Dosya Sistemi

Dosya Sistemi bir çeşit dokümantasyon yönetim sistemidir. Tipik bir doküman yönetim sisteminde etiketlenmiş rafları ve çekmeceleri olan dolaplar vardır. Bu dolaplara konulan klasörlerde etiketlendirilmiştir. Klasörlerin yerlerini ve işaretlemelerini içeren bir Kayıt Defteri bulunur.

Kağıt üzerindeki bir evrak bir klasöre yerleştirilince dokümanın adı, nereye konulduğu ve ihtiyaç duyulan bazı diğer bilgiler Kayıt Defteri’ne kaydedilir. Bir klasör içindeki dokümanların arasına genelde ayraçlar konulur.

Dokümanlar gönderen, konusu gibi istenilen bazı kriterlere tasnif edilerek uygun klasörlere yerleştirilirler.

Klasörlerde benzer şekilde gruplanabilirler. Bir Dosya Sistemi’nde de benzer bir mantık vardır. Fiziki saklama alanı olarak disk gibi cihazlar kullanılırlar. Biçimlendirme (format) işlemi saklama alanının hazırlanmasını, etiketlendirilmesini ve bir kayıt defterinin oluşturulmasını sağlar.

PC dünyasında değişik tipte saklama cihazları vardır. Sabit Diskler (HDD) en yaygın olarak kullanılandır. Günümüzde Elektronik Sabit Diskler (Solid State Device - SSD) yaygınlaşmaya başlamış olmasına rağmen hala döner plakalı mekanik HDDler hakimiyetini korumaktadır. Bir HDD CD’ye benzeyen plaklardan (CD’ler optik ortamlardır) oluşmaktadır. Veri bu plakların her iki tarafına manyetik kafalar ile yazılıp okunmaktadır. Disk yüzeyleri silindir (Cyclinder) olarak adlandırılır ve mantıksal olarak izlere (track) bölünür. Track’lar ise yine mantıksal olarak sektörlere (sector) bölünür. Sektörler bir diskin en küçük birimidir. Tüm bu mantısal bölümler alt seviye biçimlendirme işlemi ile gerçekleştirilir. Bu parametreler HDD Geometrisi olarak adlandırılır. Diğer önemli bir terim ise CHS (Cylinder, Head, Sector) dir. Bu eski bir tanımlama yöntemidir ve bu parametrelerin saklanması için ayrılmış olan alanların kpasitesi nedeniyle bazı kısıtları vardır. Bu kısıtlardan kurtulabilmek için 48-bitlik Mantıksal Blok Adresleme (Logical Block Addressing - LBA) yöntemi kullanılmaktadır. LBA değerleri CHS değerleri kullanılarak hesaplanabilir.

FAT 12, FAT 16 ve FAT 32 birbirlerine çok benzerler. Tanımlamanın rakam kısmı bir sürücü üzerinde kaç tane küme’nin (cluster) olabileceğini belirler. Bir küme sektörlerden oluşur. FAT 12’de küme numarasının yazıldığı alan 12-bit büyüklüğündedir. 12-bit ile yazılabilecek en büyük sayı 2.048 olduğu için en fazla 2.048 tane küme olabilir. Bunun soucunda sürücü boyutu en fazla 16MB olabilir. Öte yandan FAT 16’da 65.526 küme mümkündür. Bu durumda sürücü kapasitesi 2GB’a çıkabilir.

FAT Dosya Sistemi ailesinin son üyesi 32-bit olmasına rağmen 4-bit ayrılmış olduğu için küme numarası alanında 28-bit kullanılabilir. Bunun sonucu olarak 268M küme ve 2TB sürücü büyüklüğüne ulaşılır. Dikkat edilmesi gereken önemli bir husus bu kısıtların fiziki HDD için değil, onun üzerindeki bir bölümlemede yer alan mantıksal bir sürücü için olduğudur.

