UDF (Universal Disk Format)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 20:44, 10 января 2019.
UDF
Alina.jpeg
Полное название Universal Disk Format
Сбойные блоки Таблица
Limits
Макс. размер тома 2 TiB (жесткий диск), 8 TiB (оптический диск)
Макс. размер файла 16 EiB
Макс. длина имени файла 1023 байта
Разрешенные символы
в именах файлов
Любой Unicode символ, исключая NULL
Features
Даты зарегистрирован создание, архивирование, модифицирование, доступ
Дата резолюции Микросекунды
Разрешения файловой системы POSIX
Прозрачное сжатие Нет
Другие
Операционная система Различные

UDF (англ.  Universal Disk Format) - новый формат ФС, который не зависит от какой-либо ОС и предназначен для хранения файлов на оптических носителях. UDF так же известен как ISO/IEC 13346 и ECMA-167. UDF используется для хранения данных на любых сменных носителях. Наиболее широко стандарт используется для оптических носителей, таких как DVD и Blu-ray. Благодаря своему устройству, UDF очень хорошо подходит для дозаписывания файлов как на однократно записываемые, так и на перезаписываемые оптические носители. Стандарт разрабатывается и поддерживается Optical Storage Technology Association (OSTA). [Источник 1].

Программа записи дисков обрабатывает поступившие данные в пакетном режиме и записывает их на оптический носитель за один проход.Но когда пакетная запись осуществляется на перезаписываемые устройства, такие как CD-RW, UDF позволяет создавать, удалять и изменять файлы на диске так, будто бы они находятся на обычном переносном носителе, таком как флэш накопитель. Это также возможно на однократно записываемых носителях, таких как CD-R, но в этом случае место занятое удаленными файлами становится недоступным и не может быть повторно использовано.

Мультисессионная запись также доступна в UDF, хотя в некоторых реализациях может быть невозможно чтение дисков с множеством сессий.

История

UDF создавалась ассоциацией OSTA как стандартная файловая система для всех оптических носителей: как для однократно записываемых, так и для перезаписываемых. Основная цель первой реализации UDF – заменить устаревший стандарт ISO 9660, а также предоставить поддержку однократно записываемым и перезаписываемым оптическим носителям. После релиза первой версии UDF, DVD Forum принял его как официальная файловая система для DVD-Video и DVD-Audio.

Версии стандарта

  • Ревизия 1.02 (30 августа, 1996). UDF стал использоваться для формата DVD-Video.
Рисунок 1 - Universal Disk Format
  • Ревизия 1.50 (4 февраля, 1997). Добавленная поддержка (виртуальной) перезаписи для CD-R/DVD-R носителей путем введения VAT структуры. Добавлены резервные таблицы файлов для управления дефектами на перезаписываемых дисках, таких как CD-RW, DVD-RW и DVD+RW.(см. рисунок 1)
  • Ревизия 2.00 (3 апреля, 1998). Добавлена поддержка потоковых файлов и файлов реального времени. Упрощено управление каталогами. Была расширена поддержка VAT.
  • Ревизия 2.01 (15 марта, 2000). Было исправлено множество багов UDF 2.00. Также были уточнены некоторые неопределенности стандарта.
  • Ревизия 2.50 (30 апреля, 2003). Добавлен раздел метаданных, облегчающий кластеризацию метаданных, упрощено восстановление после сбоев и опциональное дублирование информации файловой системы: все метаданные, такие как ноды и содержимое разделов, записываются в отдельный раздел, который может быть опционально дублирован. Этот формат используется в некоторых версиях Blu-ray дисков.
  • Ревизия 2.60 (1 марта, 2005). Добавлен метод псевдоперезаписи для устройств на последовательно записываемые диски. (Некоторые версии Blu-ray дисков используют этот формат). [Источник 2]

Спецификации

Стандарт UDF определят три вариации файловой системы, называемые сборками:

  • Plain сборка (произвольное чтение/запись). Это оригинальный формат, поддерживаемый во всех версиях UDF.
  • Таблица виртуального распределения также известная как VAT (инкрементальная запись). Используется специально для записи на однократно записываемые диски.
  • Spared сборка (ограниченная произвольная запись). Используется специально для записывания на CD-RW и DVD-RW диски. [Источник 3].

