- Про файлових системах взагалі. Багато користувачів стикаються з нерозумінням основ роботи файлових...
- NTFS: зручність і висока швидкість.
Про файлових системах взагалі.
Багато користувачів стикаються з нерозумінням основ роботи файлових систем Windows. Здавалося б, навіщо непотрібна теорія? Насправді саме знання глибокого функціонування різних файлових систем дозволяє вірно вибирати ту чи іншу файлову систему для того чи іншого носія інформації. Часом помилка у виборі може стати критичною пізніше при вирішенні задачі відновлення інформації або передчасного зносу носія.
Файлова система складається з системи управління файлами і сукупності файлів на певному виді носія (CD, DVD, FDD, HDD, Flash і т.д.). Система управління файлами забезпечує користувачам і додаткам можливість доступу до файлів, їх збереження і підтримку цілісності їх вмісту. Найбільш поширеним довготривалим носієм інформації в сучасних обчислювальних системах є жорсткий диск - «Вінчестер». Цей термін застосовується до будь-якого герметичному диску з аеродинамічній конструкцією зчитують магнітних головок.
Файлові системи сучасних операційних систем встановлюються в розділи жорсткого диска.
FAT 32. Простота і надійність.
Існують три файлові системи FAT: FAT12 (для гнучких дисків FDD), FAT16, FAT32. Вони розрізняються количеста біт (12, 16, 32) для вказівки номера кластера в системі управління файлами. У файлових системах FAT логічне дисковий простір будь-якого логічного диска ділиться на системну область і область даних. BR - завантажувальний запис Boot Record; RS - зарезервовані сектора; FAT1, FAT2 - таблиці 1 і 2 розміщення файлів; RDir (Root directory, ROOT) - кореневої каталог. Область даних розбивається на кластери, які являють собою 1 або кілька суміжних секторів. У таблиці FAT кластери, що належать одному файлу, зв'язуються по ланцюжку. Картою області даних є, по суті, Таблиця розміщення файлів (File Allocation Table - FAT) Кожен елемент таблиці FAT (12, 16 або 32 біт) відповідає одному кластеру диска і характеризує його стан: вільний, зайнятий або є збійних кластерів (bad clаster) . Для вказівки номера кластера в системі управління файлами FAT16 використовується 16-ти бітове слово, і можна адресувати 65536 кластерів.
Кластер - це мінімально адресується одиниця дискової пам'яті, що виділяється для файлу. Файл або каталог займає ціле число кластерів. Розбиття області даних на кластери замість використання секторів дозволяє: зменшити розмір таблиці FAT, зменшити фрагментацію файлів, скорочується довжина ланцюжків файлу, прискорюється доступ до файлу. Останній кластер може бути задіяний в повному обсязі, що призведе до помітної втрати дискового простору при великому розмірі кластера. На дискеті кластер займає 1 або 2 сектори. На жорсткому диску - 4, 8, 16, 32, 64 - сектору в одному кластері. Кожен елемент має наступну структуру: ім'я файлу, атрибут файлу, резервне поле, час створення, дата створення, дата останнього доступу, резерв, дата останньої модифікації, час останньої модифікації, номер початкового кластера Fat, розмір файлу.
В даному прикладі файл з ім'ям MyFile.txt розміщується, починаючи з 8-го кластера і займає 12 кластерів. Ланцюжок кластерів для даного випадку: 8,9, А, В, 15,16,17,19,1А, 1В, 1C, 1D. Кластер з номером 18 позначений кодом F7 як поганий. Він не може бути використаний для розміщення даних. Цей код виставляється утилітами форматування і перевірки дисків. Кластер 1D позначений кодом FF як кінцевий, що належить даному файлу. Вільні кластери позначені кодом 0. При виділенні нового кластера для запису в файл береться 1-ий вільний кластер. Оскільки файли на диску змінюються, видаляються, переміщаються, збільшуються і зменшуються, то дане правило розміщення призводить до фрагментації, тобто дані одного файлу розташовуються не в суміжних кластерах, а часом дуже віддалених один від одного. Утворюється складна ланцюжок. Це призводить до уповільнення роботи з файлами. Так як Fat використовується при доступі до диска дуже інтенсивно, вона завантажується в оперативну пам'ять. Система Fat32 набагато ефективніше витрачає дисковий простір, так як використовує кластери меншого розміру в порівнянні з попередніми версіями Fat. У порівнянні з Fat16 це дає економію 10-16%.
Елемент каталогу в поле атрибут може зберігати такі значення:
1) архівний (встановлюється при зміні файлу і знімається програмою виконує резервне копіювання файлів на інший носій);
2) директорія;
3) мітка тому;
4) системний;
5) прихований;
6) тільки для читання.
