка диска, то есть создается файловая система. Например, если вы приобрели новый жесткий диск, то не сможете на него записать информацию без предварительного его форматирования. На новом жестком диске нет файловой системы, и по этой причине просто нет возможности записать на него информацию.

Жесткий диск компьютера при форматировании размечается на ячейки, которые называют кластерами. Каждый кластер занимает определенное дисковое пространство. Когда мы записываем информацию в виде файла на диск, то такой файл помещается в определенный кластер. Если размер файла больше, нежели размер кластера, то часть файла помещается в соседний свободный кластер и так далее.

Пользователи об этой особенности файловой системы даже и не подозревают, потому что файловая система самостоятельно разбивает (фрагментирует) файлы на части при его записи и, соответственно, собирает файл по частям, при его открытии.

На сегодняшний день существует большое количество файловых систем. В них используются различные методы размещения данных на носителе. Одними из наиболее распространенных файловых систем являются файловые системы семейства FAT.

1. Общие сведения о файловых системах

Фамйловая системма (англ. file system) -- порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имен файлов и (каталогов), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. [1]

Файл -- это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Практически всегда файлы на дисках объединяются в каталоги.

Каталоги -- это особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо неформальному признаку (например, в одну группу объединяются файлы, содержащие документы одного договора, или файлы, составляющие один программный пакет). Во многих операционных системах в каталог могут входить файлы любых типов, в том числе другие каталоги, за счет чего образуется древовидная структура, удобная для поиска. Каталоги устанавливают соответствие между именами файлов и их характеристиками, используемыми файловой системой для управления файлами. В число таких характеристик входит, в частности, информация (или указатель на другую структуру, содержащую эти данные) о типе файла и расположении его на диске, правах доступа к файлу и датах его создания и модификации. [2, с. 295]

Таблица 1. Классификация файловых систем

Класс систем	Основные характеристики	Области применения
Локальные файловые системы	Функционируют под управлением одной операционной системы обычно на сервере приложений	Офисные программы. Управление файлами приложений в среде Unix, Windows и Linux. Персональные системы управления слабоструктурированными данными (Microsoft Exchange, Lotus Notes) и электронными документами. Жестко интегрированные Web приложения.
Распределенные файловые системы	Обеспечивают удаленный доступ к файлам по сети	Файл-серверы общего назначения. Сетевые версии офисных программ. Службы каталогов общего назначения. Системы коллективной разработки программного обеспечения. Ведение архивов нормативно-справочных данных. Системы коллективного доступа к архивам изображений (в медицинских приложениях).
Разделяемые файловые системы	Функционируют на серверах, которые имеют доступ ко всей совокупности данных. Обеспечивают коллективный доступ к файлам.	Приложения с коллективным доступом к файлам большого объема (научные расчеты, моделирование, численный анализ, финансовые задачи, САПР). Технологическая подготовка видеопродукции. Оперативная обработка транзакций СУБД. Масштабируемые Web-серверы.
Параллельные файловые системы	Обеспечивают сочетание достоинств распределенных с высокой производительностью и масштабируемостью разделяемых файловых систем. Функции равномерно распределены по совокупности серверов, на каждом из которых функционирует файловая система сети или кластера хранения данных. Для доступа к данным поддерживается глобальное пространство имен.	Масштабируемые файл-серверы для ресурсоемких приложений с параллельным доступом к файлам большого объема (анализ данных в сейсмологии и метеорологии, обработка видеоданных, САПР).
Файловые сервисы для глобальных сетей (WAFS)	Для географически распределенных сетей обеспечивается скорость доступа к файлам, сопоставимая с локальными сетями. Реализуется с помощью специализированных программно-аппаратных решений («WAFS-приставки»), устанавливаемых в центре обработки данных и удаленных филиалах.	Географически распределенные системы обработки файлов и сервисы печати в корпоративных системах, САПР, почтовых системах Web-приложениях.

