Восстановление данных

Гультяев Алексей Константинович

В конфигурации компьютера может иметься несколько загрузочных разделов (например, один – для загрузки Windows 98, второй – для загрузки Windows XP, третий – для загрузки Linux).

Чтобы BIOS могла определить, с какого именно раздела должна выполняться загрузка при включении компьютера, используется признак активности раздела.

Активный раздел – основной раздел, с которого производится загрузка ОС при включении компьютера. Признак активности устанавливается для раздела при его создании, но может быть впоследствии установлен для другого раздела.

Теперь

несколько слов о том, как организована и где хранится информация о созданных разделах.

На этапе разбиения диска на разделы в первый сектор диска (цилиндр 0, головка 0, сектор 1) записывается служебная информация, которая, собственно, и делает возможным дальнейшее применение диска «по назначению»:

в начало сектора помещается так называемая главная загрузочная запись – Master Boot Record (MBR). Она содержит программу начальной загрузки BIOS (ROM Bootstrap routine), которая считывает и загружает в оперативную память первый физический сектор активного раздела диска, называемый загрузочным сектором (Boot Sector);

после MBR, начиная с адреса 1BE (в шестнадцатеричном коде), создается таблица разделов (Partition Table), состоящая из 4 строк по 16 байт каждая (вот с чем связано ограничение в 4 основных раздела). Каждая запись в таблице разделов содержит адрес начала и размер раздела на жестком диске, а также информацию о том, является ли раздел активным.

В свою очередь, каждый раздел (кроме дополнительного) также имеет в своем составе служебную область, в которую обязательно входит загрузочная запись раздела – Boot Record (BR). Загрузочные записи логических дисков, входящих в состав дополнительного раздела, помещаются в каждый из них.

Загрузочная запись раздела (и логического диска) располагается в его первом секторе. Как и MBR, она содержит программу загрузки. Только в данном случае имеется в виду загрузка ОС, установленной на данном диске. Если диск не является системным, то при попытке загрузиться с него программа загрузки выдаст сообщение об ошибке.

Кроме того, в BR логического диска имеется своя (дополнительная) таблица разделов, EPT (Extended Partition Table). Если дополнительный раздел содержит несколько логических дисков, то EPT каждого логического диска (кроме последнего) содержит ссылку на EPT следующего логического диска.

Состав других компонентов, относящихся к служебной области раздела (логического диска), зависит от типа файловой системы, под которую он отформатирован.

Хранение данных в файловой системе FAT32

Файловая система FAT32 предназначена для хранения данных на жестких дисках и поддерживается операционными системами Windows 98/ME, Windows 2000/XP и Windows 2000/2003 Server. Структура FAT32 унаследована ею от файловой системы FAT, применявшейся в MS DOS.

Логическая структура диска в FAT32

Аббревиатура FAT означает File Allocation Table (таблица размещения файлов). Эта таблица хранит информацию о папках и файлах, имеющихся на жестком диске, и является одним из основных компонентов файловой системы. Число 32 указывает на разрядность чисел, используемых для нумерации

элементов данных на диске. Очевидно, что чем «длиннее» число, тем большее количество элементов данных можно пронумеровать с его помощью. Теоретически FAT32 может работать с томами емкостью 2 Тбайт.

К служебным компонентам FAT32 относятся:

загрузочная запись раздела – Boot Record (BR);

таблица размещения файлов (FAT);

корневой каталог.

После служебной области располагается область данных (рис. 3.5).

ПРИМЕЧАНИЕ

В секторе под номером 6 (от начала раздела с файловой системой FAT32) хранится резервная копия загрузочной записи раздела. В других версиях файловой системыFAT типа FAT12 и FAT16 резервная копия BR отсутствует.

Рис. 3.5. Логическая структура раздела файловой системы FAT32

Таблица размещения файлов (FAT), которая дала название целому семейству файловых систем, хранит сведения о распределении файлов по кластерам из области данных. Ее структура достаточно проста: таблица содержит однотипные ячейки по числу кластеров в области данных раздела. Содержимое каждой ячейки определяет, занят ли соответствующий кластер или свободен. Если кластер занят (то есть выделен под какой-либо файл), то в ячейке хранится ссылка на следующий кластер, отданный этому файлу. В ячейке, соответствующей последнему кластеру файла, записывается признак конца файла (EOF – End Of File, «конец файла»).

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».