Organizacja zapisu danych na dysku

Organizacja Organizacja zapisu danych na zapisu danych na

dyskudysku

2

Sposoby organizacji Sposoby organizacji danychdanych

Sposób organizacji danych mówi nam o Sposób organizacji danych mówi nam o formacie zapisu danych na nośnikach lub formacie zapisu danych na nośnikach lub przesyłanych pomiędzy różnymi miejscami. przesyłanych pomiędzy różnymi miejscami. Najlepszym przykładem niewidocznej dla Najlepszym przykładem niewidocznej dla użytkownika organizacji danych jest użytkownika organizacji danych jest umieszczenie ich na dysku twardym. W umieszczenie ich na dysku twardym. W skrócie organizacja danych oznacza sposób skrócie organizacja danych oznacza sposób przechowywania lub przesyłania informacji przechowywania lub przesyłania informacji uzgodniony przez wszystkie korzystające z uzgodniony przez wszystkie korzystające z tych danych strony. Sposób ten zapewnia, iż tych danych strony. Sposób ten zapewnia, iż każda ze stron odczyta te dane w każda ze stron odczyta te dane w jednoznaczny (taki sam) sposób niezależnie jednoznaczny (taki sam) sposób niezależnie od miejsca i kraju.od miejsca i kraju.

3

Sposoby adresowania danych Sposoby adresowania danych na dyskuna dysku

CHS (cylinder, head, sector) CHS (cylinder, head, sector) LBA (Logical Block LBA (Logical Block

Adressing) Adressing) MZR (Multiple Zone MZR (Multiple Zone

Recording) Recording)

4

Sposoby adresowania danych c.d.Sposoby adresowania danych c.d.

5


CHSCHS (ang. (ang. Cylinder-Head-SectorCylinder-Head-Sector, czyli cylinder-, czyli cylinder-głowica-sektor) jest metodą adresowania danych na głowica-sektor) jest metodą adresowania danych na dysku twardym.dysku twardym.

Każdy dysk twardy zawiera talerze i głowice do Każdy dysk twardy zawiera talerze i głowice do odczytu i zapisu. odczytu i zapisu. GłowiceGłowice znajdują się po obydwu znajdują się po obydwu stronach talerza tzn. jeżeli dysk zawiera 2 talerze stronach talerza tzn. jeżeli dysk zawiera 2 talerze to posiada 4 głowice. Każdy talerz podzielony jest to posiada 4 głowice. Każdy talerz podzielony jest na ścieżki. Wartość na ścieżki. Wartość cylindrówcylindrów określa liczbę określa liczbę ścieżek znajdujących się po każdej ze stron talerza. ścieżek znajdujących się po każdej ze stron talerza. Pojedynczy Pojedynczy cylindercylinder jest więc zbiorem ścieżek jest więc zbiorem ścieżek będących jedna nad drugą (jest ich tyle samo co będących jedna nad drugą (jest ich tyle samo co głowic). Wartość głowic). Wartość sektorówsektorów określa liczbę sektorów określa liczbę sektorów w każdym cylindrze, każdy sektor zawiera w każdym cylindrze, każdy sektor zawiera 512512 bajtówbajtów..

6


LBALBA (ang. Logical Block Addressing) - metoda (ang. Logical Block Addressing) - metoda obsługi dysku twardego przez system operacyjny.obsługi dysku twardego przez system operacyjny.

Dla pokonania granicy 528 MB standard EIDE Dla pokonania granicy 528 MB standard EIDE wykorzystuje metodę LBA, która powoduje wykorzystuje metodę LBA, która powoduje przenumerowanie wszystkich sektorów, tzn. przenumerowanie wszystkich sektorów, tzn. dokonuje tzw. translacji adresów, czyli zamiany dokonuje tzw. translacji adresów, czyli zamiany rzeczywistych numerów głowicy, cylindra i rzeczywistych numerów głowicy, cylindra i sektora na ich logiczny odpowiednik; odpada więc sektora na ich logiczny odpowiednik; odpada więc skomplikowana adresacja za pomocą skomplikowana adresacja za pomocą cylindrów, głowic i sektorów (ang.Cylinder Head (ang.Cylinder Head Sector) (CHS). Metoda ta funkcjonuje w każdym Sector) (CHS). Metoda ta funkcjonuje w każdym systemie operacyjnym oprócz systemie operacyjnym oprócz

DOS-a.DOS-a.