Plain сборка

Введена в первой версии стандарта, этот формат может быть использован для записи любого диска, который позволяет произвольное чтение/запись, например на жестких дисках, DVD+RW и DVD-RAM дисках. По аналогии с другими обычными форматами файловых систем, такими как FAT, записи каталога указывают непосредственно на блок или на сектор номеров содержимого файлов. При записывании диска в этом формате, любой физический блок на диске может быть выбран для распределения новых или обновленных файлов.

Начиная с того, как UDF формат стал базовым, любой драйвер операционной или файловой системы, заявляющий поддержку UDF, обязательно должен читать этот формат.

VAT сборка

Однократно записываемые диски, такие как DVD-R и CD-R, имеют ограничения при записывании, заключающиеся в том, что каждый физический блок может быть записан лишь однократно, поэтому запись должна осуществляться пошагово. Таким образом, Plain сборка UDF может быть записана на CD-R только после осуществления предварительной подготовки данных, а затем записи всех данных в одну часть на диск, подобно тому, как происходит запись в формате ISO 9660. Чтобы сделать возможным использование CD-R как жесткого диска, благодаря чему пользователь мог бы добавлять и модифицировать файлы на CD-R по своему желанию, OSTA добавили VAT сборку к стандарту UTF 1.5. VAT – дополнительная структура на диске, которая позволяет осуществлять пакетную запись путем переотображения физических блоков при удалении или изменении информации на диске. Для однократно записываемого диска осуществляется его полная виртуализация, делая природу диска прозрачной для пользователя, в результате чего такой диск обрабатывается таким же образом, как и перезаписываемый.

Природа однократно записываемого диска заключается в том, что при удалении файла с диска, его данные по-прежнему остаются на диске. В каталоге этот он больше не виден, но файл по-прежнему занимает то пространство, где был расположен. Спустя некоторое время после использования диска таким образом, диск окажется полностью заполненным, так как свободное пространство не может быть восстановлено удалением файлов. Также существует специальное программное обеспечение, чтобы восстановить предыдущее состояние диска до удаления файлов, делая возможным восстановление диска.

Стоит отметить, что не все накопители полностью поддерживают версию UDF 1.5 и выше, поэтому не способны обрабатывать VAT сборку.

Spared (RW) сборка

Перезаписываемые диски, такие как DVD-RW и CD-RW, имеют меньшие ограничения, чем DVD-R и CD-R диски. Сектора могут быть перезаписаны произвольно. Эти диски могут быть полностью очищены в любое время, делая его чистым – снова готовым для записи в любой файловой системе. Однако, сектора –RW дисков могут выходить из строя после некоторого количества циклов перезаписи (обычно после нескольких сотен циклов для дисков CD-RW). Это означает, что их данные становятся ненадежными.

Plain и VAT сборки формата UDF могут быть использованы на дисках формата –RW с некоторыми ограничениями. Если простая сборка используется на –RW дисках, то модификация уровней файловой системы нежелательна, так как это может быстро износить часто используемые сектора на диске (такие, в которых хранятся данные о каталогах и расположении данных), которые могут оставаться незамеченными и привести к потере данных. Чтобы сделать доступной модификацию файлов, перезаписываемые диски могут быть использованы как –R диски, используя VAT сборку. Это обеспечивает одновременную запись всех блоков, гарантируя, что не будет блоков, которые будут перезаписаны чаще, чем другие. Далее –RW диск может быть стерт и повторно использован множество раз до того, как он станет ненадежным. Однако без способа установить момент износа, диск становится еще более ненадежным. Компьютер воспринимает его как однократно записываемый, однако диск может быть очищен в любое время.