файл каталог логический загрузочный

2. Файловая система FAT

Файловая система FAT (File Allocation Table) была разработана Биллом Гейтсом и Марком Макдональдом в 1977 году и первоначально использовалась в операционной системе 86-DOS. Чтобы добиться переносимости программ из операционной системы CP/M в 86-DOS, в ней были сохранены ранее принятые ограничения на имена файлов. В дальнейшем 86-DOS была приобретена Microsoft и стала основой для ОС MS-DOS 1.0, выпущенной в августе 1981 года. FAT была предназначена для работы с гибкими дисками размером менее 1 Мб и вначале не предусматривала поддержки жёстких дисков. Структура раздела FAT изображена на рисунке.

Рисунок 1. Структура раздела с файловой системой FAT

В файловой системе FAT дисковое пространство любого логического диска делится на две области: системную область и область данных. Системная область логического диска создается и инициализируется при форматировании, а в последующем обновляется при работе с файловой структурой. Область данных логического диска содержит обычные файлы и файлы-каталоги; эти объекты образуют иерархию, подчиненную корневому каталогу. Элемент каталога описывает файловый объект, который может быть либо обычным файлом, либо файлом-каталогом. Область данных, в отличие от системной области, доступна через пользовательский интерфейс операционной системы. Системная область состоит из следующих компонентов (расположенных в логическом адресном пространстве друг за другом):

* загрузочной записи (Boot Record, BR);

* зарезервированных секторов (Reserved Sectors, ResSec);

* таблицы размещения файлов (File Allocation Table, FAT);

* корневого каталога (Root Directory, RDir). [3, с.166]

2.1 Загрузочная запись

Первая структура тома FAT называется BPB (англ. BIOS parameter block) и расположена в зарезервированной области, в нулевом секторе. Эта структура содержит информацию, идентифицирующую тип файловой системы и физические характеристики носителя (дискеты или раздела на жёстком диске).

BIOS Parameter Block

BPB в принципе отсутствовал в FAT, обслуживавшей MS-DOS 1.x, так как в то время предполагалось лишь два различных типа тома -- одно- и двусторонние пятидюймовые дискеты на 360 кб, причём формат тома определялся по первому байту области FAT. BPB был введен в MS-DOS 2.x в начале 1983 года как обязательная структура загрузочного сектора, по которой впредь следовало определять формат тома; старая схема определения по первому байту FAT лишилась поддержки. Также в MS-DOS 2.0 была введена иерархия файлов и папок (до этого все файлы хранились в корневом каталоге).

Структура BPB в MS-DOS 2.x содержала 16-битное поле «общего количества секторов», что означало принципиальную неприменимость этой версии FAT для томов объёмом более 2¹⁶ = 65 536 секторов, то есть более 32 Мб при стандартном размере сектора 512 байт. В MS-DOS 4.0 (1988) вышеназванное поле BPB было расширено до 32 бит, что означало увеличение теоретического размера тома до 2³² = 4 294 967 296 секторов, то есть до 2 ТБ при 512-байтном секторе.

Следующая модификация BPB появилась вместе с Windows 95 OSR2, в которой была введена FAT32 (в августе 1996 года). Было снято ограничение в 2 Тб на размер тома, том FAT32 теоретически может иметь размер до 8 Тб. Впрочем, размер каждого отдельного файла при этом не может превышать 4 Гб. BIOS Parameter Block FAT32 в целях совместимости с ранними версиями FAT повторяет BPB FAT16 вплоть до поля BPB_TotSec32 включительно, далее следуют различия.

«Загрузочный сектор» FAT32 в действительности представляет собой три 512-байтных сектора -- сектора 0, 1 и 2. Каждый из них содержит сигнатуру 0xAA55 по адресу 0x1FE, то есть в последних двух байтах, в случае если размер сектора равен 512 байт. Если же размер сектора более, чем 512 байт, то сигнатура содержится как по адресу 0x1FE, так и в последних двух байтах нулевого сектора, то есть дублируется.[4]

FSInfo

Загрузочная запись раздела FAT32 содержит структуру под названием FSInfo, используемую для хранения значения числа свободных кластеров тома. FSInfo, как правило, занимает сектор 1 и имеет следующую структуру (адреса относительно начала сектора):

· FSI_LeadSig. 4-байтовая подпись 0x41615252, свидетельствует, что сектор используется для структуры FSInfo.

