Методика восстановления данных при различных файловых системах

Министерство высшего и среднего специального образования республики Узбекистан

Самаркандский профессиональный колледж

информационно – коммуникационных технологий и промышленности

Кафедра: ИКТ и информатики

Дипломный проект

Тема: "Методика восстановления данных при различных файловых системах"

Подготовил: студент гр. № 3.1

Сулейманов Эскандер

Руководитель

дипломного проекта:

Соловьёв К.В.

Самарканд 2010 г.

Отзыв

На проектную работу учащегося Самаркандского колледжа информационно-коммуникационных технологий и промышленности Сулейманова Эскандера

Представленная работа вполне отвечает требованиям, предъявляемых к работам по установке и наладке устройств персонального компьютера.

В связи с тем, что Сулейманов Эскандер в достаточной степени знает принцип работы устройств персонального компьютера, то проект практикант выполнил самостоятельно и данный проект может являться инструкцией по наладке и обслуживанию устройств персонального компьютера. Практическая реализация также проведена самим практикантом.

Проект хорошо оформлен и может служить инструкцией по установке и наладке устройств персонального компьютера.

Руководитель преддипломной практики: / Соловьёв К.В. /

Проектная заявка

Фазы проекта с указанием оперативного календарного планирования:

Рецензия на проектную документацию

Колледж	Самаркандский профессиональный колледж ИКТ и промышленности
ФИО выпускника	Сулейманов Эскандер
Профессия	Специалист по ИКТ с уклоном на электронику.
Тема проектной работы
"Методика восстановление данных при различных файловых системах"
ФИО рецензента	к.ф.м.н. Самаркандского ГУ им. А. Навои Гулямов Г.Г.

Оценка

Балы (0-10): 10÷9- "отлично"; 8÷7-"хорошо"; 6-"удовлетворительно"; 5÷1-"неудовлетворительно"; 0-работа не выполнена или списана.

Область оценки	Критерии	Баллы (0÷10)	Коэффициент	Результат
Формальное оформление	- общее впечатление от документации и оформления		* 0.5
Языковое оформление	- языковая выразительность, орфография, правописание, термины.		* 0.5
Законченность	- оглавление вполне в соответствии со структурой, нумерация страниц, приложение.		* 1.0
Ясность и возможность последующего осуществления	- исходное положение согласно анализу фактического состояния. - понятность постановки задачи. - возможность последующего осуществления. - приемлемое представление проектной среды. - приемлемое представление рамок проекта.		* 2.0
Убедительность осуществления	- описание способа действия/методики. - возникшие проблемы и решения. - обоснование принятия решения.		* 2.0
Убедительность результатов	- представление результата. - меры по обеспечению качества (например тестовое испытание). - отклонение по сравнению с ожидаемым результатом с обоснованием.		* 2.0
Затраты времени	- убедительны ли затраты времени. - находятся ли затраты времени в пределах предписываемых минимальных и максимальных рамок.?		* 1.0
Относящиеся к практике документы и данные.	- являются ли относящиеся к практике документы и данные в приложении к проекту уместными и комплектными? (например: исходный код в программировании, руководство, тестовые данные, иллюстрирующая документация.)		* 1.0
Сумма: Итоговая оценка: (сумма, полученная по 100 бальной системе, делится на 10)

г. Самарканд____18.06.10 г.____ Место, дата	______________________________ Печать, подпись рецензента
Аттестационная комиссия подтверждает вышеуказанные результаты
______________________________ Место, дата	_______________________________ Подпись председателя экзаменационной комиссии

Отзыв наставника на проектную работу, выполненную на предприятии

ФИО выпускника	Сулейманов Эскандер		ФИО наставника	Тоджиев Абдурахмон
Колледж	Самаркандский колледж ИКТ		Место работы:	СП "Афросиаб-мева"
Профессия	Специалист ИКТ с уклоном на электронику		должность:	Ведущий специалист
ТЕМА ПРОЕКТНОЙ РАБОТЫ		"Методика восстановление данных при различных файловых системах"

 