7


MZRMZR (ang. (ang.Multiple Zone RecordingMultiple Zone Recording, czyli , czyli nagrywanie wieloma strefami) - technika nagrywanie wieloma strefami) - technika formatowania i określania lokacji sektorów formatowania i określania lokacji sektorów danych na fizycznej przestrzeni takich nośników danych na fizycznej przestrzeni takich nośników magnetycznych, jak na przykład dysk twardy. magnetycznych, jak na przykład dysk twardy.

W klasycznym modelu dysku twardego, opartym o W klasycznym modelu dysku twardego, opartym o adresację adresację CHS, dane zapisywane są wzdłuż , dane zapisywane są wzdłuż cylindrycznych ścieżek. Każda ścieżka zawiera w cylindrycznych ścieżek. Każda ścieżka zawiera w sobie fragmenty, należące do dokładnie takiej sobie fragmenty, należące do dokładnie takiej samej liczby sektorów. Jest to jednak negatywne samej liczby sektorów. Jest to jednak negatywne zjawisko, ponieważ - przy takiej samej ilości zjawisko, ponieważ - przy takiej samej ilości bajtów zapisanych w określonym sektorze, na zapisanych w określonym sektorze, na wyznaczonej ścieżce - zewnętrzne obszary dysku wyznaczonej ścieżce - zewnętrzne obszary dysku nie są w pełni wykorzystane. Zawierają one taką nie są w pełni wykorzystane. Zawierają one taką samą ilość danych, jak obszary bliższe środkowi samą ilość danych, jak obszary bliższe środkowi nośnika, a przecież są od nich znacznie dłuższe.nośnika, a przecież są od nich znacznie dłuższe.

8

Dyskowy System plikówDyskowy System plików

System plików to jeden z System plików to jeden z fundamentów systemu operacyjnego. fundamentów systemu operacyjnego. Odpowiada za sposób nazywania, Odpowiada za sposób nazywania, przechowywania i organizowania przechowywania i organizowania danych na nośnikach pamięci danych na nośnikach pamięci masowych. masowych.

9

System plików c.d.System plików c.d.

Innymi słowami Innymi słowami system plikówsystem plików to sposób, w to sposób, w jaki komputer organizuje dane zapisywane jaki komputer organizuje dane zapisywane na dysku twardym. Dotyczy to dwóch na dysku twardym. Dotyczy to dwóch głównych rzeczy - wielkości jednostek głównych rzeczy - wielkości jednostek alokacji oraz metody, według której alokacji oraz metody, według której komputer będzie później odnajdował pliki komputer będzie później odnajdował pliki zapisane na dysku twardym. zapisane na dysku twardym. Najpopularniejsze systemy plików to FAT16 Najpopularniejsze systemy plików to FAT16 (stosowany w MS-DOS, Windows 95/98 i (stosowany w MS-DOS, Windows 95/98 i Windows NT), FAT32 (Windows 95 OSR2 i Windows NT), FAT32 (Windows 95 OSR2 i Windows 98) oraz NTFS (Windows NT). Windows 98) oraz NTFS (Windows NT). Jedynym wspólnym systemem plików dla Jedynym wspólnym systemem plików dla Windows jest FAT16.Windows jest FAT16.