· FSI_Reserved1. Промежуток с 4-го по 483-й байт сектора включительно, обнуляется.

· FSI_StrucSig. Ещё одна подпись, расположена по адресу 0x1E4 и содержит значение 0x61417272.

· FSI_Free_Count. Четырёхбайтовое поле по адресу 0x1E8, содержит последнее известное системе значение числа свободных кластеров тома. Значение 0xFFFFFFFF означает, что число свободных кластеров неизвестно и должно вычисляться.

· FSI_Nxt_Free. Четырёхбайтовое поле по адресу 0x1EC, содержит номер кластера, от которого должен начинаться поиск свободных кластеров по таблице индексных указателей. Обычно это поле содержит номер последнего кластера FAT, отведенного для хранения файла. Значение 0xFFFFFFFF означает, что поиск свободного кластера должен проводиться с самого начала таблицы FAT, то есть со второго кластера.

· FSI_Reserved2. Зарезервированное 12-байтное поле по адресу 0x1F0.

· FSI_TrailSig. Подпись 0xAA550000 -- последние 4 байта сектора FSInfo.

Смысл введения FSInfo в оптимизации работы системы, так как в FAT32 таблица индексных указателей может иметь значительные размеры и её побайтовый просмотр может занять значительное время. Однако значения полей FSI_Free_Count и FSI_Nxt_Free могут не соответствовать действительности и должны проверяться на адекватность. Кроме того, они даже не обновляются в резервной копии FSInfo, расположенной, как правило, в секторе 7.

Определение типа FAT тома

Определение типа FAT тома (то есть выбор между FAT12, FAT16 и FAT32) производится ОС по количеству кластеров в томе, которое в свою очередь определяется из полей BPB. Прежде всего вычисляется количество секторов корневого каталога:

RootDirSectors = (BPB_RootEntCnt * 32) / BPB_BytsPerSec

Далее определяется, какие из полей BPB_FATSz16/32 и BPB_TotSec16/32 не равны нулю, и они используются при определении количества секторов области данных тома:

DataSec = TotSec -- (BPB_ResvdSecCnt + (BPB_NumFATs * FATSz) + RootDirSectors)

Наконец, определяется количество кластеров области данных:

CountofClusters = DataSec / BPB_SecPerClus

По количеству кластеров проводится однозначное соответствие с файловой системой:

CountofClusters < 4085 -- FAT12

CountofClusters = 4085 ? 65524 -- FAT16

CountofClusters > 65524 -- FAT32

Согласно официальной спецификации, это единственный допустимый способ определения типа FAT. Искусственное создание тома, нарушающего указанные правила соответствия, приведет к его некорректной обработке Windows. Тем не менее, рекомендуется избегать значений CountofClusters, близких к критическим (4085 и 65525), для верного определения типа файловой системы любыми, часто некорректно написанными драйверами.

На дискете при форматировании всегда создается FAT12. Что касается жестких-дисков и флеш-накопителей, то при размере накопителя до 512 Мб (при 512-байтном секторе) по умолчанию создается FAT16, свыше 512 Мб -- FAT32. Размер кластера определяется при форматировании исходя из файловой системы и размера тома.

2.2 Таблица размещения файлов

Своё название FAT получила от одноимённой таблицы размещения файлов - File Allocation Table, FAT, занимающая отдельную логическую область. Она определяет список (цепочку) кластеров, в которых размещаются файлы и папки тома. Между кластерами и индексными указателями таблицы имеется взаимно однозначное соответствие -- N-й указатель соответствует кластеру с тем же номером. Первому кластеру области данных присваивается номер 2. Значение индексного указателя соответствует состоянию соответствующего кластера. Возможны следующие состояния:

· кластер свободен -- указатель обнулен;

· кластер занят файлом и не является последним кластером файла -- значение указателя -- это номер следующего кластера файла;