Оценка

Баллы (0 – 10): 10 - 9: "отлично"; 8 - 7: "хорошо"; 6: "удовлетворительно"; 5-1: "неудовлетворительно"; 0: работа не выполнена

Область оценки	Критерии	Баллы (0-10)	Коэффициент	Результат
Практическая подготовка	- Практические навыки и умения -Техника выполнения		* 2,0
Теоретическая подготовка	- Понятность постановки задачи - Представление общепрофессиональных знаний		* 2,0
Профессионализм	-Профессиональная квалификация, владение знаниями по специальности - Использования возможных данных и условий предприятия -Уровень квалифицированности собранных материалов в соответствии с индивидуальными задачами - Рациональность, практичность, возможность последующего осуществления проекта		* 3,0
Дисциплина	-Соблюдение внутреннего порядка предприятия -Пунктуальность -Соблюдение техники безопасности на рабочем месте		* 1,5
Личностные качества	-Самостоятельность при выполнении работы -Коммуникабельность -Решительность -Работа в коллективе		* 1,5
Примечания и рекомендации
Сумма:  Итоговая оценка: (сумма, полученная по 100-бальной системе, делится на 10)

Место, дата

г. Самарканд __18.06.10 г.___

Печать и подпись наставника

_________________

 

Аттестационная комиссия подтверждает вышеуказанные результаты

Место, дата

г. Самарканд ________________

Подпись председателя аттестационной комиссии

_______________________

 

Презентация проектной работы и устный опрос

Колледж:	Самаркандский профессиональный колледж ИКТ и промышленности
ФИО выпускника:	Сулейманов Эскандер
Профессия:	Специалист по ИКТ системам с уклоном на электронику
Члены аттестационной комиссии
ФИО председателя:
1 член комм.		3 член комм.
2 член комм.		4 член комм.

Оценка

Балы (0-10): 10÷9- "отлично"; 8÷7-"хорошо"; 6-"удовлетворительно"; 5÷1-"неудовлетворительно"; 0-работа не выполнена или списана.

Область оценки		Критерии		Баллы (0-10)		Коэффициент			Результат
1. Документация дипломного проекта
Рецензия независимого рецензента		- перенимается итоговая оценка с рецензии независимого рецензента на выпускную квалификационную работу				* 2,0
Отзыв наставника		- перенимается итоговая оценка с отзыва наставника на выпускную квалификационную работу				* 1,5
2. Презентация дипломного проекта
Построение и структура содержания		- Ориентация на достижение цели - Целесообразное распределение - Распределение по времени - Соблюдение запланированного времени - Логика				* 0,8
Техника для презентации		- Использование технических средств - Визуальное изображение информации - Язык телодвижений				* 0,6
Коммуникативная компетенция		- Стиль языка - Способ выражения - Структура предложения - Способность убеждения				* 0,6
Владение темой		- Общее впечатление, учащийся владеет проектной темой				* 1,5
3. Оценка знаний по специальности на основе устного опроса
Профессиональная компетенция		- Правильность ответа - владение знаниями по специальности			* 1,4
Употребление терминов		- знание специальных терминов (понятий) - правильное использование специальных терминов			* 0,6
Аргументация		- логическое построение обоснований/объяснений - правильность и убедительность обоснований			* 1,0
Вычисление оценки: "отлично" : 85 – 100 баллов; "хорошо": 70 – 84 баллов; "удовлетворительно": 55 – 69 баллов; "неудовлетворительно": ниже 55 баллов				Сумма:
				Итоговая оценка:
Место, дата			Подпись председателя
г. Самарканд
Подписи членов аттестационной комиссии

Введение

Я проходил учебную преддипломную практику в СП "Афросиаб-мева". Фирма занимается переработкой сельхоз продуктов и производством продуктов питания. У фирмы со временем возникла острая необходимость установить эффективную систему защиты и восстановления данных в связи с переводом ведения бухгалтерского и складского учета на компьютер. В типовой конфигурации уже используются Mother Board фирмы Gigabit под чипсет i895.

