Почему возникает необходимость связывать ссылками кластеры одного файла, вместо того чтобы разместить данные в соседних кластерах? Если бы файлы записывались на диск последовательно и ни один из них впоследствии не удалялся или не изменялся бы в размере, то так бы, вероятно, и было. Однако после удаления файла его кластеры распределяются под новый файл, размер которого будет, скорее всего, другим. Если новый файл окажется больше предыдущего, то его «хвост» придется дописывать на другой свободный участок. Если же новый файл окажется меньше, то после его записи останется «дыра», которую файловая система отдаст при случае следующему файлу. Очевидно, что уже после месяца интенсивной работы с файлами дисковое пространство будет напоминать своеобразные пазлы (puzzle), сложить которые в цельную картину без участия FAT не получится (рис. 3.6).

ПРИМЕЧАНИЕ

Освобождение и повторное использование дискового пространства приводит к так называемой фрагментации диска, о которой пойдет речь в подразделе «Обслуживание дисков» данной главы. Более подробно структура таблицы размещения файлов рассматривается в разделе «Восстановление структуры файловой системы» главы 5.

Для повышения надежности хранения данных каждый раздел содержит две копии FAT, которые можно условно обозначить как FAT1 и FAT2. Запись информации в обе копии выполняется автоматически, и так же автоматически файловая система переходит к работе с FAT2, если прочитать FAT1 не удается. Однако сравнение содержимого таблиц не производится, и если они различаются, то определить, какая из них «правильная», можно только «методом дедукции».

Рис. 3.6. Пример распределения пространства раздела

Корневой каталог содержит описание записанных в нем файлов (имя, атрибуты, номер первого кластера файла) и, по сути, ничем не отличается от любого другого каталога (папки), созданного на диске. Особое внимание к корневому каталогу в FAT32 можно считать традицией, унаследованной от предыдущих версий файловой системы (FAT12 и FAT16).

Корневой каталог в FAT32, в отличие от ее предшественницы FAT16, может располагаться не «впритык» к FAT2, а в произвольной позиции области данных. Ссылка на номер первого кластера корневого каталога хранится в загрузочной записи раздела. Благодаря предоставленной «свободе» корневой каталог в FAT32 может при необходимости расширяться (в FAT16 его размер фиксирован и он не может содержать более 512 записей).

Из всего сказанного выше следует вывод, весьма важный с точки зрения проблемы сохранения и восстановления данных: создание нескольких логических устройств даже при наличии единственного физического диска позволяет повысить надежность хранения данных. Разумеется, если вы знаете, как именно использовать такую возможность.

Настраиваемые параметры FAT32

При форматировании раздела или логического диска под файловую систему FAT32 пользователь может выбирать значение размера кластера. Этот параметр весьма важен не только с точки зрения рационального использования пространства диска, но и с точки зрения эффективности операций по восстановлению данных.

Дело в том, что успешность восстановления данных существенно зависит от соотношения размера кластера и среднего размера записываемых на диск файлов. Если выбрать размер кластера, примерно равный среднему размеру файлов (с некоторым запасом), то велика вероятность того, что файл будет «умещаться» в одном кластере. Восстановить такой файл значительно проще, чем состоящий из десятка кластеров, разбросанных по всему диску.

С другой стороны, чем больше размер кластера, тем сложнее файловой системе отыскать на диске свободный участок, достаточный для размещения непрерывной цепочки кластеров. Соответственно увеличение размера кластера повышает вероятность быстрой фрагментации диска. Поэтому кластеры большого размера целесообразно использовать для таких дисков (разделов), на которые предполагается записывать редко изменяемые файлы большого размера, например файлы с мультимедийными (видео– или аудио-) данными.

Чтобы оценить возможные потери дискового пространства для различных размеров кластера, можно воспользоваться утилитой, которая входит в состав программы Norton PartitionMagic (подробнее о ней рассказано в следующем разделе, «Инструменты для работы с разделами дисков»). Утилита, о которой идет речь, позволяет изменить размер кластера выбранного раздела, но предварительно предлагает оценить выбранное решение (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Влияние размера кластера на потери дискового пространства

Хранение данных в файловой системе NTFS

Файловая система NTFS (New Technology File System) была разработана для операционной системы Windows NT, а ее обновленные версии используются в ОС Windows 2000/XP.

Поскольку в качестве «посредника» при работе с жестким диском NTFS использует все ту же BIOS, то физическая структура диска для нее безразлична.

А вот логическая структура диска, которая необходима NTFS для корректной работы, принципиально отличается от используемой файловыми системами из семейства FAT.

Все особенности NTFS обусловлены тем, что она изначально разрабатывалась как система повышенной надежности, предназначенная для использования в корпоративных (многопользовательских) системах. Соответственно, реализованные в ней технические решения направлены на повышение защищенности данных от несанкционированного доступа и на обеспечение отказоустойчивости системы. Кроме того, в ней учтены потребности работы с большими объемами данных. Учтена в NTFS также особенность организации вычислений в операционных системах семейства NT, основанная на понятии потока (stream) и на объектно-ориентированной идеологии. В частности, файл рассматривается в NTFS как объект с некоторым набором атрибутов. Например, имя файла – это его атрибут, содержимое файла – это также его атрибут. Приложение, работающее с файлом, может создавать для него любые дополнительные атрибуты.