Особенности работы с флеш-накопителями и внешними жесткими дисками

Иногда portable-программа выполнена в виде архива и содержит более 100-200 файлов. Ее лучше распаковывать каждый раз на ЖД.

Дело в том, что ЖД на базе магнитных пленок (винчестер) допускает практически неограниченное число перезаписей. Этого нельзя сказать о флешках, реализованных на базе микросхем электрически перепрограммируемых постоянных запоминающих устройств (ЭППЗУ или EPROM) на полевых транзисторах с плавающим затвором и лавинной инжекцией заряда, она же флеш-память.

Максимальное количество перезаписей для ячейки памяти флешки N_max составляет порядка 100 000 для флешек типа SLC (Single Level Control – один уровень (бит) в транзисторе) и 10 000 для флешек типа MLC (Multiple Level Control – несколько уровней в транзисторе (вероятно, 4 уровня – 2 бита) ). Последние отличаются дешевизной и большим объемом, поскольку позволяют в одном транзисторе хранить не один, как в SLC, а несколько бит. В 2010 г. разработаны флешки с N_max порядка 1 000 000. При превышении N_max флешка выходит из строя. Какого типа флешки продаются в магазинах, обычно неизвестно. Если на флешку установлена микросхема контроллера, равномерно распределяющего износ всех ячеек памяти, то срок службы флешки значительно увеличивается. Наличие таких контроллеров характерно для твердотельных дисков (SSD и др.), реализованных на элементах памяти с таким же физическим принципом работы, что и флешки, а иногда и на тех же микросхемах памяти. Число считываний для ячейки памяти флешки практически неограниченно.

Пример 1.На флешку было записано мелких 100 000 файлов, после чего флешка вышла из строя. Это произошло потому, что при записи каждого файла, какой бы маленький он не был, в системной области флешки – таблице размещения файлов – FAT (File Allocation Table) делается как минимум одна отметка. Это приводит к тому, что число перезаписей для ячеек в системной области быстро достигает N_max, тогда как другая часть памяти флешки почти не изнашивается. Если бы контроллер микросхем памяти флешки периодически (после некоторого числа записанных файлов) смещал внутренние адреса ячеек памяти по отношению внешним (с «точки зрения» компьютера) так, чтобы системная область переместилась физически на новое место, флешка прослужила бы гораздо дольше. Это, вероятно, делает контроллер твердотельных дисков (SSD-диски).

Вывод: перед записью множества файлов на флешку их надо упаковать архиватором в один файл, чтобы в системной области было сделано минимальное число перезаписей. Автор, например, старается выполнять упаковку, если число одновременно записываемых файлов превышает 10. Разумеется, этот совет только для переноса или хранения данных на флешке – для работы портабельной программы на флешке все файлы, относящиеся к этой программе, должны быть распакованы.

Заметим, что файловая система NTFS на порядок уменьшает срок службы флешек по сравнению с файловой системой FAT32 из-за большого количества дополнительных перезаписей. В то же время вероятность потери файла из-за сбоя на диске гораздо меньше, чем для FAT32

Существует файловая система exFAT, специально разработанная для флешек, которую «понимают» ОС начиная с Vista. Для Windows XP существует соответствующий файлик обновления, после установки которого система начинает «видеть» такие флешки. Автору не удалось найти в интернете точного ответа, увеличивает ли такая файловая система долговечность флешек по сравнению с системой FAT32 и реализованы ли в ней алгоритмы распределения износа ее ячеек памяти. Хотя можно явно сказать: долговечность флешки будет не хуже, чем с системой FAT32.

Пример 2. У Вас есть рабочий раздел ЖД стационарного компьютер или ноутбука, на котором хранится 300 000 файлов, общий размер которых составляет 20 ГБ. Вы хотите эти файлы переписать на флешку объемом 32 ГБ, чтобы копия вашего рабочего диска всегда была с Вами.

Простое копирование файлов и папок на флешку выведет ее из строя.