Анализ исходных условий

Фирма имеет в своём распоряжении семнадцать компьютеров, которые связаны в локальную сеть и имеют выход в Интернет. Компьютеры расположены в разных помещениях разных зданий.

На всех компьютерах установлена ОС Windows XP, пакет MS Office и другие промышленные и бухгалтерские программы, а также во всех системных блоках установлены Mother Board от Gigabit for i895 чипсет и установлены 80 G ATA/IDE дисководы .

Постановка задачи

Целью данного проекта является, разработка методики для проведения установки эффективной системы защиты и восстановления данных, а также обучение сотрудников фирмы методам администрирования различных PC в организации для осуществления технического обслуживания. Данная задача должна осуществляться специальными приспособлениями и стандартным инструментом, а также средствами OS Windows и специальными утилитами.

В задачу замены системной платы, входит выполнение следующих действий:

·          подключить системный блок к питающей сети;

·          присоединить все отключенные кабели;

·          прикрутить крепежные винты и установить съемную крышку

·          загрузить операционную систему;

·          произвести установку системы восстановления .

·          настроить систему в целом с учетом типа компьютера;

·          выполнить тестирование системного блока и подключенных к нему устройств;

 

Реализация

 

Структуры диска FAT

Жесткий диск — основное устройство хранения данных. Он может иметь различную структуру хранения файлов и каталогов, которая обеспечивает непосредственное расположение данных на диске. Файловая система чаще всего интегрирована в операционную, а некоторые операционные системы поддерживают несколько файловых систем.

Большинство существующих на сегодняшний день файловых систем построены на основе таблицы размещения файлов (File Allocation Table — FAT), которая содержит дорожки данных в каждом кластере на диске. Существует несколько типов файловой системы FAT — FAT 12, FAT 16 и FAT 32. Они отличаются количеством цифр, используемых в таблице размещения файлов. Другими словами, в FAT 32 используется 32-разрядное число для хранения дорожки данных в каждом кластере, в FAT 16 — 16-разрядное число и т.д. В настоящее время существуют следующие типы файловой системы FAT:

■  FAT 12, используемая в разделах емкостью не более 16 Мбайт (например, дискета);

■  FAT 16, используемая в разделах емкостью от 16 Мбайт до 2 Гбайт;

■  FAT 32, используемая (необязательно) в разделах емкостью от 512 Мбайт до 2 Тбайт.

Файловые системы FAT 12 и FAT 16 изначально применяются в DOS и Windows и поддерживаются практически всеми известными на сегодняшний день операционными системами. Большинство персональных компьютеров поставляется с жесткими дисками, на которых установлена одна из файловых систем FAT. Файловая система FAT 32 поддерживается операционной системой Windows 95B и более поздними версиями, а также Windows 2000, которая также поддерживает файловую систему NTFS. Некоторые операционные системы имеют собственную файловую систему. Например, Windows NT и Windows 2000 поддерживают файловую систему NT File System (NTFS); OS/2 поставляется с собственной файловой системой High Performance File System (HPFS).

В этой главе речь идет о файловой системе FAT, а также рассматриваются возможности новой системы FAT 32 и NTFS.

Для обеспечения пользовательским приложениям доступа к файлам независимо от типа используемого диска в операционной системе предусмотрено несколько структур. Эти структуры поддерживаются системами Windows 9x, Windows NT и Windows 2000 и представлены ниже в порядке расположения на диске:

■  загрузочные секторы главного и дополнительного разделов;

■  загрузочный сектор логического диска;

■  таблицы размещения файлов (FAT);

■  корневой каталог;

■  область данных;

■  цилиндр для выполнения диагностических операций чтения/записи.

В отличие от жесткого диска, на дискетах нет загрузочных секторов главного и дополнительного разделов и диагностического цилиндра. Эти структуры создаются программой Fdisk, которая не применяется для дискет, так как они не могут быть разбиты на разделы. На рис. 26.1 представлено взаимоотношение этих структур на диске Western Digital Caviar AC 12100 размером 2 111 Мбайт. Каждая дисковая область применяется для конкретной цели. Повреждение одной из перечисленных областей обычно приводит к ограничению доступа к другим областям, вызывая сбои в работе. Например, операционная система не сможет получить доступ к диску, если повреждена главная загрузочная запись. Таким образом, понимание логики работы каждой структуры и их взаимодействия оказывает значительную помощь в устранении неполадок.

