Каким образом осуществляется запись на жесткий диск?

Question

[Евгений Иванов]

На HDD и на SSD.
Вопрос не о базовых принципах - парении головки, намагничивании и транзисторной памяти SSD.
Интересует запись и перезапись.

Есть ли четкая взаимосвязь, логика записи и перезаписи информации?
Например - если мы удалили файл с локального диска С и сразу записали новый файл, то новый файл будет физически располагаться на месте (по адресу) удаленного? Если он меньше по размеру удаленного, например. Кто или что решает о месте записи на HDD? Или этот процесс "хаотичен"? (головка над пустым сектором - быстрее пишем, нечего ждать пока дойдет до файла/места помеченного как удаленный)
А как SSD? Если там освободилось часть памяти, то куда будет записана новая информация? С начала, на любое свободное место "куда влезет" или на любое свободное?

Каким образом осуществляется запись на жесткий диск?

Answer 1

[Rsa97]

Сначала решает драйвер файловой системы. Именно он распределяет запись по кластерам - логическим единицам ФС. Затем он даёт диску команду записать кластер в определённые логические секторы (LBA). Ну а потом уже диск решает, какие именно физические секторы (или блоки для SSD) соответствуют данным логическим.
У HDD, обычно, это соответствие задано жёстко, за исключением сбойных секторов, которые маппируются по специальной таблице в резервные.
У SSD есть таблица текущего маппинга, которая постоянно перестраивается так, чтобы максимально равномерно (по количеству циклов записи) задействовать блоки памяти.

Comments

[Евгений Иванов]

Как они решают? Я об этом и спрашивал.
Если я записал файл, удалил его и снова записал файл - то где он будет располагаться? Физически на том же месте? А если сделать так два раза?
Решения однотипные, подчиняются логике или зависят от других случайных условий?

[Adamos]

Евгений Иванов, если файл небольшой - то вся ваша возня, скорее всего, отразится исключительно в кэше. Ни один сектор на диске не пострадает ;)

[Rsa97]

Евгений Иванов, Зависит от конкретной файловой системы.
FAT - свободные кластеры маркируются нулями в таблице кластеров. Поиск всегда с начала таблицы.
FAT32 - свободные кластеры маркируются нулями в таблице кластеров. Поиск с места, на котором остановился последний поиск.
exFAT - свободные кластеры маркируются нулями в битовой таблице кластеров. Сначала идёт попытка найти непрерывное место, достаточное для целого файла, если не получилось, то просто выделение кластеров.
ext3 - поиск начинается с кластеров, ближайших к кластерам, занятым каталогом. Если таких нет, то поиск идёт по другим кластерам.
ext4 - аналогично ext3, но пытается выделить непрерывную группу кластеров.

[hint000]

Евгений Иванов,

Как они решают?

Вы про какую файловую систему? Вот тут https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_файловых_систем в списке я насчитал 72 файловых системы. Если вы про одну из линуксовых, то там исходники доступны, можно скачать, потратить некоторое время на разбор исходников и понять "Как они решают". Если же речь идёт про виндовозную NTFS, то исходники вы не найдёте, значит на ваш вопрос ответит [правильно и точно] только один из тех программистов Microsoft, которые [сто лет назад] писали драйвер NTFS.

[ThunderCat]

Rsa97, Забыли NTFS с ее транзакционной записью )

[Rsa97]

ThunderCat, Лень было искать. ФС много, вариантов тоже. Я ещё CP/M-овские помню, где файл определялся записью "первый сектор : количество секторов" и был строго непрерывным. После удаления файла на его место можно было записать другой, но такого же или меньшего размера. Возникали лакуны между файлами. Для освобождения места приходилось запускать отдельную утилиту, которая перемещала все файлы друг за другом без лакун, создавая в конце цельный пустой участок диска.

[ThunderCat]

Rsa97, угу, еще спектрумовскую кассету тогда надо вспомнить как фс )

[Rsa97]

ThunderCat, И перфокарты! Всенепременнейше перфокарты!
Вся файловая система в шкафах, перемещение файлов - вручную, удаление - в мусорную корзину, выделение места под новые файлы - куда стопка карт влазит.

[ThunderCat]

Rsa97, эх, где моя коллекция фильмов на арвиде... с блэкджеком и дамами...

[АртемЪ]

Евгений Иванов,

Если я записал файл, удалил его и снова записал файл - то где он будет располагаться?

После удаления файл будет располагаться там же где и был - он не удаляется, удаляется только запись о его расположении в ФС и место которое он занимает помечается свободным.

В ФС есть битовая карта свободного места.
При любой записи выбирается подходящее место из этой карта по алгоритму - алгоритмов по которым идет выбор множество разных, это зависит и от ФС, и от ситуации.
ФС старается по возможности минимально дефрагментировать файлы, так же там могут работать другие механизмы - например теневое копирование, дедупликация, и подобное которые кардинально меняют схему работы.

Решения однотипные, подчиняются логике или зависят от других случайных условий?

Решения везде разные, подчиняются сложной логике, и независимому наблюдателю зачастую кажутся случайными, ибо не зная четко алгоритм работы конкретной ФС в конкретной ситуации трудно прогнозировать и понимать ее текущие действия.

Answer 2

[CityCat4]

если мы удалили файл с локального диска С и сразу записали новый файл, то новый файл будет физически располагаться на месте (по адресу) удаленного?

Может быть. А может быть и нет. Это решает драйвер файловой системы - куда записать данные. А как их записать - решает микропрограмма, вшитая в диск.

Comments

[Ezhyg]

только они (и диск и микропрограмма) не оперируют файлами :)

Answer 3

[АртемЪ]

если мы удалили файл с локального диска С и сразу записали новый файл, то новый файл будет физически располагаться на месте (по адресу) удаленного?

Нет.

Кто или что решает о месте записи на HDD?

Файловая система.

А как SSD? Если там освободилось часть памяти, то куда будет записана новая информация?

Там все гораздо сложнее - все решает контроллер диска. Во первых он оценивает блоки по степени износа и выбирает из свободных те, которые наименее изношены.
Даже если вы ничего не записываете, а просто читаете, SSD все равно будет перемещать информацию.
А если диск заполнен полностью и свободного места для записи нет, там вообще бардак.
Чтобы записать нужно стереть, но стирать можно только большой блок размером в несколько мегабайт, и на этом блоке могут хранится как уже удаленные данные, так и актуальные. Поэтому перед стиранием блок нужно считать в память, потом записать актуальные данные и новые данные .

Comments

[АртемЪ]

Владимир @, А очередь разве влияет?
Она на место записи не влияет, она на порядок записи чтения влияет.
Идет переупорядочивание очереди для минимизации перемещения головок.