Если упаковать все разделы или некоторые, то Вы будете очень долго ждать (минуты-десятки минут), пока они распакуются. Если создать на флешке виртуальный ЖД, он будет постоянно «свопить» (от англ. swap – обмен, т.е. чтение/запись информации), и флешка также будет интенсивно изнашиваться и рано или поздно испортится.

Тем не менее выход есть: с помощью программ резервного копирования (бэкапер – англ. Back Up) ЖД, флешек и их разделов (Acronis True Image, Easeus Todo Backup (бесплатная) и др.) создать образ раздела, который затем восстановить на флешку. В результате информация будет записана на флешку «сплошняком», и информация в каждом элементе памяти флешки, в том числе и в области FAT, будет перезаписана не более одного раза (если использовать посекторную запись – sector-by-sector). Также посекторный режим используется при наличии ошибок на диске или при файловой системе, неизвестной бэкаперу.

Если Вы хотите сохранить на флешке часть файлов и/или папок раздела, перед описанным выше созданием копии раздела переместите не нужную для копирования информацию на другой диск или раздел, после чего верните на место.

Можно сделать полную копию раздела, а затем стереть лишнюю информацию с флешки, но это все равно приведет к интенсивному износу ячеек FAT, а потому не рекомендуется. Да и места на флешке может не хватить.

В случае полной копии рабочего раздела ЖД на флешке легко обеспечить синхронизацию[2] флешки и рабочего раздела ЖД. Если на вашем компьютере установлен файл-менеджер Total Commander, синхронизацию можно осуществить следующим образом. Выделить все файлы и папки на флешке и скопировать на рабочий раздел ЖД. В ответ на вопрос Total Commander’а «Заменить?» нажать кнопку «Заменить более старые». Затем такую же операцию проделать в обратном направлении – с раздела на флешку и нажать «Заменить более старые». В результате на обоих носителях будут последние (самые свежие) версии файлов. Если на флешке хранится только часть файлов и папок раздела, при синхронизации выделить надо только их. Заметим, что синхронизацию можно обеспечить также с помощью специальных программ.

Рассмотрим USB-HDD (USB-ЖД). Как уже говорилось, число перезаписей для них практически неограничено. Однако можно повредить такое устройство при неправильном обращении. Дело в том, что запись/считывание информации происходит на магнитный диск, раскрученный до большой скорости (обычно 5400 или 7200, а иногда – 15000 об/мин, что соответствует радиальной скорости до 125 км/ч). Диск увлекает молекулы воздуха над поверхностью, создавая воздушный поток (подушку). На такой подушке на расстоянии 30-100 нм и парят миниатюрные записывающие/считывающие головки, благодаря чему практически не изнашиваются. Головка с кронштейном похожа на иглу (собственно головка – это «острие» иглы). Если сообщить раскрученному ЖД ускорение, перпендикулярное поверхности, головки могут соприкоснуться с поверхностью диска и повредиться и/или повредить поверхность диска. При отключении питания ЖД головки автоматически выходят из области полета (паркуются), и в таком состоянии ЖД может выдержать гораздо большие ускорения. Поэтому не рекомендуется перемещать раскрученный ЖД, а если и перемещать, то очень осторожно – так, чтобы перпендикулярные ускорения не превышали ускорения, создаваемого при перемещении, скажем, ноутбука. В последнее время появились ЖД с защитой от перпендикулярных ускорений (по крайней мере, форм-фактора 2,5'' (в данном случае это диаметр дисков в дюймах (2,54 см) – для ноутбуков). В них имеется грузик (или грузики) (инерционная масса), который при опасном значении перпендикулярного ускорения через рычаги отводит головки от поверхности. Это приводит к прекращению записи/считывания информации на некоторое время (порядка времени действия ускорения), но защищает диск и магнитные головки от повреждений.

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры аппаратных и программных платформ.

2. Что такое:

· кластер;

· симуляция;

· эмуляция;

· портирование;

· обратная разработка;

· недокументированные возможности;

· виртуализация;

· виртуальная машина;

· виртуальный жесткий диск;

· хост-система;

· гостевая ОС;

· песочница (контейнер);

· монтирование;

· переброс устройств;

· хост-клавиша?

3. В чем разница между имитацией и эмуляцией?