 

Загрузочный сектор главного раздела

Впервые поддержка жестких дисков была реализована в DOS 2.0, выпущенной в 1983 году. В этой операционной системе впервые использовалась 16-разрядная файловая система FAT и поддерживалось деление диска на разделы, т.е. создание на диске логических томов. Выполнять разделение диска необходимо даже в том случае, если вы собираетесь использовать только один раздел.

Разделы диска иногда называют логическими томами, поскольку операционная система присваивает каждому из них отдельную букву.

В настоящее время практически все накопители на жестких дисках делятся на несколько разделов, с которыми работает установленная операционная система.

Однако, разделив диск, можно установить несколько операционных систем — по одной в каждый раздел, и эти системы смогут нормально сосуществовать на одном диске.

Такая мультизагрузка становится все более популярной в настоящее время.

Чтобы установить на один жесткий диск несколько операционных систем, его надо разбить на разделы. Например, вы можете с помощью программы Fdisk создать на диске один или несколько разделов для установки на них DOS или Windows 9x, а оставшуюся часть диска предоставить для другой операционной системы. Каждый раздел в операционной системе будет иметь вид отдельного диска.

Информация о каждом разделе сохраняется в загрузочном секторе раздела (или логического диска) в начале каждого раздела.

Существует также основная таблица списка разделов, помещенная в загрузочный сектор главного раздела.

Загрузочный сектор главного раздела (или главная загрузочная запись (Master Boot Record— MBR)) является первым сектором на жестком диске (цилиндр 0, головка 0, сектор 1) и состоит из двух элементов.

■  Таблица главного раздела. Содержит список разделов на диске и расположение загру зочных секторов соответствующих логических дисков. Эта таблица очень маленькая и может содержать максимум четыре записи. Таким образом, для получения большего количества разделов в операционной системе (например, DOS) можно создать один дополнительный раздел и поместить в него несколько логических дисков.

■  Главный загрузочный код. Небольшая программа, которая выполняется системной BIOS. Основная функция этого кода — передача управления в раздел, который обо значен как активный (или загрузочный).

 

Основные и дополнительные разделы FAT

 

Количество разделов на всех жестких дисках в системе может достигать 24. Это означает, что в компьютере может быть установлено либо 24 отдельных накопителя, в каждом из которых имеется по одному разделу, либо один жесткий диск с 24 разделами, либо несколько накопителей с разным количеством разделов, но при условии, что общее количество разделов не больше 24.

Если общее количество разделов превысит эту цифру, DOS просто проигнорирует их, хотя другие операционные системы могут работать и с большим количеством томов.

Такое ограничение DOS связано с тем, что в латинском алфавите от C до Z всего 24 буквы.

В начале каждого раздела DOS содержится загрузочный сектор логического диска.

Разбивая диск на разделы, необходимо создать активный (или загрузочный) раздел.

Программа, содержащаяся в самом первом секторе на жестком диске, определяет, какой раздел активен, и передает управление его загрузочному сектору. Вы также можете создать дополнительный раздел диска для Novell NetWare, NTFS (Windows NT), HPFS (OS/2), AIX (UNIX), XENIX или другой файловой системы, используя системный диск с соответствующей программой разделения диска.

Разделы, используемые этими операционными системами, недоступны при работе в DOS. Все дело в различиях между файловыми структурами. DOS использует структуру FAT, которая также поддерживается OS/2, Windows NT и некоторыми другими операционными системами.

В то же время в OS/2 обычно вместо FAT применяется файловая система HPFS (High Performance File System), a Windows NT пользуется собственной файловой системой NTFS (NT File System) и т.д.

В табл. 1 приведен формат таблицы разделов, которая хранится в секторе главной загрузочной записи.