Довгі імена в FAT32 забезпечуються використанням декількох елементів записи каталогу: для одного файлу (один елемент - одна запис для імені 8.3, і 24 записи для найдовшого імені, яке може містити до 256 символів. Тому не рекомендується використовувати довгі імена.
Основний недолік FAT - повільна робота з файлами. При створенні файлу працює правило - виділяється перший вільний кластер. Це веде до фрагментації диска і складним ланцюжках файлів. Звідси випливає уповільнення роботи з файлами.
В принципі, файлова система FAT - це те, що потрібно сьогодні уникати. Тому життєво важливо вибрати відповідний, який дозволить вам уникнути це файлової системи.
NTFS: зручність і висока швидкість.
Одним з основних понять, які використовуються при роботі з NTFS, є поняття томи. Можливе створення отказоустойчивого томи, що займає кілька розділів, тобто використання RAID-технології. NTFS ділить все корисне дисковий простір томи на кластери - блоки даних, адресовані як одиниці даних. NTFS підтримує розміри кластерів від 512 байт до 64 Кбайт; 2 або 4 Кбайт диска відводяться під MFT-зону - простір, яке може займати, збільшуючись в розмірі, головний службовий метафайл MFT. Запис даних в цю область неможлива. MFT-зона порожня, щоб службовий файл (MFT) по можливості не фрагментований при своєму зростанні.
MFT (загальна таблиця файлів) - централізований каталог всіх інших файлів диска, в тому числі і себе самого. MFT поділений на записи фіксованого розміру в 1 Кбайт, кожна запис відповідає якому-небудь файлу. Перші 16 файлів носять службовий характер і недоступні операційній системі - вони називаються метафайлами, причому найперший метафайл - сам MFT. Ці перші 16 елементів MFT - єдина частина диска, що має строго фіксоване положення. Копія цих же 16 записів зберігається в середині томи для надійності, оскільки вони дуже важливі. Решта частини MFT-файлу можуть розташовуватися в довільних місцях диска - відновити його положення можна за допомогою його самого, «зачепившись» за саму основу - за перший елемент MFT. Кожен файл в NTFS представлений за допомогою потоків, у нього немає даних, а є «потоки». Один з потоків - дані файлу. Для одного файлу можна визначити кілька потоків даних.
Основні особливості NTFS:
• Робота на дисках великого обсягу відбувається ефективно (набагато ефективніше, ніж в FAT);
• Є кошти для обмеження доступу до файлів і каталогів;
• Розділи NTFS забезпечують локальну безпеку як файлів, так і каталогів;
• Введено механізм транзакцій, при якому здійснюється журнал файлових операцій;
• Істотне збільшення надійності;
• Знято багато обмежень на максимальну кількість дискових секторів і / або кластерів;
• Файл в NTFS, на відміну від файлових систем FAT і HPFS, може містити будь-які символи, включаючи повний набір національних алфавітів, так як дані представлені в Unicode - 16-бітному поданні, яке дає 65535 різних символів. Максимальна довжина імені файлу в NTFS - 255 символів.
• Система NTFS також має убудовані засоби стиску, які можна застосовувати до окремих файлів, цілим каталогам і навіть томам (і згодом скасовувати або призначати їх на свій розсуд). Каталог в NTFS являє собою спеціальний файл, який зберігає посилання на інші файли і каталоги.
NTFS забезпечує безпеку на рівні файлів; це означає, що права доступу до томів, каталогам і файлам можуть залежати від облікового запису користувача і тих груп, до яких він належить. Кожен раз, коли користувач звертається до об'єкта файлової системи, його права доступу перевіряються за списком дозволів даного об'єкта. Якщо користувач має достатній рівень прав, його запит задовольняється; в іншому випадку запит відхиляється. Ця модель безпеки застосовується як при локальній реєстрації користувачів на комп'ютерах з NT, так і при віддалених мережевих запитах.
Система NTFS також має певні засобами самовідновлення. NTFS підтримує різні механізми перевірки цілісності системи, включаючи ведення журналів транзакцій, що дозволяють відтворити файлові операції запису по спеціальному системному журналу.
Основний недолік файлової системи NTFS - службові дані займають багато місця (наприклад, кожен елемент каталогу займає 2 Кбайт) - для малих розділів службові дані можуть займати до 25% обсягу носія.
Таким чином, вибираючи тип файлової системи, ми вибираємо не якесь абстрактне дію, ми приймаємо комплекс рішень, які впливають на всю систему в цілому. Навіщо ж знати так докладно всю таємницю файлової системи? Це необхідно для її можливого відновлення, про що ми розповімо в одній з наступних статей =)
Здавалося б, навіщо непотрібна теорія?Навіщо ж знати так докладно всю таємницю файлової системи?