4. Может ли вирус проникнуть в хост-систему из гостевой? А наоборот?

5. Надо ли устанавливать драйверы системной платы реального компьютера в гостевую ОС или ВМ? В хост-ОС или ВМ.

6. Может ли в виртуальной машине какой-либо процесс монопольно использовать некоторый ресурс?

7. Может ли применение виртуальных машин обеспечить развязку между несколькими пользователями, работающими в одной вычислительной системе?

8. Может ли применение виртуальных машин обеспечить защиту информации? Какой и как?

9. В чем сходство и различие виртуальных машин и виртуальных приложений?

10. Объяснить, как работают реальная и виртуальная машины.

11. Могут ли в реальном компьютере одновременно и совершенно независимо функционировать несколько разных ОС?

12. Как соотносятся быстродействие реальной и виртуальной машин?

13. В чем разница между программой для создания и использования ВМ, собственно ВМ и виртуальным ЖД?

14. Что такое и как происходит захват и освобождение мыши и клавиатуры в окне ВМ? Как это сделать вручную?

15. В чем разница виртуального жесткого диска фиксированной длины и динамически расширяющегося?

16. Может ли в среде VirtualBox автоматически уменьшаться размер виртуального ЖД при удалении приложений из ВМ?

17. Как соотносятся быстродействие виртуальной машины и виртуальной операционной системы?

18. Целесообразно ли применять ВМ для:

· защиты информации;

· ограничения возможностей программ;

· исследования новой компьютерной архитектуры;

· эмуляции различных архитектур;

· учебного процесса;

· оптимизации использования ресурсов компьютеров;

· изучения вредоносного кода;

· поиска и уничтожения вирусов в хост-системе из-под гостевой ОС;

· поиска и уничтожения вирусов в гостевой системе из-под хост-системы;

· изоляции вредоносного кода;

· обеспечения работы устаревшего программно-аппаратного обеспечения на новых программно-аппаратных платформах;

· моделирования на одном компьютере информационных систем с клиент-серверной архитектурой на базе множества компьютеров;

· эмуляции компьютерной сети с помощью нескольких виртуальных машин;

· упрощения управления кластерами;

· тестирования и отладки системного программного обеспечения;

· безопасного интернет-серфинга (путешествия по интернету)?

19. Что такое гипервизор? Виртуальный коммутатор?

20. Почему рекомендуется упаковывать множество файлов перед записью на флешку?

21. Почему необходимо аккуратно перемещать раскрученный USB-HDD?

22. Что такое плагин?

23. Чем отличаются различные стандарты USB?

24. Как сделать копию раздела жесткого диска на флешке, если число файлов может существенно сократить ресурс флешки?

25. Как осуществить синхронизацию данных на разных носителях информации?

26. Чем отличаются программы MojoPAC, VirtualBox и Cameyo?

Контрольные задачи

1. Смонтировать флешку.

2. Смонтировать оптический диск.

3. Смонтировать ISO-образ оптического диска.

4. Создать ВМ с существующим виртуальным ЖД.

5. Переписать файл из-под ВМ на флешку.

6. Переписать файл в общую папку из-под гостевой ОС (ВМ) и сохранить его из-под хост-ОС.

7. Переписать файл в общую папку из-под хост-ОС (ВМ) и сохранить его из-под гостевой ОС.

8. Переписать файл в папку с виртуальной ОС из-под гостевой виртуальной ОС и сохранить его из-под хост-ОС. И наоборот.

9. Создать виртуальное (портабл-) приложение с помощью программы Cameyo.

[1] Плаги́н (от англ. plug-in) — независимо компилируемый программный модуль, динамически подключаемый к основной программе, предназначенный для расширения и/или использования её возможностей. Также может переводиться как «модуль» или «дополнение». Или «примочка» – на жаргоне (сленге) программистов и пользователей.

[2] Одновременность. Термин заимствован из электроники и означает привязку начала выходного сигнала к определенному времени, задаваемому синхросигналом. В компьютерной технике и информационных технологиях означает идентичность, т.е. одинаковость файлов.

Поиск по сайту: