Cosa permette di fare il filesystem di rete ntfs. File e stream

Il nome del file system NTFS include le parole "nuova tecnologia". NTFS contiene una serie di miglioramenti e modifiche significativi che lo distinguono in modo significativo da altri file system. Dal punto di vista dell'utente, i file sono ancora archiviati in directory (spesso denominate "cartelle"). Tuttavia, in NTFS, a differenza di FAT, il lavoro su dischi di grandi dimensioni è molto più efficiente; esistono mezzi per limitare l'accesso a file e directory, sono stati introdotti meccanismi che aumentano significativamente l'affidabilità del file system, molte restrizioni sono state rimosse su importo massimo settori del disco e/o cluster.

Le caratteristiche principali del file system NTFS:

affidabilità. I computer ad alte prestazioni e i sistemi condivisi (server) devono avere una maggiore affidabilità, che è un elemento chiave nella struttura e nel comportamento di NTFS. Un modo per aumentare l'affidabilità consiste nell'introdurre un meccanismo di transazione che registri le operazioni sui file;

funzionalità estesa. NTFS è stato progettato pensando all'estensibilità. Molte funzionalità aggiuntive sono state incorporate in esso: migliore tolleranza agli errori, emulazione di altri file system, un potente modello di sicurezza, elaborazione parallela di flussi di dati e creazione di attributi di file definiti dall'utente;

Supporto POSIX. Poiché il governo degli Stati Uniti richiedeva che tutti i sistemi acquistati fossero almeno minimamente conformi a POSIX, anche NTFS ha fornito questa funzionalità. Le caratteristiche di base del file system POSIX includono l'uso facoltativo di nomi di file con distinzione tra maiuscole e minuscole, la memorizzazione dell'ora dell'ultimo accesso al file e il meccanismo dei cosiddetti "collegamenti reali" - nomi alternativi che consentono di fare riferimento allo stesso file con due o più nomi;

flessibilità. Modello di distribuzione spazio sul disco NTFS è estremamente flessibile. La dimensione del cluster può variare da 512 byte a 64 KB; è un multiplo dell'allocazione dello spazio su disco interno. NTFS supporta anche nomi di file lunghi, set Caratteri Unicode e alias di formato 8.3 per la compatibilità con FAT.

NTFS gestisce in modo eccellente l'elaborazione di grandi quantità di dati e funziona abbastanza bene quando si lavora con volumi che vanno da 300 - 400 MB e quando si lavora con volumi e file più grandi possibili - 16 EB (exabyte 64 byte o 16.000 miliardi di gigabyte). Il numero di file nelle directory root e non root non è limitato. Perché la struttura della directory NTFS si basa su una struttura dati efficiente chiamata "albero binario". I tempi di ricerca dei file in NTFS (al contrario dei sistemi basati su FAT) non sono correlati relazione lineare con il loro numero.

NTFS ha anche alcune funzionalità di autoriparazione. NTFS supporta vari meccanismi per verificare l'integrità del sistema, inclusa la registrazione delle transazioni, che consente di riprodurre le operazioni di scrittura dei file su uno speciale registro di sistema.

Supporta file system NTFS modello a oggetti sicurezza NT e tratta tutti i volumi, le directory e i file come entità separate. NTFS fornisce sicurezza a livello di file; ciò significa che i diritti di accesso a volumi, directory e file possono essere influenzati da account utente e dei gruppi a cui appartiene. Ogni volta che un utente accede a un oggetto del file system, i suoi diritti di accesso vengono verificati rispetto all'elenco dei permessi di questo oggetto... Se l'utente dispone di un livello sufficiente di diritti, la sua richiesta è soddisfatta; in caso contrario, la richiesta viene respinta. Questo modello di protezione si applica sia all'accesso dell'utente locale ai computer NT che alle richieste di rete remota.

Inoltre, NTFS ha anche una compressione incorporata che può essere applicata a singoli file, intere directory e persino volumi (e successivamente sovrascritta o assegnata come meglio credi).

Struttura del volume con file system NTFS.