 

Таблица 1. Главная загрузочная запись (таблица разделов)

Слово соответствует двум байтам в обратном порядке, двойное слово — двум словам в обратном порядке.

В табл. 2 приведены стандартные, а в табл. 3 — нестандартные значения байта идентификации системы.

Таблица 2. Байт идентификации системы в таблице разделов (стандартные значения)

При восстановлении поврежденного диска приведенные в табл. 2 и 3 значения можно ввести с помощью программы Diskedit из пакета Norton Utilities.

 

Загрузочный сектор

Загрузочный сектор — это первый сектор на любом логическом диске DOS. Например, на дискете или на диске Zip это самый первый физический сектор, так как дискету нельзя разбить на разделы и она имеет только один логический диск. На жестком диске загрузочный сектор (секторы) располагается в начале каждого раздела, не являющегося дополнительным, или в начале любой области диска, распознаваемой как логический диск DOS.

Эти секторы немного похожи на загрузочные секторы разделов, так как содержат таблицы со специальной информацией о логическом диске.

■  Блок параметров диска, в котором содержится специфическая информация, например размер раздела, количество используемых секторов диска, размер кластера и метка тома.

■  Загрузочный код — программа, которая начинает процесс загрузки операционной сис темы. Для DOS и Windows 9x/Me это файл Io . sys.

Загрузочный сектор дискеты загружается ROM BIOS, а при загрузке системы с жесткого диска MBR передает управление загрузочному сектору активного раздела. В обоих случаях загрузочный сектор логического диска получает управление. Он выполняет некоторые проверки и затем пытается прочитать с диска первый системный файл (в DOS/Windows это файл Io . sys). Загрузочный сектор не виден, так как находится вне области хранения файлов логического диска.

Загрузочный сектор логического диска создается программой DOS и Windows 9x Format. На жестком диске загрузочные секторы есть в начале каждого логического диска как в основном, так и в дополнительном разделах. Все загрузочные секторы наряду с данными о логическом диске содержат специальную запись, однако при загрузке выполняется код только того сектора, который находится в активном разделе. Остальные секторы просто считываются операционной системой для определения параметров логических дисков.

Загрузочный сектор логического диска состоит из программы (выполняемого кода) и области данных. Эта информация необходима операционной системе для определения размера логического диска и размещения таких структур, как FAT. Формат блока параметров диска весьма специфичен. Ошибки в этом блоке могут привести к проблемам при загрузке DOS или к отсутствию доступа к диску.

В табл. 4 приведены форматы загрузочного сектора DOS различных версий.\

Таблица 26.4. Форматы загрузочной записи различных версий DOS

 

Корневой каталог

Каталог — это база данных, содержащая информацию о записанных на диске файлах. Каждая запись в ней имеет длину 32 байт, и между записями не должно быть никаких разделителей. В каталоге сохраняется практически вся информация о файле, которой располагает операционная система.

■Имя файла и расширение — восемь символов имени и три символа расширения; точка между именем и расширением файла подразумевается, но не включается в эту запись.

■  Байт атрибутов файла, содержащий флаг, который представляет стандартные атри буты файла.

■  Время и дата создания файла или его модификации.

■  Размер файла в байтах.

■  Ссылка на начальный кластер — номер кластера, с которого начинается файл.

Информация о расположении файла, т.е. расположении оставшихся кластеров, содержится в FAT.

Существует два основных типа каталогов: корневой каталог и подкаталог. Различаются они максимальным количеством хранящихся файлов. На каждом логическом диске в фиксированном месте, сразу же за копиями FAT, располагается корневой каталог. Размеры корневых каталогов варьируются в зависимости от размера диска, но каждый конкретный корневой каталог имеет фиксированное максимальное число файлов. Длина корневого каталога фиксируется при создании логического диска и не может быть изменена в процессе работы. Размер корневого каталога различных накопителей приведен в табл. 5. В отличие от корневого каталога, подкаталог может хранить произвольное количество файлов и расширяться по мере необходимости.