· кластер является последним кластером файла -- указатель содержит метку EOC (End Of Clusterchain), значение которой зависит от версии FAT: для FAT12 меткой EOC считается любое значение, большее или равное 0x0FF8 (по умолчанию 0x0FFF); для FAT16 -- большее или равное 0xFFF8 (по умолчанию 0xFFFF); для FAT32 -- любое значение, большее или равное 0x0FFFFFF8 (по умолчанию 0x0FFFFFFF);

· кластер поврежден -- указатель содержит специальную метку, значение которой для FAT12 0x0FF7, для FAT16 0xFFF7 и для FAT32 0x0FFFFFF7. Поврежденный кластер не может использоваться файловой системой для хранения данных; соответствующие указатели не затрагиваются при форматировании тома, когда все остальные указатели обнуляются;

· кластер зарезервирован «для будущей стандартизации» -- указатель содержит значение, превышающее CountofClusters, но меньшее метки поврежденного кластера (то есть до 0xFFF6 включительно для FAT16). В этом случае кластер, не соответствуя никаким реальным данным, считается занятым и пропускается при поиске свободного, но никакой другой информации о нём не предоставляется.



Рисунок 2. Пример распределения кластеров для файлов autoexec.bat и config.sys

Из рисунка 2 видно, что для файла autoexec.bat отведено три кластера, а для файла config.sys - два кластера. В каталоге кроме всего прочего указаны номера первых кластеров, распределенных этим файлам (соответственно 11 и 12). В своей одиннадцатой ячейке таблица FAT содержит число 17 - номер второго кластера, распределенного файлу autoexec.bat. Ячейка с номером 17 содержит число 18. Это номер третьего кластера, принадлежащего файлу autoexec.bat. Последняя ячейка, которая соответствует последнему кластеру, распределенному этому файлу, содержит специальное значение - FFFF. Таким образом, файл autoexec.bat занимает три несмежных кластера с номерами 11, 17 и 18, а файл config.sys - два смежных кластера с номерами 12 и 13.

Кластеры 0 и 1 отражаются FAT особо. Индексный указатель, соответствующий нулевому кластеру (самый первый указатель таблицы FAT), содержит значение BPB_Media в нижних 8 битах; остальные биты устанавливаются в 1. Например, если BPB_Media = 0xF8 (жесткий диск), FAT[0] = 0x0FFFFFF8 для FAT32. Таким образом, формально FAT[0] = EOC, что используется при обработке файлов нулевого размера.

Второй зарезервированный указатель, FAT[1], при форматировании устанавливается в значение метки EOC. В FAT12 он не используется больше никак, а в FAT16 и FAT32 верхние два бита этого указателя могут содержать отметку о необходимости проверки тома (т. н. «грязный бит»), причём все остальные биты выставлены в 1. Наличие грязного бита проверяется в процессе загрузки Windows программой autochk.exe. Грязный бит формируется при некорректном отключении тома или при аппаратной ошибке носителя и соответственно принимает два возможных значения.

Индексный указатель FAT32 по определению является 32-битным, однако верхние 4 бита в действительности игнорируются, так что значение указателя по сути является 28-битным. Единственной операцией, оперирующей с верхними 4 битами указателя, является форматирование тома, когда обнуляется весь указатель. Это означает, что, например, значения указателя 0x10000000, 0xF0000000 и 0x00000000 все соответствуют свободному кластеру, так как они отличаются лишь в верхних 4 битах.

Значение размера таблицы FAT по BPB, то есть BPB_FATSz16/32, может превышать реальное, так что в конце каждой таблицы FAT могут находиться сектора, не соответствующие никаким реальным кластерам данных. При форматировании эти сектора обнуляются, а в процессе функционирования тома никак не используются. Поэтому действительный адрес последнего сектора таблицы FAT, содержащего указатели на реальные кластеры тома, всегда должен рассчитываться из общего количества кластеров области данных, а не из поля BPB_FATSz16/32. Кроме того, последний сектор, занятый таблицей FAT, вовсе не обязательно весь занят ею -- в этом случае избыточное пространство сектора так же не используется и забивается нулями при форматировании тома.

2.3 Файловые записи

Непосредственно после окончания последней таблицы FAT следует область данных, содержащая файлы и папки. Каталог FAT (папка, директория) является обычным файлом, помеченным специальным атрибутом. Данными (содержимым) такого файла в любой версии FAT является цепочка 32-байтных файловых записей (записей каталога). Каталог не может штатно содержать два файла с одинаковым именем. Если программа проверки диска обнаруживает искусственно созданную пару файлов с идентичным именем в одном каталоге, один из них переименовывается.

Корневой каталог

Единственным обязательно присутствующим каталогом является корневой каталог. В FAT12/FAT16 корневой каталог имеет фиксированный размер в секторах, который вычисляется из значения BPB_RootEntCnt, и следует на диске непосредственно после таблицы FAT.

В FAT32 корневой каталог, как и любой другой, имеет переменный размер и является цепочкой кластеров. Номер первого кластера корневого каталога отражается BPB_RootClus. Корневой каталог имеет следующие отличия от других каталогов тома FAT:

· у него нет меток даты и времени;

· нет собственного имени (кроме «\»);

· он не содержит файлов с именами «.» и «..»;

· является единственным каталогом, в котором может штатно располагаться файл метки тома.

Структура файловой записи

Файловая запись FAT32 состоит из следующих структур:

· DIR_Name. 11-байтное поле по относительному адресу 0, содержит короткое имя файла (в рамках стандарта 8.3).

· DIR_Attr. Байт по адресу 0x0B, отвечающий за атрибуты файла.

· DIR_NTRes. Байт по адресу 0x0C, используется в Windows NT.

· DIR_CrtTimeTenth. Байт по адресу 0x0D. Счетчик десятков миллисекунд времени создания файла, допустимы значения 0-199. Поле часто неоправданно игнорируется.

· DIR_CrtTime. 2 байта по адресу 0x0E. Время создания файла с точностью до 2 секунд.

· DIR_CrtDate. 2 байта по адресу 0x10. Дата создания файла.

· DIR_LstAccDate. 2 байта по адресу 0x12. Дата последнего доступа к файлу (то есть последнего чтения или записи -- в последнем случае приравнивается DIR_WrtDate). Аналогичное поле для времени не предусмотрено.

· DIR_FstClusHI. 2 байта по адресу 0x14. Номер первого кластера файла (старшее слово, на томе FAT12/FAT16 равен нулю).

· DIR_WrtTime. 2 байта по адресу 0x16. Время последней записи (модификации) файла, например его создания.

· DIR_WrtDate. 2 байта по адресу 0x18. Дата последней записи (модификации) файла, в том числе создания.

· DIR_FstClusLO. 2 байта по адресу 0x1A. Номер первого кластера файла (младшее слово).

· DIR_FileSize. DWORD, содержащий значение размера файла в байтах. Фундаментальное ограничение FAT32 -- максимально допустимое значение размера файла составляет 0xFFFFFFFF (то есть 4 Гб минус 1 байт).

Если первый байт записи FAT (то есть DIR_Name[0]) содержит 0xE5 или 0x05, это значит, что запись свободна (соответствующий файл был удалён). Ноль в DIR_Name[0] означает, что свободна не только эта запись, но и все следующие записи каталога; Windows не анализирует остаток каталога после обнулённой записи.

Имя файла в FAT

Поле DIR_Name логически разбивается на первые 8 символов, образующие имя файла, и последние 3, образующие расширение. Точка-разделитель добавляется на уровне операционной системы и не хранится в поле имени. Если имя и расширение файла не заполняют отведённое для них место, остальные байты поля DIR_Name заполняются пробелами (0x20). Имя и расширение файла могут содержать любую комбинацию букв, цифр или символов с ASCII-кодами свыше 127; специальные символы распределяются на три группы:

Разрешённые: ! # $ % & ( ) - @ ^ _ ` { } ~ '

Запрещённые: + , . ; = [ ]

Служебные: * ? < : > / \ | "

Служебные символы имеют особое значение в DOS и Windows и не могут входить в состав имени файла (знаки * ? являются метасимволами, а знаки : / \ используются как разделители в путях к файлам, остальные служебные и запрещённые знаки являются управляющими в интерпретаторах командной строки COMMAND.COM и cmd.exe), в то время как символы из числа запрещённых всё же можно включить в имя файла ценой возникновения LFN-записи. Например, каталог с именем, начинающимся точкой или содержащем несколько точек, можно создать в режиме командной строки (mkdir .directory) или в оболочках вроде FAR Manager, Total Commander, WinRAR. Имя файла не может начинаться или заканчиваться пробелом; ни в каком байте поля имени недопустимы управляющие символы ASCII (то есть 0х00-0х1F), за исключением оговорённого выше случая кода 5. Информация о текущей (на момент создания файла) кодовой странице DOS не сохраняется, поэтому доступ к файлам, в именах которых есть национальные коды из Extended ASCII (например, знаки кириллицы из кодовой страницы 866), при другой кодовой странице может быть проблематичным или невозможным (поскольку перед поиском файла в каталоге его имя переводится в верхний регистр в соответствии с таблицей, заложенной в кодовой странице). Полный путь к файлу не может превышать 80 байтов (3 -- буква диска; 64 -- путь; 12 -- имя файла, включая точку-разделитель; 1 -- терминальный нулевой знак).

Все буквенные символы 8.3 имени всегда переводятся и сохраняются в поле DIR_Name в верхнем регистре. Для сохранения исходного регистра имени Windows NT используется байт DIR_NTRes: 1 в бите 3 говорит, что имя следует отображать в нижнем регистре; за расширение отвечает бит 4. Если имя или расширение содержат символы обоих регистров, для такого файла создается LFN-запись. Windows 9x для сохранения нетривиального регистра имени всегда создает LFN-запись и игнорирует поле DIR_NTRes. Как следствие, имя одного и того же файла, лишённого ассоциированной LFN-записи, может отображаться Windows 9x целиком в верхнем регистре, а Windows NT -- (частично) в нижнем.

Файловые атрибуты

В байте атрибутов верхние два бита являются резервными и всегда должны быть обнулены. Остальные биты распределяются таким образом, что значение 0x01 соответствует атрибуту «только для чтения», 0x02 -- «скрытый», 0x04 -- «системный», 0x20 -- «архивный». Набор нескольких атрибутов составляется суммированием основных значений. Кроме этих стандартных атрибутов, используются ещё следующие: 0x10 -- свидетельствует, что файл является каталогом (контейнером для других файлов); 0x08 -- ATTR_VOLUME_ID, специальный атрибут уникального файла нулевого размера в корневом каталоге, имя которого считается меткой тома. Ограничение длины метки тома FAT в 11 символов связано с размером поля DIR_Name. Если файл имеет набор атрибутов READ_ONLY | HIDDEN | SYSTEM | VOLUME_ID (значение 0х0F), это свидетельствует, что запись не соответствует отдельному файлу, а содержит часть длинного имени другого файла, не вписывающегося в рамки 8.3.

Искусственное присвоение ненулевого значения верхним двум битам DIR_Attr используется для формирования файлов, которые невозможно удалить или переименовать штатными средствами файловой системы без форматирования. Это полезно, например, при борьбе с вирусами Autorun.inf (программа Panda USB and AutoRun Vaccine). С другой стороны, это же средство могут использовать сами вирусы. Значение DIR_Attr = 0x40 резервировано для внутреннего использования (устройство).

3. Файловая система exFAT

exFAT (от англ. Extended FAT -- «расширенная FAT»), иногда называется FAT64 -- проприетарнаяфайловая система, предназначенная главным образом для флэш-накопителей. Впервые представлена фирмой Microsoft для встроенных устройств в Windows Embedded CE 6.0. Размер кластера по умолчанию для файловой системы exFAT составляет от 4 КБ байт до 128 КБ в зависимости от размера тома.

Основными преимуществами exFAT

· Уменьшение количества перезаписей одного и того же сектора, что важно для флеш-накопителей, у которых ячейки памяти необратимо изнашиваются после определённого количества операций записи (это сильно смягчается выравниванием износа (wear leveling), встроенным в современные USB-накопители и SD-карточки). Это было основной причиной разработки ExFAT.

· Теоретический лимит на размер файла 2⁶⁴ байт (16 эксабайт).

· Максимальный размер кластера увеличен до 2²⁵ байт (32 мегабайта).

· Улучшение распределения свободного места за счёт введения бит-карты свободного места, что может уменьшать фрагментацию диска.

· Введена поддержка списка прав доступа.

· Поддержка транзакций (опциональная возможность, должна поддерживаться устройством).

Поддержка

· Поддержка exFAT имеется в Windows XP с Service Pack 2 и 3 с обновлением KB955704, Windows Vista с Service Pack 1, Windows Server 2008, Windows 7, Windows 8, в Mac OS X начиная с версии 10.6.5, а также Linux (требуется компиляция исходного кода Samsung)

· Технология ReadyBoost в Windows Vista не совместима с устройствами с файловой системой exFAT. Однако в Windows 7 это ограничение снято.

· Существует свободный драйвер exFAT в виде патча для ядра Linux, поддерживающий только чтение этой файловой системы. Также существует драйвер, работающий через FUSE. Данный драйвер поддерживает как чтение, так и запись. Кроме того, в августе 2013 года Samsung опубликовала драйвер для ядра Linux под лицензией GPL^[10]. Легальность использования всех этих реализаций стоит под вопросом.

Сравнение Fat32, NTFS, exFAT

FAT32

На данный момент самая распространенная система. Большая часть карточек памяти и флэшек поставляется в FAT32. Кроме того, при форматировании носителя в бытовом устройстве, например фотоаппарате, он будет работать именно в этой файловой системе. В этом заключается главный плюс - совместимость. Вставив такой накопитель в бытовой ДВД-плеер, медиапроигрыватель или фотопринтер, вы будете уверены, что все файлы доступны и могут нормально прочитаться. На этом плюсы заканчиваются.

Самым главным недостатком данной системы является ограничение на размер файла в 4 Гбайта.

NTFS

Современная надежная файловая система, берущая начало с Windows NT.

Однако на флешках и внешних жестких дисках NTFS работает несколько своеобразно. При копировании на такой накопитель Windows включает механизм кэширования, когда файлы копируются сначала в специальную память (так называемый кэш), а потом на конечный носитель. В стационарных жестких дисках это позволяет получить выигрыш в скорости копирования и сгладить задержки. В мобильных устройствах это будет выглядеть следующим образом. Сначала скорость копирования будет очень высокой и может достигать 100 Мбайт/с (теоретически равна скорости чтения жесткого диска, с которого вы копируете), затем, когда память кэша закончится, скорость упадет до критически малой величины. Более того, перед тем как перейти к копированию следующего файла система должна дописать текущий из кэша. Поэтому может показаться, что копирование зависло на 99 процентах, хотя индикатор жесткого диска будет показывать активность. Если сравнить скорость копирования с кэшем и без него, то окажется, что она почти идентична.

exFAT

Новая файловая система от Microsoft. Предназначена в первую очередь для флеш-накопителей. Утрируя, можно сказать, что это FAT32 со снятыми ограничениями. Размеры файлов и разделов могут достигать космических величин, да и количество файлов в одной папке теперь не ограничено. По моему мнению, идеально подходит для флешек и карт памяти.

Но и у этой системы есть недостаток. Ее не поддерживают многие бытовые устройства, а компьютеры с Windows XP такой носитель тоже не увидят. Однако компания Microsoft выпустила патч KB955704, позволяющий использовать exFAT в Windows XP.

Список литературы

1. Файловая система / Википедия Wikimedia Foundation, Inc.

2. Олифер Н.А., Олифер В.Г. Сетевые операционные системы. - СПб.: Питер, 2009. с. 672

3. Гордеев А.В. Операционные системы. 2-е изд.- СПб.: Питер, 2007. с. 416

4. FAT / Википедия Wikimedia Foundation, Inc.

5. Что такое файловая система/ Андрей Сухов/ ИП Рыженко Ирина Николаевна.

6. Загрузочная запись / WinPedia.RU / Электронная энциклопедия Windows.

7. Архитектура файловой системы FAT / Владимир Мешков / Системный администратор.

Размещено на Allbest.ru