Spared сборка была добавлена в ревизии 1.5 для устранения особенностей перезаписываемых носителей. Эта сборка добавляет дополнительную Sparing таблицу в структуру диска, чтобы управлять дефектами, которые будут в конце концов случаться на частях диска, которые были перезаписаны слишком много раз. Эта таблица отслеживает изношенные сектора и перераспределяет их на работающие области. Управление дефектами в UDF не подходит для систем, в которых уже реализована другая форма управления дефектами, такая как MRW для оптических дисков или используемая в контроллере жесткого диска.

Служебные приложения и накопители, которые не поддерживают UDF 1.5 в полной мере, будут игнорировать Sparing таблицу, так как она может привести их к чтению устаревших, изношенных секторов, ведя к извлечению поврежденных данных.

Кодировки символов

Спецификация позволяет использование девяти кодировок символов: одна кодировка по договоренности, одна ASCII, три подмножества ASCII, а также другие наборы графических символов.

Совместимость

Большинство DVD плееров не поддерживают UDF ревизии выше, чем 1.02. Диски, созданные в более новой ревизии UDF, могут продолжать работать в этих плеерах, если используется мост на формат ISO 9660. Даже если операционная система заявляет о возможности чтения UDF 1.50, ОС по-прежнему может поддерживать только простую сборку и не обязательно VAT или Spared.

Mac OS X 10.4.5 заявляет о поддержке ревизии 1.50, но должным образом может монтировать только Plain сборку, а также не обеспечивает поддержку виртуализации. Эта ОС не может монтировать UDF диски с VAT, что аналогично проблеме Sony Mavica. Версии до 10.4.11 монтируют диски с Sparing таблицей, но не читают их файлы корректно. Версия 10.4.11 исправляет эту проблему.

Аналогично, Microsoft Windows XP SP2 не может читать DVD-RW диски, которые используют UDF 2.00 Sparing таблицы как систему управления дефектами. Эта проблема возникает, если система управления дефектами UDF создает Sparing таблицу, которая охватывает более чем один сектор на DVD-RW диске. Windows XP SP2 может определять, что DVD использует UDF, но Проводник Windows отображает содержимое DVD как пустую папку. Эта проблема исправлена в Service Pack 3.

Структура работы UDF

Том, каталог и имена файлов – идентификаторы тома могут содержать не более 30 символов, а именно: буквенные символы (от A до Z), цифровые символы (от 0 до 9), дефис (-) или точку (.). Первый символ должен быть буквенным или числовым, а идентификатор не может содержать встроенные пробелы.

Интерфейсы программирования (UDF)' – возможность создавать или читать файлы на носителе с универсальным дисковым форматом (UDF), используя интерфейсы прикладных программ (API) Hierarchical File System (HFS) или API-интерфейсы Integrated File System.

Безопасность каталогов и файлов – для томов Universal Disk Format (UDF) доступна защита на уровне каталогов и файлов. Система поддерживает права доступа к оптическим каталогам и файлам для трех групп пользователей: владельца, группы и общедоступных. Уровень безопасности тома также доступен через списки авторизации.

Медиа обмен – начиная с версии 2.01, носитель UDF может быть заменен другими операционными системами, которые поддерживают эту версию UDF.

Структура каталогов и производительность (UDF) – тома универсального дискового формата (UDF) имеют единую (иерархическую) структуру каталогов для доступа к файлам. Из-заданной структуры каталогов глубина дерева каталогов напрямую влияет на производительность файлов. Это связано с тем, что система выполняет поиск файлов в иерархическом порядке, что может потребовать просмотра каждой записи в каталоге. [Источник 4]

Источники

  1. UDF // Wikipedia [2001–2018]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Universal_Disk_Format (Дата обращения: 25.12.2018).
  2. Universal Disk Format // Fandom [2005–2018]. http://ru.microsoft.wikia.com/wiki/Universal_Disk_Format (Дата обращения: 25.12.2018).
  3. UDF // Techtarget [2005] URL: https://searchstorage.techtarget.com/definition/Universal-Disk-Format (Дата обращения: 25.12.2018).
  4. UDF // IBM URL: https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/en/ssw_ibm_i_71/rzam4/rzam4universaldiskformat.htm (Дата обращения: 05.01.2019).