 

Таблица 5. Размер корневого каталога

Все каталоги имеют одинаковую структуру. Записи в этой базе данных сохраняют важную информацию о файлах, которая связана с информацией, хранящейся в FAT, посредством одного из полей записи — номера первого занимаемого файлом кластера на диске. Если бы все файлы на диске не превышали размеров одного кластера, потребности в FAT вообще бы не возникло. В FAT содержится информация о файле, отсутствующая в каталоге, — номера кластеров, в которых расположен весь файл.

Чтобы отследить расположение всего файла на диске, обратитесь к каталогу и выясните номер первого кластера и длину файла. Затем, используя таблицу размещения файлов, просмотрите цепочку кластеров, занимаемых файлом, пока не дойдете до конца файла.

Формат 32-байтовой записи в каталоге приведен в табл. 6.

 

Таблица 6. Формат каталога

Смещение

Слово соответствует двум байтам в обратном порядке, двойное слово — двум словам в обратном порядке.

Имена файлов и их расширения записаны с привязкой к левому краю и дополнены до максимальной длины пробелами, т.е. имя файла AL будет реально сохранено как AL, где точки обозначают пробелы.

В табл. 7 приводятся используемые в записях каталогов атрибуты файлов.

Таблица 7 Атрибуты файлов

Позиция бита в шестнадцатеричном формате

Таблица размещения файлов

Таблица размещения файлов (FAT) содержит номера кластеров, в которых расположены файлы на диске. Каждому кластеру в FAT соответствует одно число. Секторы, не содержащие пользовательских данных (файлов), не отражены в FAT. К таким секторам относятся загрузочные секторы, таблицы размещения файлов и секторы корневого каталога.

В файловой системе FAT дисковое пространство разбивается не на секторы, а на группы секторов, которые называются кластерами (ячейками размещения). Кластер содержит один или несколько секторов. Размер кластера определяется при делении диска на разделы с помощью программы Fdisk и зависит от размера создаваемого раздела. Наименьший размер диска, который может занимать файл ненулевого размера, — один кластер. Каждый файл использует целое число кластеров. Например, если файл занимает на один байт больше размера кластера, то для его размещения на диске будет выделено два кластера.

FAT — это электронная таблица, управляющая распределением дискового пространства. Каждая ячейка этой таблицы связана с определенным кластером на диске. Число, содержащееся в этой ячейке, сообщает о том, использован ли данный кластер под какой-либо файл и, если использован, где находится следующий кластер этого файла.

Каждая ячейка FAT хранит шестнадцатеричное значение длиной 12 или 16 бит. Шестнадцатиразрядные FAT более удобны в работе, так как значительно легче редактировать поля размером в два байта, чем в полтора. Чтобы самостоятельно отредактировать FAT, вы должны выполнить некоторые математические преобразования для получения номера кластера. К счастью, многие программы позволяют отредактировать FAT автоматически. В большинстве этих программ номера кластеров представлены в десятичном виде, наиболее удобном для пользователей. В табл. 26.9 приведены данные о каталоге и FAT (файл не фрагментирован).

В FAT кластеры с ненулевыми значениями используются, а специальное значение указывает дальнейшее расположение файла. В рассматриваемом примере в кластере 1000 указывается кластер 1001, в 1001 — 1002, в 1002— 1003, а в 1003 записано значение FFFFh, т.е. на этом кластере файл заканчивается. Рассмотрим пример с фрагментированным файлом. Пусть файл Usconst. txt записан, начиная с кластера номер 1000. А файл Pledge . txt начинается с кластера 1002. Таким образом, файл Usconst. txt становится фрагментированным. Описанная ситуация иллюстрируется данными в табл. 9

 

Таблица 9 Записи о фрагментированном каталоге FAT

 

В данном примере в файл Usconst. txt "внедряется" файл Pledge . txt, что приводит к непоследовательному расположению файлов на диске, т.е. фрагментации. В операционных системах DOS и Windows есть программы дефрагментации, которые перемещают файлы для их последовательного размещения на диске.