10


Pierwsze systemy operacyjne Microsoftu Pierwsze systemy operacyjne Microsoftu wykorzystywały system plików FAT12 oraz wykorzystywały system plików FAT12 oraz FAT16. Dla DOS-u 5.0 czy 6.0 FAT był FAT16. Dla DOS-u 5.0 czy 6.0 FAT był wystarczająco funkcjonalny i wydajny, ale w wystarczająco funkcjonalny i wydajny, ale w miarę rozwoju technologii informatycznych miarę rozwoju technologii informatycznych stawał się balastem dla systemu stawał się balastem dla systemu operacyjnego. Dobrą tego ilustracją jest operacyjnego. Dobrą tego ilustracją jest obsługa nazw plików. Standard, w którym obsługa nazw plików. Standard, w którym nazwa mogła zawierać maksymalnie osiem nazwa mogła zawierać maksymalnie osiem znaków plus trzy znaki rozszerzenia (8.3), znaków plus trzy znaki rozszerzenia (8.3), przeszkadzał szczególnie w systemach przeszkadzał szczególnie w systemach "okienkowych". "okienkowych".

11


W Windows 95 (OSR 2) rozbudowano W Windows 95 (OSR 2) rozbudowano możliwości systemu plików przez możliwości systemu plików przez dodanie obsługi FAT32, który dodanie obsługi FAT32, który "zadomowił się" we wszystkich "zadomowił się" we wszystkich następcach Windows 95, obsługuje go następcach Windows 95, obsługuje go również Windows XP. również Windows XP.

12


W latach 90. Microsoft wprowadził podział W latach 90. Microsoft wprowadził podział systemów operacyjnych na dwie oddzielnie systemów operacyjnych na dwie oddzielnie rozwijane grupy. Pierwszą były systemy rozwijane grupy. Pierwszą były systemy przeznaczone do zastosowań domowych.przeznaczone do zastosowań domowych.

Drugą grupę stanowiły systemy Drugą grupę stanowiły systemy przeznaczone do firm. Zapoczątkował je przeznaczone do firm. Zapoczątkował je Windows NT. Produkty do przedsiębiorstw Windows NT. Produkty do przedsiębiorstw muszą spełniać zdecydowanie wyższe muszą spełniać zdecydowanie wyższe wymagania i dlatego powstał projekt wymagania i dlatego powstał projekt nowego rozwiązania. W 1993 roku pojawił nowego rozwiązania. W 1993 roku pojawił się NT 3.1, który zawierał system plików się NT 3.1, który zawierał system plików NTFS (New Techology File System). NTFS (New Techology File System).

13


W Windows XP Microsoft połączył W Windows XP Microsoft połączył linie produktów do firm z linią linie produktów do firm z linią systemów domowych. XP Home systemów domowych. XP Home oraz Professional mają te same oraz Professional mają te same fundamenty, pochodzące z Windows fundamenty, pochodzące z Windows NT i oba systemy obsługują FAT i NT i oba systemy obsługują FAT i NTFS.NTFS.

14


Windows XP obsługuje cztery systemów Windows XP obsługuje cztery systemów plików: FAT (wersje FAT12, FAT16, plików: FAT (wersje FAT12, FAT16, FAT32), NTFS, CDFS oraz UDF.FAT32), NTFS, CDFS oraz UDF.

Windows automatycznie dobiera wersję Windows automatycznie dobiera wersję systemu plików do rozmiaru systemu plików do rozmiaru formatowanej partycji lub formatowanej partycji lub formatowanego nośnika, np. dyskietki formatowanego nośnika, np. dyskietki oraz woluminy mniejsze niż 16 MB są oraz woluminy mniejsze niż 16 MB są automatycznie formatowane w systemie automatycznie formatowane w systemie FAT12. Partycje do 2 GB są formatowane FAT12. Partycje do 2 GB są formatowane w systemie FAT16, a te, których rozmiar w systemie FAT16, a te, których rozmiar mieści się w zakresie od 2 GB do 32 GB, mieści się w zakresie od 2 GB do 32 GB, w systemie FAT32. w systemie FAT32.

15


Podstawowym i zalecanym systemem Podstawowym i zalecanym systemem plików Windows XP jest NTFS, często plików Windows XP jest NTFS, często jedyny, który można wybrać, jedyny, który można wybrać, korzystając z dostępnych narzędzi do korzystając z dostępnych narzędzi do zarządzania dyskami. zarządzania dyskami.

