Организация информации на жестком диске

      При получении команды на удаление файла DOS производит проверку на наличие файла по указанному пути и его атрибутов аналогично приведенному ранее. После того, как DOS убедиться в возможности удаления требуемого файла, она просматривает цепочку элементов FAT, так как это было показано при чтении файла, но производит не чтение соответствующих кластеров, а освобождение элементов FAT, то есть запись в них значения 0000h. Таким образом, физически файл с диска не удаляется, а очищается только информация о его расположении. После освобождения всех элементов FAT, соответствующих удаляемому файлу, DOS помечает элемент каталога этого файла как удаленный - заносит в первый байт записи соответствующего элемента каталога значение E5h (таким образом, элемент каталога также физически не удаляется, а только изменяется первый символ в имени файла).

      Действия, которые выполняет DOS при изменении файла, следуют из описанных операций чтения, записи и удаления файла. При этом DOS обновляет FAT при каждом изменении дискового файла, а каталог - по окончании работы с файлом.

      Как видно из приведенного материала, DOS модифицирует информацию в FAT и каталоге независимо друг от друга. Поэтому, если в процессе работы с файлом произошел сбой (например, произошла перезагрузка компьютера), информация в каталоге может не совпадать с информацией в FAT. Кроме того, при сбоях, могут быть неправильно записаны цепочки элементов в FAT. Привести информацию на диске к правильному виду, к сожалению, зачастую с потерей некоторых данных, можно при помощи стандартных утилит DOS (CHKDSK, SCANDISK) или программ сторонних фирм.

      Вообще, для нормальной и наиболее производительной работы диска, необходимо периодически его проверять и приводить информацию в порядок. Для этого можно использовать как стандартные утилиты DOS, так и программы сторонних фирм, но в последнем случае необходимо быть максимально осторожным.

      Как было указано ранее, при помощи стандартных утилит DOS CHKDSK и SCANDISK можно проверить состояние файловой и исправить обнаруженные ошибки. Но утилита SCANDISK имеет еще одну полезную функцию - проверка поверхности диска. DOS отмечает сбойные кластеры, записывая в соответствующие им элементы FAT значение FFF7h, только при первом форматировании дика (то есть когда на нем еще не было создано логической структуры) или если при форматировании диска с уже имеющейся логической структурой не было задано "быстрое" форматирование. В случае же обнаружения сбойного кластера при записи файла на диск (например, при операции записи с проверкой - ключ VERIFY в положении ON), DOS просто ищет другой свободный кластер, при этом, не делая никаких отметок для сбойного. Но может быть ситуация, когда проверка записи не производиться или кластер находился в таком пограничном состоянии, которое позволило произвести правильную запись, но не гарантирует правильного чтения. В таком случае может быть утеряна информация. Для того чтобы избежать таких ситуаций и проверить поверхность диска на сбойные кластеры без переформатирования диска, можно использовать утилиту SCANDISK.

      Еще одна полезная утилита DOS - DEFRAG, которая позволяет произвести дефрагментацию диска. Наибольшая производительность при работе с дисковыми файлами достигается, если они расположены в смежных кластерах (элементы FAT идут подряд). Это касается и свободного пространства. При большом количестве операций записи/чтения файлы становятся сильно дефрагментированными (кластеры, относящиеся к одному файлу, расположены в разных местах диска), что приводит к замедлению работы DOS с диском. Для исправления этой ситуации и предназначена утилита дефрагментации.

3.3. Альтернативы форматированию высокого уровня DOS.

      Формат низкого уровня наносит контроллер (или производитель), поэтому операционная система изменить его не может. BIOS считывает таблицу разделов, поэтому она должна быть одинаковой, независимо от инсталлированной на диске операционной системы. Формат высокого уровня проводит внутри каждого раздела операционная система, использующая этот раздел, поэтому его форма варьируется в различных операционных системах. Кратко рассмотрим основные отличия файловых систем распространенных операционных систем от файловой системы DOS.

3.3.1. Система UNIX.

      Система UNIX осуществляет форматирование высокого уровня совсем не так, как DOS, поэтому раздел UNIX совершенно "непонятен" DOS. Но некоторые реализации UNIX позволяют присоединять логические тома DOS к своей файловой системе. Приведем несколько отличий большинства реализаций UNIX от DOS.

      UNIX определяет области на диске в терминах блоков и групп. Эти области аналогичны секторам и кластерам, но UNIX контролирует их на ошибки ЕСС в каждой операции считывания или записи. При появлении ошибки данные автоматически перемещаются в новое место. Следовательно, при форматировании раздела приходится выделять запасные дорожки. Выполняя программу форматирования, система UNIX предлагает число запасных дорожек с учетом емкости раздела.

        UNIX отдельно следит за дисковым пространством, занятым файлами каждого пользователя системы. Каждый пользователь ограничен числом файлов и числом мегабайтов независимо от других пользователей.

        UNIX определяет для файла больше атрибутов, например различные разрешения и привязки нескольких имен файлов к одним и тем же данным.

        UNIX определяет для файлов "грязный" бит. Если файл почему-то неправильно записан на диск или его элемент каталога неправильно модифицирован, система отмечает этот факт и требует при следующем запуске системы выполнить эквивалент программы CHKDSK.

3.3.2. OS/2 и HPFS.

      OS/2 может заставить свои диски выглядеть, как диски DOS, что позволяет ей разделять такие диски или разделы с DOS. Она может также распределять дисковое пространство, пользуясь высокопроизводительной файловой системой (HPFS), которая совершенно несовместима с FAT. Можно организовать некоторые накопители с форматом FAT, а другие - с форматом HPFS, что позволяет DOS обращаться к первым накопителям при перезагрузке компьютера с DOS. Далее приведены отличия раздела HPFS от обычного раздела DOS.