Первые две записи FAT зарезервированы и содержат информацию о самой FAT, все остальные указывают на соответствующие кластеры диска. Большинство записей FAT состоит из ссылок на кластеры, в которых содержатся части определенного файла, а некоторые содержат специальные шестнадцатеричные значения:

■  0000h — кластер не используется;

■  FFF7h — как минимум один сектор в кластере поврежден и не может быть использо ван для хранения данных;

■  FFF8h—FFFFh — кластер содержит конец файла.

Тип используемых FAT определяется программой Fdisk, хотя записываются они в процессе форматирования высокого уровня программой Format. На всех дискетах применяется 12-разрядная FAT, а на жестком диске может использоваться как 12-, так и 16-разрядная FAT, в зависимости от размера логического диска. На дисках размером меньше 16 Мбайт (32 768 секторов) применяется 12-разрядная FAT, на дисках большего размера— 16-разрядная, а на дисках размером более 512 Мбайт при использовании Windows 95 OSR2 и Windows 98 — 32-разрядная FAT.

Программа Fdisk обычно создает на одном диске две копии FAT. Каждая копия занимает несколько последовательных секторов на диске, и вторая копия записывается непосредственно после первой. К сожалению, операционная система использует вторую копию FAT только в том случае, когда невозможно прочитать секторы, содержащие первую копию. Таким образом, если первая копия FAT пропадет (весьма распространенная ситуация), операционная система не будет использовать вторую копию. Даже команда Chkdsk не проверяет вторую копию FAT. Кроме того, каждый раз, когда операционная система обновляет первую копию FAT, большие участки первой копии автоматически копируются во вторую. Если же первая копия повреждена, то и вторая окажется поврежденной: после обновления FAT вторая копия отражает все изменения в первой копии, включая и ошибки. Обе копии FAT редко отличаются одна от другой, по крайней мере в течение продолжительного срока: при обновлении первая копия FAT автоматически копируется во вторую.

Учитывая все это, можно сказать, что применение второй копии FAT ограничивается только операциями по восстановлению дефектных данных. Но даже в такой ситуации использовать вторую копию FAT можно только в том случае, когда проблема решается немедленно, не дожидаясь очередного обновления FAT.

 

Кластер (ячейка размещения)

Термин кластер в DOS 4.0 был заменен термином ячейка размещения (allocation unit). Новый термин — синоним старого, так как кластер является наименьшей ячейкой на диске, которой может оперировать система при чтении или записи файла на диск. Кластер соответствует одному или (чаще всего) нескольким секторам. Это позволяет уменьшить размер FAT и ускорить работу операционной системы, так как ей приходится оперировать меньшим числом распределяемых ячеек. В то же время с увеличением размера кластера на диске растет и размер неиспользуемого дискового пространства, так как его распределение происходит с дискретностью в один кластер.

В табл. 10 приведены стандартные размеры кластеров для различных форматов дискет.

Довольно странным является то обстоятельство, что некоторые дискеты высокой плотности имеют меньший размер кластера, чем дискеты низкой плотности. Увеличивается размер FAT, увеличивается количество записей, которые должна обрабатывать операционная система, и замедляется работа самой системы. Меньший размер кластера позволяет уменьшить размер неиспользуемого дискового пространства. Все пространство между концом файла и концом последнего занимаемого кластера не используется, и в результате, чем больше размер кластера, тем больше потери дискового пространства. Кроме того, дисководы высокой плотности работают быстрее, чем их "родственники" низкой плотности. Все это позволило IBM и Microsoft пойти на уменьшение размера кластера в дискетах высокой плотности, хотя при этом и увеличивается FAT.

Таблица 10. Стандартные размеры кластеров для дискет

Для жестких дисков размер кластера может варьироваться в зависимости от размера раздела диска. В табл. 11 приведены размеры кластеров в зависимости от размера логического диска.

 

Таблица 11. Стандартные размеры кластеров

 

Использование кластеров больших размеров ощутимо сказывается на работе системы. Например, на диске емкостью 2 Гбайт, содержащем 5 000 файлов, со средней потерей дискового пространства в полкластера на один файл суммарные потери дискового пространства составят около 78 Мбайт [5000х(0,5х32)].