W XP wbudowano ograniczenie, które W XP wbudowano ograniczenie, które nie pozwala na sformatowanie partycji nie pozwala na sformatowanie partycji w systemie FAT w wypadku w systemie FAT w wypadku woluminów liczących ponad 32 GB. woluminów liczących ponad 32 GB.

Jednym ze sposobów zmiany tego faktu Jednym ze sposobów zmiany tego faktu jest formatowanie dysku poleceniem jest formatowanie dysku poleceniem FORMAT z parametrem /FS. FORMAT z parametrem /FS.

16


W celu odczytania danych z płyt CD i W celu odczytania danych z płyt CD i DVD obsługiwane są systemy CDFS DVD obsługiwane są systemy CDFS oraz UDF. Pierwszy jest starszy, a jego oraz UDF. Pierwszy jest starszy, a jego główne ograniczenia to maksymalnie główne ograniczenia to maksymalnie 64-znakowe nazwy plików oraz 64-znakowe nazwy plików oraz najwyżej ośmiopoziomowa struktura najwyżej ośmiopoziomowa struktura zagnieżdżeń folderów. UDF jest zagnieżdżeń folderów. UDF jest nowszym standardem. To za jego nowszym standardem. To za jego pomocą można odczytać dane z płyt pomocą można odczytać dane z płyt DVD, pozwala również na dłuższe DVD, pozwala również na dłuższe nazwy plików i głębszą strukturę nazwy plików i głębszą strukturę folderów. folderów.

17

Podstawy działania FATPodstawy działania FAT

W celu uzyskania dostępu do danych W celu uzyskania dostępu do danych posługuje się tablicą alokacji plików posługuje się tablicą alokacji plików oraz wpisami katalogowymi. oraz wpisami katalogowymi. Zawartość tych elementów informuje Zawartość tych elementów informuje Windows, gdzie znajduje się plik, Windows, gdzie znajduje się plik, który chcesz odczytać lub który chcesz odczytać lub zmodyfikować. zmodyfikować.

18


Tablica alokacji plików Tablica alokacji plików FATFAT (ang. (ang. File File Allocation TableAllocation Table ) to lista wszystkich ) to lista wszystkich jednostek alokacji woluminu. Każda jednostek alokacji woluminu. Każda jednostka ma przypisany jeden z jednostka ma przypisany jeden z czterech stanów: czterech stanów: nieużywanynieużywany, , klaster zajętyklaster zajęty przez plikprzez plik, , klaster klaster uszkodzonyuszkodzony i i ostatni klasterostatni klaster plikupliku. . Klastry woluminu FAT mają logiczne Klastry woluminu FAT mają logiczne numery. Ponieważ uszkodzenie numery. Ponieważ uszkodzenie struktury tablicy alokacji plików struktury tablicy alokacji plików może skutecznie uniemożliwić może skutecznie uniemożliwić dostęp do danych, system FAT dostęp do danych, system FAT przechowuje dwie kopie tablicy. przechowuje dwie kopie tablicy.

19


Każdy utworzony plik lub folder otrzymuje Każdy utworzony plik lub folder otrzymuje oddzielny, oddzielny, 32-bajtowy wypis32-bajtowy wypis z takimi z takimi informacjami, jak informacjami, jak nazwanazwa, , opis atrybutówopis atrybutów, , data i czas utworzeniadata i czas utworzenia, , data ostatniego data ostatniego dostępudostępu, , identyfikator pierwszego klastraidentyfikator pierwszego klastra i i rozmiar plikurozmiar pliku. Po utworzeniu nowego . Po utworzeniu nowego dokumentu, np. cos.txt, system doda dokumentu, np. cos.txt, system doda wpis z wymienionymi wyżej danymi. Jeśli wpis z wymienionymi wyżej danymi. Jeśli założysz folder, wpis będzie bardzo założysz folder, wpis będzie bardzo podobny. Katalogi są rozróżniane według podobny. Katalogi są rozróżniane według ustawionego odpowiedniego atrybutu. ustawionego odpowiedniego atrybutu. Jedną z ważniejszych informacji w opisie Jedną z ważniejszych informacji w opisie pliku jest adres pierwszego zajmowanego pliku jest adres pierwszego zajmowanego przez niego klastra. przez niego klastra.