      Раздел HPFS не имеет таблиц FAT. Информация о каталоге "разбросана" по нескольким местам диска, поближе к расположению файлов. При этом уменьшаются перемещения головок между файлами и описывающими их элементами каталога. Новый формат каталога позволяет применять длинные имена файлов (до 255 символов).

      Файловая система HPFS распределяет дисковое пространство секторами (больше нет многосекторных кластеров с их результирующей неэффективностью). К сожалению, средства контроля целостности данных и перемещения их в безопасное место отсутствуют. Раздел HPFS может быть огромным, т. е. его максимальная логическая емкость может быть действительно большой. OS/2 использует BIOS, поэтому INT 13h ограничивает раздел до максимальной физической емкости в 504 Мб или 8 Гбайт в зависимости от выбранного способа "обмана". OS/2 значительно расширяет понятие атрибутов файла. Система HPFS интенсивно использует кэширование диска, включая кэширование с отложенной записью, но это средство оказывается рискованным. Если выключить питание (в случае аварии сети или "зависания" компьютера) до записи информации на диск, файлы не обновляются правильно. Для защиты от катастрофы OS/2 следит за состоянием дискового кэша и извещает вас об ошибке при следующей загрузке OS/2.

3.3.3. Windows NT и HTFS.

      Windows NT сможет считывать и записывать файлы в логическом томе с FAT, логическом томе HPFS или в своих новых томах NTFS.

      Файловая система NTFS включает большинство достоинств HPFS OS/2, файловой системы UNIX и обладает новыми возможностями. Система NTFS рассчитана на обеспечение максимальной целостности файлов, поэтому в ней имеются средство горячего ремонта UNIX и модель транзакций, обеспечивающие либо запись всего файла, либо ничего. NTFS, как UNIX и OS/2, расширяет понятие атрибутов файла, широко используя различные средства распределения доступа и защиты.

3.3.4. Система NetWare.

      Система NetWare фирмы Novell в силу нескольких причин использует для файловых серверов специальный формат. Наличие особого формата позволило фирме Novell оптимизировать использование диска для специальных целей и обеспечить защиту файлов.

      NetWare при обращении к файлам, находящимся в серверах, требует паролей и прав доступа. Такая защита оправдана тем, что не разрешает загрузить ПК сервера с гибкого диска DOS, а затем воспользоваться стандартными командами DOS для считывания или копирования файлов жесткого диска. Благодаря уникальному форматированию высокого уровня системы NetWare для файлового сервера невозможно провести загрузку с диска DOS для доступа к файлам.

      Система NetWare известна своей программой COMPSURF. Стандартная процедура инициализации NetWare проводит вас через все этапы подготовки жесткого диска, - от форматирования низкого уровня до форматирования высокого уровня с организацией разделов между ними. Эта процедура дает повод некоторым считать, что фирма Novell осуществляет все уровни подготовки диска специальным образом.

      Фактически это не так. Система NetWare просто скрывает от вас большинство этапов. Конечно, вначале она просит контроллер выполнить обычное форматирование низкого уровня. Затем программа COMPSURF проверяет диск как расширение обычных тестов контроллера, после форматирования низкого уровня. Большое число тестов гарантирует NetWare обнаружение всех плохих участков в жестких дисках сервера. Программа COMPSURF организует разделы для NetWare аналогично программе SpinRite для логического тома DOS, по крайней мере, в части тестирования целостности диска. Основное отличие связано с тем, что COMPSURF осуществляет это до помещения данных на диск.

      Наконец, начиная с версии NetWare З.х, фирма Novell заменила программу COMPSURF новой процедурой Surfase Test (в меню Disk Options программы INSTALL). Эта процедура позволяет пользователю выполнить неразрушающий тест поверхности в любое время. Единственное требование - сначала диск необходимо отсоединить от сети.

      После окончания тестирования вновь форматированного диска процедура инсталлирования NetWare создает стандартную таблицу разделов и проводит форматирование высокого уровня - это единственная уникальная для NetWare часть.

3.3.5. Windows 95, Windows 98.

      Операционные системы Windows 95 и Windows 98 полностью поддерживают организацию разделов и файловую систему DOS. Windows 95 и Windows 98 используют немного видоизмененную файловую систему DOS FAT16, называемую VFAT (Virtual File Allocation Table). Изменения касаются в основном возможности использования длинных имен файлов (до 255 символов), при этом в названия файлов можно включать больший диапазон символов. Для DOS VFAT выглядит, как обычная FAT16, то есть DOS может реализовывать все свои функции в полном объеме - записывать, изменять и читать файлы, даже если они были созданы операционной системой Windows 95(98) и имеют длинные имена. О механизме реализации VFAT будет рассказано ниже.

       Для улучшения работы с диском и возможности организации логических томов размером более 2 Гбайт Windows 95, начиная с OSR 2, и Windows 98 поддерживают файловую систему FAT32. При установке FAT32, раздел или логический том становится недоступным для DOS.

      FAT32 позволяет организовывать логические тома размером больше 2 Гбайт, при этом используется кластер размером 4 Кбайт (то есть 8 секторов), что позволяет более экономно использовать дисковое пространство (об этом было рассказано ранее). Это достигается за счет использования на элемент таблицы FAT четырех байт, вместо двух в FAT16, что позволяет получить 4294967295 элементов FAT. То есть при фиксированном размере кластера в 4 килобайта можно создать логический том объемом до 16 Тбайт.

      Другое отличие FAT32 заключается в изменении структуры записи в каталоге, так как данная файловая система разрабатывалась с учетом использования длинных имен файлов. Кроме того, сняты ограничения на максимальный размер корневого каталога.