Размер кластера и структура FAT определяют максимально возможный размер раздела. Поскольку FAT использует записи размером 16 байт для ссылки на кластер в разделе, максимально возможное число кластеров может равняться 65 536 (2¹⁶). Максимальный размер кластера — 32 Кбайт, следовательно, максимально возможный размер раздела — 2 047,6875 Мбайт.

Операционные системы Windows 95 OSR2x и Windows 98 поддерживают 32-разрядную FAT с размером кластера до 64 Кбайт. С одной стороны, использование большего количества маленьких кластеров позволяет уменьшить потери дискового пространства, а с другой — большие кластеры необходимы для больших логических дисков. Так, использование 32-разрядных FAT позволяет превысить существующий на данный момент лимит в 2 Гбайт для одного раздела до 2 Тбайт (2 048 Гбайт). Вообще же, предел в 2 Гбайт существует только для DOS; такие операционные системы, как Windows 9x и Windows NT, давно уже его преодолели.

 

Область данных

Область данных диска — это область, следующая за загрузочным сектором, таблицами размещения файлов и корневым каталогом на любом логическом диске. Эта область контролируется с помощью FAT и корневого каталога и делится на ячейки размещения, называемые кластерами. В этих кластерах и располагаются сохраняемые на диске файлы.

 

Цилиндр для диагностических операций чтения и записи

Программа разбиения диска на разделы Fdisk всегда резервирует последний цилиндр жесткого диска для выполнения диагностических операций. Из-за этого Fdisk указывает меньшее количество цилиндров, чем существует на самом деле. Операционная система не использует этот цилиндр, поскольку он находится вне разделов.

В системах с дисковыми интерфейсами IDE или SCSI контроллер должен выделить дополнительную область после разделов для хранения таблицы испорченных дорожек и запасных секторов. В этом случае разница между фактическим числом цилиндров и тем, что показывает Fdisk, будет еще больше.

Область диагностики позволяет выполнять тестирование чтения/записи жесткого диска, не повреждая данных на диске. Программы форматирования жестких дисков на низком уровне обычно используют этот цилиндр для тестирования чередования диска либо для хранения необходимой во время форматирования информации.

 

VFAT и длинные имена файлов

В оригинальной операционной системе Windows 95 используется та же файловая система, что и в DOS, но с важными улучшениями. В Windows 95 поддерживается файловая система FAT, переписанная в 32-разрядный код и названная виртуальной таблицей размещения файлов (virtual file allocation table — VFAT). VFAT используется вместе с 32-разрядной программой VCACHE (заменившей 16-разрядную программу SMARTDrive из DOS и Windows 3.1), что обеспечивает более высокую производительность файловой системы. Однако основное существенное улучшение новой файловой системы — это поддержка длинных имен файлов. Системы DOS и Windows 3.1 ограничивались стандартом "восемь-точка-три" при именовании файлов, поэтому добавление поддержки длинных имен файлов было приоритетной задачей, которую необходимо было решить разработчикам Windows 95, тем более что пользователи операционных систем Macintosh и OS/2 уже вовсю применяли эти возможности. Таким образом, создатели Windows 95 должны были обеспечить обратную совместимость, т.е. необходимо было реализовать в файловой системе все новые свойства и, кроме того, не "обделить" пользователей предыдущих версий DOS и Windows. Кстати, обратная совместимость — одна из самых распространенных проблем в мире персональных компьютеров.

В системе VFAT файлу или каталогу можно присваивать имя длиной до 255 символов (включая путь к этому файлу или каталогу). В Windows 95 от трехсимвольного расширения не отказались, поскольку в этой операционной системе (как и в предыдущих версиях Windows) с помощью расширения создается ассоциация типа "файл-приложение". В длинных именах файлов можно использовать пробелы, а также символы + ,; = [], которые нельзя было использовать в стандартных (восемь-точка-три) именах файлов DOS.

При создании длинного имени файла создается его псевдоним, удовлетворяющий стандарту "восемь-точка-три". В Windows 9х файловая система VFAT выполняет это следующим образом.