Bir HDD biçimlendirildiğinde her bir bölümleme mantıksal sürücü olarak kullanıma hazırlanır. Sürücünün iç yerleşim düzeni aşağıdaki gibidir;

• Bölümlemenin ilk sektöründeki Önyükleme sektörü
• Ayrılmış sektörler
• Dosya Tahsis tablosu (File Allocation Table - FAT)
• Ayrılmış sektörler
• FAT Yedeği
• Ayrılmış sektörler
• Veri Alanı

Her bir bölümlemenin başında (bölümlemenin ilk sektörü), ön yükleme kaydı (Boot Record) yer alır. Disk hakkında bayt olarak sektör büyüklüğü, bir izdeki sektör sayısı, kafa sayısı, mantıksal sürücü seri numarası gibi bilgiler, ana klasörün (dizinin) adresi vb  gibi bilgiler bu kayıtta yer alır. Ayrıca işletim sisteminin kalan kısmının (veya asıl işletim sisteminin) yüklenmesini sağlayacak küçük bir yazılım modülü de bulunur. En sonda tablo sonunu gösteren bir işaretleyici yer alır.

Sürücü yerleşim düzeninde Ana Dizin FAT bölgesinden sonra veri alanında yer alır. Ama işlevsel olarak daha önce gelir. İlk başta bilinen tek bilgi Ana Dizin’in ilk kümesinin nerede olduğudur. Dizin girdileri 32-bitlik kayıtlardır. “Kısa dosya adı formatında” bu kayıtlar dosyalar ve alt dizinler hakkında aşağıdaki bilgileri tutarlar;

• Dosya/alt dizin adı (en fazla 8 karakter)
• Dosya adı uzantısı
• Özellik
• Zaman
• Tarih
• İlk küme
• Büyüklük

Ama güncel sistemlerde daha uzun dosya adları kullanılmaktadır. Bunun için uzun dosya adı (long filename - LFN) formatı kullanılmaktadır. Bu formatta her bir dizin girdisi için birden fazla kayıt alanı kullanılır. Geriye dönük uyumluluğun gözetildiği bu formatta aşağıdaki bilgiler tutulmaktadır:

• Dosya/alt dizin adı (en fazla 8 karakter)
• Dosya adı uzantısı
• Özellik
• Oluşturma zamanı (saniye dahil)
• Oluşturma tarihi
• Son erişim tarihi
• Zaman
• Tarih
• İlk küme
• Büyüklük

Uzun dosya adlarının kayıt edilebilmesi için ilave LFN girdileri kullanılır. Ayrıca LFN girdilerindeki dosya adları alanları geniş karakter standardına uygundur. Bu da farklı dillerin dosya/dizin adlarında kullanılabilmesine imkan sağlar. Bir LFN girdisinin ilk baytı sıra alanıdır ve bu girdinin sıra numarasını gösterir. En son girdide bu alanın altıncı biti 1 yapılarak son girdi olduğu belirtilir. LFN girdilerinin olduğu kayıtlar aşağıda gösterildiği şekilde sırasal olarak azalan numara sırasında yer alırlar;

• LFN Gridisi n
• …
• LFN Girdisi 1
• Standard (8 karakter kısıtlı) Girdi

Dizin kayıtları sadece bir dosyanın / alt dizinin ilk kümesinin ne olduğu gösterir. Küme bilgisinin devamı FAT’da yer alır. FAT aslında bir küme haritasıdır. FAT’ın büyüklüğü FAT 32 Dosya Sisteminde küme sayısının 32 ile çarpımıdır. Eğer bir dosya verisi birden fazla kümede yer alıyorsa (çok sayıda kümeye veri kaydedilmişse) ilgili FAT alanı bir sonraki kümenin hangisi olduğu bilgisini taşır. Eğer veri bir küme içinde kalabilecek büyüklükte ise veya son küme ise ilgili FAT alanında FFFF FFFFh sayısı yer alır.

Bir dosyanın nerede saklandığını bulmak için küme zincirinin takip edilmesi gerekir. Örneğin, bir dosya 5-9-11 numaralı kümelerde yer alsın. Sözonusu dosyanın dizin girdisi ilk küme olan 5. kümeyi gösterir. FAT’daki 5 nolu alanda bir sonraki küme numarası olan 9 yer alır. FAT’ın 9. alanında yer alan FFFF FFFFh sayısı son küme olduğunu belirterek zinciri sonlandırır.

Diskin geri kalanı dosyalar ve alt dizinler için kullanılır.