FAT16を発展させてみる
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- この記事は、「自作OS Advent Calendar 2016」の12/10が空欄だったので急きょ書くことにした記事です。
- なんか最近アドベントカレンダばかり書いている気がする・・・。
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- MS-DOSはFATと呼ばれるファイルシステムを採用していました。ここでは特にFAT16について考えてみようと思います。
- FAT16はディスクを（最大で）65536個のクラスタの集合と考えて、「このクラスタを読み終わったら続きはここにあるよ」という情報を並べたものです。厳密には65536個ではないのですが、でも16ビットであるということを素直に活用すれば、最大は65536個程度にはなります。これがあるおかげでディスクの連続していない領域にもファイルを入れることができて、なかなかよくできた仕組みだと思います。
- ここでFAT16においてクラスタサイズ512バイトというのを考えましょう。・・・512バイトを2880個集めると1440KBになります。FAT16で2880個のクラスタを管理しようとすると6KBを要します。1440KBを管理するために6KBも管理領域が必要というのは、要するに0.42%が犠牲になったということなので、十分にOKです。
- クラスタサイズ512バイトの場合、FAT16の限界では32MBまで管理できることになります。
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- たったの32MBしか管理できないというのは使い物になりません。そこで世間ではFAT32とかに行くわけですが、FAT32はFAT領域のサイズが大きくなりすぎるという問題があります。最大で16GBになりえます。これに対してFAT16なら128KBが上限です（クラスタサイズに関わらず）。
- そこで、クラスタサイズを一気に256倍にして128KBにしてみます。これだとFAT16でも8GBまで管理できます。・・・それでも足りなければさらに256倍します。
| FAT16レベル0 | クラスタサイズ512バイト | 最大容量32MB |
| FAT16レベル1 | クラスタサイズ128KB | 最大容量8GB |
| FAT16レベル2 | クラスタサイズ32MB | 最大容量2TB |
- クラスタサイズ128KBはまだ許せるとして（いやでも許しがたいけど）、クラスタサイズ32MBはちょっとひどい気がします。10バイトのファイルでも32MBを消費してしまいます。かといって最大容量が32MBとか8GBで我慢するというのも苦しいです。
- そこで思いついたのですが、FAT16レベル1の中にはFAT16レベル0を内包することができる、というのはどうでしょうか。・・・つまり、FAT16レベル1は最大で8GBあるので、この中にFAT16レベル0を最大で256個入れられるわけです。同じく、FAT16レベル2の中にはFAT16レベル1を内包できます。
- どのレベルのFAT16に入っていてもユーザは特に意識することもなく、普通にopenできてreadもwriteもできます。そこはOSががんばるのです。ただし従来のopenとは異なり、open時に想定ファイルサイズ上限を教えてやる必要はあります。それが分からないとどのレベルにおくかを決められないからです。
- それぞれのファイルがどこに入れられるのかは、ファイルサイズで決まります。32MB未満ならレベル0です。32MB以上で8GB未満ならレベル1です。8GB以上で2TB未満ならレベル2です。
- 仮にちょうど32MBよりも1バイトだけ大きなファイルがあったとしましょう。これはFAT16レベル1に割り当てられて、クラスタサイズ128KBなので、32.125MBを割り当てられることになります。これは約128KBが無駄になってもったいないわけですが、しかしそれでも128KBなんて32MBから見れば0.39%です。
（つづく）
(6) おまけの余談
こめんと欄
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