double arrow

Структура системной области жесткого диска


Все дисковое пространство винчестера состоит из двух частей:

· Небольшой системной области, доступной пользователю при помощи специальных утилит только на стадии создания логической структуры диска или ее изменении;

· Пользовательской области данных.

В самом начале диска (в секторе 0/0/1) находится РТ (Partition Table) - таблица разделов и MBR (Master Boot Record) - главная загрузочная запись.

На следующем треке в первом секторе (секторах, начиная с 0/1/1) расположена ВА (Boot Area) - загрузочная область операционной системы и BR (Boot Record) - загрузочная запись ОС.

Далее на этом же треке расположена 1-я копия FAT (File Allocation Table) - таблица размещения файлов. Сразу за ней - 2-я копия FAT. Размер копии FAT (в секторах) определяется размером раздела диска

После 2-й копии FAT расположены сектора ROOT (Root directory) - корневого каталога, за которыми начинается DA (Data Area) - область данных.

РТ - состоит из 4-х строк, описывающих четыре возможных системных раздела диска (винчестер может обеспечить загрузку до четырех различных операционных систем). Описание каждого раздела диска содержит информацию о типе файловой системы, признаке того, что раздел является загрузочным, о первых и последних головках, дорожках, секторах раздела, количестве секторов смещения начала раздела от начала диска и об общем количестве секторов в разделе.

MBR - находится в том же секторе, что и РТ. Данные в MBR представляют собой машинный код процессора, необходимый для дальнейшей загрузки операционной системы (обнаружение текущего активного системного/загрузочного раздела и передачи ему управления по дальнейшей загрузке системы). В последних двух байтах сектора MBR находится сигнатура 55ААh, которую BIOS может использовать как маску при поиске РТ и MBR.

В соответствии с таблицей разделов, в начале каждого раздела создается загрузочный сектор раздела (boot record), содержащий сведения о файловой системе раздела (название и версия ОС, логические параметры диска, название и параметры файловой системы, размер кластера, длина корневого каталога, общее количество кластеров и т.п.) и программу начальной загрузки.

Программа начальной загрузки должна обнаружить наличие в корневом каталоге раздела файлов поддержки (ntldr, osloader, ntdetect и др.), необходимых для дальнейшей загрузки системы, и передать управление операционной системе.

FAT32 обеспечивает определение местонахождения всех файлов раздела диска в его кластерах. Создается две копии FAT – совпадение копий позволяет судить о целостности таблицы и восстанавливать ее в случае повреждения. Первая строка FAT содержит дескриптор носителя (F8h для жесткого диска). Следующие несколько байт описывают тип FAT, за ними идет сама таблица. FAT создается при форматировании.

Таблица состоит из 32-битных элементов, содержащих либо номер следующего кластера файла, либо специальные коды-признаки: конец файла, пустой кластер, испорченный кластер. Количество элементов FAT соответствует количеству кластеров раздела диска. Из этих элементов образуются цепочки номеров кластеров, описывающих расположение файлов на диске.

ROOT - корневой каталог диска. Содержит записи, описывающие файлы (дескрипторы файлов) в корневом каталоге. Такая запись по структуре очень похожа на строку проводника Windows и описывает имя, тип, дату создания, размер, атрибуты файла и т.п., а также содержит указатель на первый кластер файла.

Каталоги представляют собой сектора, идентичные по структуре корневому каталогу. Каталог, кроме описаний файлов, в самом начале содержит две записи, первая из которых содержит указатель на первый кластер самого каталога, вторая - на первый кластер родительского каталога.

После Root Directory начинается собственно область файлов, где и хранятся все пользовательские данные: операционная система, прикладные и системные программы и файлы, файлы документов.

Файловые системы

Жесткие диски поступают с завода-изготовителя уже отформатированными. Все программы так называемого низкоуровнего форматирования на самом деле не выполняют физического форматирования (разметки) жесткого диска, а только полностью уничтожают содержимое диска (что часто тоже требуется). Различные операционные системы же своими программами форматирования создают лишь логическую структуру диска.

В настоящее время в IBM PC настольных компьютерах наиболее распространены 2 файловые системы - NTFS и FAT32.

FAT32 поддерживает меньшие размеры кластеров, что позволяет более эффективно использовать дисковое пространство.

Файловая система NTFS - улучшенная файловая система, обеспечивающая уровень быстродействия и безопасности, а также дополнительные возможности, недоступные ни в одной версии файловой системы FAT. Например, для обеспечения целостности данных тома в файловой системе NTFS используются стандартные технологии записи и восстановления транзакций. В случае сбоя компьютера целостность файловой системы восстанавливается с помощью файла журнала NTFS и данных о контрольных точках. В операционных системах Windows 2000 и Windows XP файловая система NTFS также обеспечивает такие дополнительные возможности, как разрешения для файлов и папок, шифрование, дисковые квоты и сжатие.

Технология SMART

Идея SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology - технология самоанализа и информирования) заключается в создании механизма предсказания возможного выхода из строя жесткого диска и предотвращения тем самым потери данных. SMART была предложена фирмами COMPAQ и IBM и используется в программе BIOS и в ряде программ под Windows.

Для анализа надежности жесткого диска используются две группы параметров (здесь и далее подразумевается жесткий диск, поддерживающий SMART технологию). Первая характеризует параметры естественного старения жесткого диска:

· количество циклов включения/выключения (старт/стоп);

· количество оборотов двигателя за время работы;

· количество перемещений головок.

Вторая группа параметров уже информирует о текущем состоянии качества накопителя. К этим параметрам относятся:

· высота головки над поверхностью диска;

· скорость обмена данными между дисками и кэш-памятью на диске;

· количество переназначений плохих секторов (когда вместо испорченного сектора подставляется свободный исправный);

· количество ошибок поиска;

· количество операций перекалибровки;

· скорость поиска данных на диске.

Значения всех параметров (как и собственное программное обеспечение накопителя), как правило, хранятся на специальных дорожках диска, невидимых со стороны компьютера или, что бывает значительно реже, в энергонезависимой памяти.

Производители жестких дисков присваивают граничные значения (thresholds) всем параметрам. Если хотя бы один параметр ушел за граничные значения, то накопитель желательно заменить. Механизм наблюдения за накопителем может быть встроен в операционную систему или реализован в виде программы мониторинга диска. Основная идея таких программ - проверка через каждые, например, восемь часов работы поверхности всего диска, выявление секторов, которые могут стать плохими, и перенос информации на резервные нормальные области диска. Понятно, что все эти операции выполняются в паузах (которые составляют до 90% времени работы диска) и никак не снижают производительность компьютера.

Например, фирма Quantum создала для серии своих жестких дисков Fireball технологию Data Protection System (DPS), которая содержит программу диагностики, позволяющую выявить возможные дефекты и во многих случаях устранить их.


Сейчас читают про: