Formato de disco universal

Universal Disk Format (UDF) es un sistema de archivos abierto e independiente del proveedor para el almacenamiento de datos informáticos para una amplia gama de medios. En la práctica, se ha utilizado más ampliamente para DVD y formatos de discos ópticos más nuevos, reemplazando a ISO 9660. Debido a su diseño, es muy adecuado para actualizaciones incrementales en medios ópticos grabables y (re)grabables. UDF fue desarrollado y mantenido por la Asociación de tecnología de almacenamiento óptico (OSTA).

En términos de ingeniería, Universal Disk Format es un perfil de la especificación conocida como ISO/IEC 13346 y ECMA-167.

Uso

Normalmente, el software de creación dominará un sistema de archivos UDF en un proceso por lotes y lo escribirá en medios ópticos en una sola pasada. Pero cuando se escriben paquetes en medios regrabables, como CD-RW, UDF permite que los archivos se creen, eliminen y cambien en el disco tal como lo haría un sistema de archivos de propósito general en medios extraíbles como disquetes y unidades flash. Esto también es posible en medios de una sola escritura, como CD-R, pero en ese caso el espacio ocupado por los archivos eliminados no se puede recuperar (y en su lugar se vuelve inaccesible).

La masterización multisesión también es posible en UDF, aunque es posible que algunas implementaciones no puedan leer discos con varias sesiones.

Historia

La Asociación de tecnología de almacenamiento óptico estandarizó el sistema de archivos UDF para formar un sistema de archivos común para todos los medios ópticos: tanto para medios de solo lectura como para medios ópticos regrabables. Cuando se estandarizó por primera vez, el sistema de archivos UDF tenía como objetivo reemplazar ISO 9660, lo que permitía la compatibilidad con medios de solo lectura y escritura. Después del lanzamiento de la primera versión de UDF, DVD Consortium lo adoptó como el sistema de archivos oficial para DVD-Video y DVD-Audio.

UDF comparte el formato de descriptor de volumen básico con ISO 9660. Un "UDF Bridge" El formato está definido desde 1.50 para que un disco también pueda contener un sistema de archivos ISO 9660 haciendo referencia a archivos en la parte UDF.

Revisiones

Se han publicado varias revisiones de UDF:

• Revisión 1.00 (24 de octubre de 1995). Lanzamiento original.
• Revisión 1.01 (3 de noviembre de 1995). Añadido DVD Apéndice e hizo algunos cambios menores.
• Revisión 1.02 (30 de agosto de 1996). Este formato es utilizado por discos DVD-Video.
• Revisión 1.50 (4 de febrero de 1997). Se agregó soporte para rewritabilidad (virtual) en los medios CD-R/DVD-R introduciendo la estructura del IVA. Se agregaron tablas de sparing para la gestión de defectos en medios reescritos como CD-RW, y DVD-RW y DVD+RW. Añadir puente UDF.
• Revisión 2,00 (3 de abril de 1998). Añadido soporte para archivos Stream y archivos en tiempo real (para grabación de DVD) y administración de directorio simplificada. Se amplió el apoyo al IVA.
• La revisión 2.01 (15 de marzo de 2000) es principalmente una liberación de bugfix a UDF 2.00. Muchas de las ambigüedades del estándar UDF se resolvieron en la versión 2.01.
• Revisión 2.50 (30 de abril de 2003). Se agregó la Partición de Metadatos que facilita la agrupación de metadatos, la recuperación de fallos más fácil y la duplicación opcional de la información del sistema de archivos: Todos los metadatos como nodos y contenidos de directorio están escritos en una partición separada que puede ser reflejada opcionalmente. Este formato es utilizado por algunas versiones de Blu-rays y la mayoría de discos HD-DVD.
• Revisión 2.60 (1 de marzo de 2005). Añadido Pseudo OverWrite método para unidades de apoyo pseudo capacidad de sobreescritura en medios secuencialmente grabables. Tiene compatibilidad sólo con las implementaciones UDF 2.50. (Algunos Blu-rays usan este formato.)

Las revisiones de UDF se codifican internamente como decimales codificados en binario; La revisión 2.60, por ejemplo, se representa como 0x0260. Además de declarar su propia revisión, la compatibilidad para cada volumen se define por las revisiones mínimas de lectura y escritura, cada una de las cuales señala los requisitos para que estas operaciones sean posibles para cada estructura en esta imagen. Una "escritura máxima" Además, la revisión registra el nivel más alto de compatibilidad con UDF de todas las implementaciones que se han escrito en esta imagen. Por ejemplo, un volumen UDF 2.01 que no usa Stream Files (introducido en UDF 2.00) pero usa VAT (UDF 1.50) creado por una implementación compatible con UDF 2.60 puede tener la revisión declarada como 0x0201, la revisión de lectura mínima establecida en 0x0150, la escritura mínima en 0x0150 y la escritura máxima en 0x0260.

Especificaciones

El estándar UDF define tres variaciones del sistema de archivos, llamadas "compilaciones". Estos son:

• Plain (Random Read/Write Access). Este es el formato original apoyado en todas las revisiones de UDF
• Asignación Virtual Tabla a.k.a. (Escritura Incremental). Usado específicamente para escribir a los medios de comunicación
• Spared (Limited Random Write Access). Se utiliza específicamente para escribir a medios reescritos

Construcción sencilla

Introducido en la primera versión del estándar, este formato se puede usar en cualquier tipo de disco que permita el acceso aleatorio de lectura/escritura, como discos duros, DVD+RW y medios DVD-RAM. Los metadatos (hasta v2.50) y los datos de archivo se abordan más o menos directamente. Al escribir en dicho disco en este formato, se puede elegir cualquier bloque físico en el disco para la asignación de archivos nuevos o actualizados.

Dado que este es el formato básico, prácticamente cualquier sistema operativo o controlador de sistema de archivos que afirme ser compatible con UDF debería poder leer este formato.

Creación de IVA

Los medios de una sola escritura, como DVD-R y CD-R, tienen limitaciones cuando se escriben, ya que cada bloque físico solo se puede escribir una vez y la escritura debe realizarse de forma incremental. Por lo tanto, la compilación simple de UDF solo se puede escribir en CD-R pre-masterizando los datos y luego escribiendo todos los datos en una sola pieza en el medio, de forma similar a la forma en que se escribe un sistema de archivos ISO 9660. a soportes de CD.

Para permitir que un CD-R se use virtualmente como un disco duro, por lo que el usuario puede agregar y modificar archivos en un CD-R a voluntad (el llamado "acceso a la letra de la unidad" en Windows), OSTA agregó la compilación VAT al estándar UDF en su revisión 1.5. El VAT es una estructura adicional en el disco que permite la escritura de paquetes; es decir, reasignar bloques físicos cuando se modifican o eliminan archivos u otros datos en el disco. Para medios de una sola escritura, todo el disco está virtualizado, lo que hace que la naturaleza de una sola escritura sea transparente para el usuario; el disco se puede tratar de la misma manera que se trataría un disco regrabable.

La naturaleza de escritura única de los medios CD-R o DVD-R significa que cuando se elimina un archivo en el disco, los datos del archivo aún permanecen en el disco. Ya no aparece en el directorio, pero sigue ocupando el espacio original donde estaba almacenado. Eventualmente, después de usar este esquema por algún tiempo, el disco estará lleno, ya que el espacio libre no se puede recuperar eliminando archivos. Se pueden usar herramientas especiales para acceder al estado anterior del disco (el estado antes de que ocurriera la eliminación), haciendo posible la recuperación.

No todas las unidades implementan completamente la versión 1.5 o superior de la UDF y, por lo tanto, es posible que algunas no puedan manejar compilaciones de IVA.

Compilación reservada (RW)

Los medios regrabables como DVD-RW y CD-RW tienen menos limitaciones que los medios DVD-R y CD-R. Los sectores se pueden reescribir al azar (aunque en paquetes a la vez). Estos medios se pueden borrar por completo en cualquier momento, dejando el disco en blanco nuevamente, listo para escribir un nuevo UDF u otro sistema de archivos (por ejemplo, ISO 9660 o CD Audio). Sin embargo, los sectores de los medios -RW pueden "desgastarse" después de un tiempo, lo que significa que sus datos se vuelven poco confiables, debido a que se reescribieron con demasiada frecuencia (generalmente después de unos cientos de reescrituras, con CD-RW).

Las compilaciones sin formato y VAT del formato UDF se pueden usar en medios regrabables, con algunas limitaciones. Si la compilación simple se usa en un medio -RW, no se debe permitir la modificación de los datos a nivel del sistema de archivos, ya que esto desgastaría rápidamente los sectores de uso frecuente en el disco (como los de directorio y datos de asignación de bloques). que luego pasaría desapercibido y conduciría a la pérdida de datos. Para permitir la modificación de archivos en el disco, se pueden usar discos regrabables como medios -R usando la compilación VAT. Esto garantiza que todos los bloques se escriban solo una vez (sucesivamente), asegurando que no haya bloques que se reescriban con más frecuencia que otros. De esta forma, un disco RW se puede borrar y reutilizar muchas veces antes de que deje de ser fiable. Sin embargo, eventualmente dejará de ser confiable y no será fácil detectarlo. Cuando se usa la compilación VAT, los medios CD-RW/DVD-RW aparecen efectivamente como medios CD-R o DVD+/-R en la computadora. Sin embargo, los medios se pueden borrar de nuevo en cualquier momento.

La compilación salvada se agregó en la revisión 1.5 para abordar las particularidades de los medios regrabables. Esta compilación agrega una Tabla de repuesto adicional para administrar los defectos que eventualmente ocurrirán en partes del disco que se han reescrito demasiadas veces. Esta tabla realiza un seguimiento de los sectores desgastados y los reasigna a los que funcionan. La gestión de defectos de UDF no se aplica a los sistemas que ya implementan otra forma de gestión de defectos, como Mount Rainier (MRW) para discos ópticos o un controlador de disco para una unidad de disco duro.

Las herramientas y las unidades que no son totalmente compatibles con la revisión 1.5 de UDF ignorarán la tabla de reserva, lo que los llevaría a leer los sectores gastados obsoletos, lo que conduciría a la recuperación de datos corruptos.

La denominada sobrecarga UDF que se distribuye por todo el disco reserva una parte del espacio de almacenamiento de datos, lo que limita la capacidad utilizable del CD-RW con, p. 650 MB de capacidad original a alrededor de 500 MB.

Juego de caracteres

Las especificaciones de UDF permiten solo un conjunto de caracteres OSTA CS0, que puede almacenar cualquier punto de código Unicode excepto U+FEFF y U+FFFE. No se utilizan conjuntos de caracteres adicionales definidos en ECMA-167.

Desde Errata DCN-5157, el rango de puntos de código se amplió a todos los puntos de código de Unicode 4.0 (o cualquier versión más reciente o anterior), que incluye los caracteres Plano 1-16 como Emoji. DCN-5157 también recomienda normalizar las cadenas a la forma de normalización C.

El conjunto de caracteres OSTA CS0 almacena una cadena Unicode de 16 bits "comprimida" en unidades de 8 o 16 bits, precedidas por un "compID" etiqueta para indicar el tipo de compresión. El almacenamiento de 8 bits es funcionalmente equivalente a ISO-8859-1 y el almacenamiento de 16 bits es UTF-16 en big endian. El algoritmo de referencia no comprueba los puntos de código prohibidos ni interpreta los pares sustitutos, por lo que, al igual que NTFS, la cadena puede tener un formato incorrecto. (DCN-5157 no especifica ninguna forma específica de almacenamiento, pero UTF-16BE es el único método conocido para almacenar todo Unicode y, al mismo tiempo, es compatible con versiones anteriores con UCS-2).

Compatibilidad

Muchos reproductores de DVD no admiten ninguna revisión de UDF que no sea la versión 1.02. Los discos creados con una revisión más reciente aún pueden funcionar en estos reproductores si se utiliza el formato de puente ISO 9660. Incluso si un sistema operativo afirma poder leer UDF 1.50, es posible que solo admita la compilación simple y no necesariamente el VAT o Spared Construcciones UDF.

Mac OS X 10.4.5 afirma ser compatible con la revisión 1.50 (consulte man mount_udf), pero solo puede montar discos de la compilación simple correctamente y no proporciona soporte de virtualización en absoluto. No puede montar discos UDF con VAT, como se vio con el problema de Sony Mavica. Las versiones anteriores a la 10.4.11 montan discos con Sparing Table pero no leen sus archivos correctamente. La versión 10.4.11 corrige este problema.

Del mismo modo, Windows XP Service Pack 2 (SP2) no puede leer discos DVD-RW que utilizan las tablas de repuesto UDF 2.00 como sistema de gestión de defectos. Este problema ocurre si el sistema de administración de defectos UDF crea una tabla de reserva que abarca más de un sector en el disco DVD-RW. Windows XP SP2 puede reconocer que un DVD usa UDF, pero el Explorador de Windows muestra el contenido de un DVD como una carpeta vacía. Hay una revisión disponible para esto y está incluida en el Service Pack 3.

Debido a las versiones y opciones UDF predeterminadas, una partición UDF formateada por Windows no se puede escribir en macOS. Por otro lado, Windows no puede escribir directamente una partición formateada por macOS, debido al requisito de una tabla de partición MBR. Además, Linux solo admite la escritura en UDF 2.01. Un script para Linux y macOS llamado format-udf maneja estas incompatibilidades usando UDF 2.01 y agregando un MBR falso; para Windows, la mejor solución es utilizar la herramienta de línea de comandos format /FS:UDF /R:2.01.