Таблица 24.8. Записи о фрагментированном файле в каталоге и 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 состоят из ссылок на кластеры, в которых содержатся части определенного файла, а некоторые включают специальные шестнадцатеричные значения:

0000h - кластер не используется;

FFF7h - как минимум, один сектор в кластере поврежден и не может быть использован 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. При работе с программой управления жесткими дисками в Windows 2000 или Windows XP также можно выбрать FAT32.

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. 24.9 приведены стандартные размеры кластеров для различных форматов дискет.

Как ни странно, но 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; 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.

Для жестких дисков размер кластера может варьироваться в зависимости от размера раздела диска. В табл. 24.10 приведены размеры кластеров в зависимости от размера логического диска.

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: 5000 х (0,5x32). Когда файлы размером менее 32 Кбайт хранятся на диске, ячейки размещения которого имеют размер 32 Кбайт, потеря емкости может составить до 40% от общего объема жесткого диска.

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/Me поддерживают 32-разрядную FAT с размером кластера до 64 Кбайт. Максимальный размер раздела ограничивается с помощью числового поля в параметрах блоков диска, в которых определяется количество секторов в одном кластере. Поле имеет длину всего 1 байт и должно иметь значение, кратное двум; таким образом, максимально возможное значение составляет 128 секторов, что соответствует размеру кластера 64 Кбайт. При наличии 65 538 кластеров по 64 Кбайт каждый максимальный размер раздела будет равен 4 Гбайт.

Замечание

В Windows NT/2000/XP поддерживается использование кластеров 64 Кбайт в FAT16, что позволяет создавать разделы объемом более 4 Гбайт. Тем не менее большой процент потери дискового пространства, вызванный применением кластеров такого размера, делает их использование нежелательным. Кроме того, доступ к разделам FAT16 объемом более 2 Гбайт возможен с помощью только этих трех операционных систем.

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.