20


21

Atrybuty plikówAtrybuty plików

-Pliki „tylko – do – odczytu”-Pliki „tylko – do – odczytu”

Ani system Windows 95, ani system MS-DOS Ani system Windows 95, ani system MS-DOS nie pozwolą usunąć ani zmodyfikować treści nie pozwolą usunąć ani zmodyfikować treści pliku z atrybutem tylko do odczytu. Takie pliku z atrybutem tylko do odczytu. Takie pliki są chronione przed zmianami, nie pliki są chronione przed zmianami, nie można ich edytować bez uprzedniego można ich edytować bez uprzedniego usunięcia atrybutu tylko do odczytu. Jeżeli usunięcia atrybutu tylko do odczytu. Jeżeli istnieje szczególnie cenny plik, na przykład istnieje szczególnie cenny plik, na przykład ważna kopia zapasowa czy program, którego ważna kopia zapasowa czy program, którego nie wolno zmienić ani usunąć, to warto nie wolno zmienić ani usunąć, to warto włączyć jego atrybut tylko do odczytu. Wtedy włączyć jego atrybut tylko do odczytu. Wtedy żaden inny program nie będzie mógł zmienić żaden inny program nie będzie mógł zmienić jego treści ani usunąć go z dysku.jego treści ani usunąć go z dysku.

22


-Pliki z atrybutem „ukryty”-Pliki z atrybutem „ukryty”

Ukrytego pliku nie widać w listach Ukrytego pliku nie widać w listach pokazywanych przez Eksplorator i polecenia pokazywanych przez Eksplorator i polecenia systemu operacyjnego MS-DOS. Czasem systemu operacyjnego MS-DOS. Czasem ukrywa się pliki systemowe i szczególnie ukrywa się pliki systemowe i szczególnie ważne programy obsługi urządzeń, do których ważne programy obsługi urządzeń, do których powinny mieć dostęp jedynie odpowiednio powinny mieć dostęp jedynie odpowiednio przeszkolone osoby. Kiedy indziej pliki ukryte przeszkolone osoby. Kiedy indziej pliki ukryte zawierają istotne dane, które nie powinny być zawierają istotne dane, które nie powinny być widoczne dla przeciętnego użytkownika. widoczne dla przeciętnego użytkownika. Chociaż ukrycie pliku nie chroni go całkowicie Chociaż ukrycie pliku nie chroni go całkowicie przed dostępem niepowołanych osób, nazwa przed dostępem niepowołanych osób, nazwa tego pliku nie pojawia się w zwykłych tego pliku nie pojawia się w zwykłych wykazach plików. wykazach plików.

23


-Pliki z atrybutem „systemowy”-Pliki z atrybutem „systemowy”

Pliki systemowe to ukryte pliki z Pliki systemowe to ukryte pliki z atrybutem „ tylko-do-odczytu”, które atrybutem „ tylko-do-odczytu”, które system WINDOWS system WINDOWS Wykorzystuje do własnych potrzeb. W Wykorzystuje do własnych potrzeb. W żadnym wypadku nie należy usuwać żadnym wypadku nie należy usuwać pliku systemowego – taka operacja może pliku systemowego – taka operacja może uniemożliwić uruchamianie jakiegoś uniemożliwić uruchamianie jakiegoś programu. Można jednak usunąć atrybut programu. Można jednak usunąć atrybut „systemowy” na czas oglądania „systemowy” na czas oglądania zawartości pliku albo jego edycji. zawartości pliku albo jego edycji.

