Физическая организация данных на диске

То, как представляет себе файловую систему пользователь, имеет мало общего с реальной организацией файловой системы: например, файл представляется целым документом, а на самом деле он разбросан кусочками по всему диску.

Физическая организация файловой системы – это принципы размещения файлов, каталогов и системной информации на реальном устройстве. Разные файловые системы имеют разную физическую организацию.

Основное устройство для хранения файлов – дисковый накопитель -состоит из пакета пластин, каждая из которых покрыта магнитным материалом.

На каждой пластине в двух сторон есть дорожки – tracks – где хранятся данные. Их количество зависит от типа диска. Нумерация дорожек – с внешнего края к центру.

Когда диск вращается, головка считывает или записывает данные с/на дорожку. Головки перемещаются над диском дискретными шагами, с дорожки на дорожку. Запись осуществляется за счет способности головки изменять магнитные свойства дорожки.

Совокупность дорожек одного радиуса – это цилиндр.

Каждая дорожка разбивается на фрагменты – сектора или блоки.

Все дорожки имеют одинаковое количество секторов, куда можно записать одинаковое число байт, меняется только плотность: тем выше, чем ближе к центру.

Физическая организация данных на диске - №1 - открытая онлайн библиотека Физическая организация данных на диске - №2 - открытая онлайн библиотека

Наименьшая адресуемаяединица обмена данными с дисковыми устройствами –сектор.

Чтобы контроллер устройства мог найти нужные данные на диске, ему нужно сказать:

· Номер дорожки

· Номер поверхности

· Номер сектора

Когда читаются данные, они читаются секторами – одновременно читается требуемая информация и избыточная.

ОС оперирует собственной единицей дискового пространства – КЛАСТЕРОМ. Место на диске файлу выделяется кластерами.

Форматирование:

Низкоуровневое форматирование: предшествует использованию диска, на диске отмечаются границы блоков (идентификационная информация). Не зависит от типа ОС.

Высокоуровневое форматирование: разметка диска под конкретный тип файловой системы ОС. Определяется размер кластера, также на диск записывается инфа, необходимая для работы ФС:

· Доступное пространство

· Неиспользуемое пространство

· Границы областей, отведенные под файлы и каталоги

· Информация о поврежденных областях

· Запись на диск загрузчика ОС – проги, начинающей процесс инициализации ОС после включения питания.

Прежде, чем форматировать диск под конкретную ОС, его можно разбить на РАЗДЕЛЫ.

Раздел (логический раздел, логический диск) – непрерывная часть логического диска, представляемая пользователю как логическое устройство. Именно с ними (диск С, Д и тд) – работает пользователь.

Логическое устройство может быть создано на базе нескольких разделов, даже принадлежащих разным физическим дискам (это может быть сделано по-разному для разных целей, пример – RAID-массивы).

На разных логических устройствах (даже одного физического устройства) могут располагаться разные файловые системы.

У всех разделов одного диска:

· Одинаковый размер сектора (низкоуровневое форматирование)

· Но может быть разные размер кластеров.

Система может помечать один раздел как активный (загружаемый) – и использовать его для загрузки ОС, а другие юзать только для данных.