24


-Pliki z atrybutem „archiwalny”-Pliki z atrybutem „archiwalny”

Operacja tworzenia kopii zapasowej pliku Operacja tworzenia kopii zapasowej pliku polega na sporządzeniu jego kopii, którą polega na sporządzeniu jego kopii, którą można przechowywać w bezpiecznym można przechowywać w bezpiecznym miejscu, na innym dysku lub taśmie miejscu, na innym dysku lub taśmie magnetycznej. Kopie zapasowe nazywa się magnetycznej. Kopie zapasowe nazywa się czasem plikami archiwalnymi.czasem plikami archiwalnymi.

25

Podstawy działania NTFSPodstawy działania NTFS

Architektura systemu Architektura systemu NTFSNTFS różni się różni się zdecydowanie od sposobu funkcjonowania zdecydowanie od sposobu funkcjonowania systemu FAT, którego najważniejszą zaletą systemu FAT, którego najważniejszą zaletą jest prostota. To równocześnie jego jest prostota. To równocześnie jego największa wada, bo oznacza ograniczone największa wada, bo oznacza ograniczone możliwości świadczenia dodatkowych usług. możliwości świadczenia dodatkowych usług. W systemie NTFS informacje potrzebne do W systemie NTFS informacje potrzebne do zarządzania danymi są przechowywane w zarządzania danymi są przechowywane w grupie plików systemowych zwanych grupie plików systemowych zwanych plikami metadanychplikami metadanych. .

Są one tworzone w czasie formatowania Są one tworzone w czasie formatowania woluminu. woluminu.

26


Najważniejszym elementem struktury Najważniejszym elementem struktury systemu systemu NTFSNTFS jest tablica jest tablica MFTMFT (Master File Table). To baza danych (Master File Table). To baza danych zapisana również w postaci pliku i zapisana również w postaci pliku i gromadząca informacje o wszystkich gromadząca informacje o wszystkich plikach i folderach plikach i folderach przechowywanych przez wolumin. przechowywanych przez wolumin. Rozmiar rekordu opisującego każdy Rozmiar rekordu opisującego każdy plik wynosi plik wynosi 1 KB1 KB. .

27


Tablica Tablica MFTMFT to główny plik to główny plik metadanych. Oprócz niego NTFS metadanych. Oprócz niego NTFS posługuje się jeszcze dziesięcioma posługuje się jeszcze dziesięcioma innymi plikami systemowymi, w innymi plikami systemowymi, w których gromadzi informacje o których gromadzi informacje o zabezpieczeniach, przydziałach zabezpieczeniach, przydziałach dyskowych, odnalezionych dyskowych, odnalezionych uszkodzonych sektorach itd. Wśród uszkodzonych sektorach itd. Wśród nich jest także dziennik operacji nich jest także dziennik operacji woluminu. Windows wykorzystuje go woluminu. Windows wykorzystuje go do przywracania spójności systemu do przywracania spójności systemu plików po awarii. plików po awarii.

28


Plik MFT jest bardzo ważny dlatego też NTFS wprowadza specjalne zabezpieczenie by nie uległ fragmentacji. Mianowicie rezerwuje on wstępnie jakiś procent przestrzeni dysku by zachować ciągłość wpisywanych do tego pliku danych, więc na czystej partycji NTFS już mamy zajętą przestrzeń pod ten plik dla wpisów które mają się pojawić w przyszłości. Jeżeli pliki skasujemy z partycji NTFS to ich wejścia w pliku MFT są oznaczone jako "wolne" i "do ponownego wykorzystania" ale rozmiar pliku nie spada. Wstępnie rozmiar pliku jest określony proporcjonalnie do rozmiaru partycji jako 12%.

29

Klaster to podstawaKlaster to podstawa

Zarówno FAT, jak i NTFS korzystają z jednostek alokacji powszechnie nazywanych klastrami. Typowe rozmiary klastra to np. 512 bajtów, 4 KB, 16 KB lub 32 KB. Wielkość klastra jest równa wielkości sektora lub stanowi jej wielokrotność. Sektor to jednostka, którą fizyczny dysk wykorzystuje do adresowania danych; z reguły ma 512 bajtów.

30

Klaster to podstawaKlaster to podstawa

Organizacja zapisu danych na dysku

Documents

Transcript of Organizacja zapisu danych na dysku