Uno dei concetti di base utilizzati quando si lavora con NTFS è il volume. È anche possibile creare un volume a tolleranza d'errore che si estende su più partizioni, ovvero utilizzando la tecnologia RAID. Come molti altri sistemi, NTFS divide tutto lo spazio su disco utilizzabile su un volume in cluster, blocchi di dati indirizzati come unità di dati. NTFS supporta dimensioni di cluster da 512 byte a 64 KB; lo standard è considerato un cluster da 2 o 4 KB.

Tutto lo spazio su disco in NTFS è diviso in due parti disuguali. Il primo 12% del disco è allocato per la cosiddetta zona MFT, lo spazio che può aumentare di dimensioni, il principale metafile del servizio MFT.

Nessun dato può essere scritto in quest'area. La zona MFT viene sempre mantenuta vuota - questo viene fatto in modo che il file di servizio più importante (MFT) non venga frammentato il più possibile man mano che cresce. Il restante 88% del volume è un normale archivio di file.

MFT (master file table) è una directory centralizzata di tutti gli altri file sul disco, incluso se stesso. MFT è diviso in record taglia unica in 1 KB, e ogni record corrisponde a un file (in senso generale di questa parola). I primi 16 file sono di natura di servizio e sono inaccessibili al sistema operativo: sono chiamati metafile e il primissimo metafile è l'MFT stesso. Questi primi 16 elementi della MFT sono l'unica parte del disco che ha una posizione rigorosamente fissa. Una copia di questi 16 record è conservata a metà del volume per affidabilità, poiché sono molto importanti. Il resto del file MFT può essere posizionato, come qualsiasi altro file, in posizioni arbitrarie sul disco - puoi ripristinare la sua posizione con l'aiuto di se stesso, "agganciato" proprio sulla base - sul primo elemento MFT.

I primi 16 file NTFS (metafile) citati sono di natura di servizio; ognuno di loro è responsabile di qualche aspetto del sistema. I metafile si trovano nella directory principale del volume NTFS. Iniziano tutti con il simbolo del nome "$", anche se ottieni alcune informazioni su di loro con mezzi standard duro. La tabella elenca i principali metafile conosciuti e il loro scopo.

Così, puoi scoprire, ad esempio, quanto spende il sistema operativo per catalogare un volume osservando la dimensione del file $ MFT.

Quindi, tutti i file di volume sono referenziati nella MFT. Questa struttura memorizza tutte le informazioni sui file, ad eccezione dei dati effettivi. Il nome del file, la dimensione, la posizione sul disco dei singoli frammenti, ecc., sono tutti memorizzati nel record corrispondente. Se manca un record MFT per le informazioni, vengono utilizzati più record e non necessariamente consecutivi. I file potrebbero non essere molto grandi, quindi i dati del file vengono archiviati direttamente nella MFT, nel posto rimanente dai dati principali all'interno di un record MFT. I file che occupano centinaia di byte di solito non hanno la loro incarnazione "fisica" nel main area file- tutti i dati di un tale file sono archiviati in un unico posto, nella MFT.

Un file su un volume NTFS è identificato da un cosiddetto collegamento file, rappresentato da un numero a 64 bit. Un collegamento a un file è costituito da un numero di file, che corrisponde alla posizione del relativo record di file nella MFT, e da un numero di sequenza. Quest'ultimo viene incrementato ogni volta che viene riutilizzata una determinata posizione nella MFT, il che consente al file system NTFS di eseguire controlli di coerenza interni.

Ogni file in NTFS è rappresentato utilizzando flussi, ovvero non ha "solo dati" in quanto tali, ma ci sono "stream". Per una corretta comprensione del flusso, è sufficiente indicare che uno dei flussi ha il solito significato: dati di file. Ma la maggior parte degli attributi dei file sono anche flussi. Pertanto, risulta che il file ha solo un'entità di base: il numero nella MFT e tutto il resto, inclusi i suoi flussi, è facoltativo. Questo approccio può essere utilizzato in modo efficace: ad esempio, è possibile "attaccare" un altro flusso a un file scrivendovi dei dati. In Windows 2000, le informazioni sull'autore e sul contenuto del file vengono registrate in questo modo (uno dei segnalibri nelle proprietà del file, visualizzato, ad esempio, da Explorer). È interessante notare che questi flussi aggiuntivi non sono visibili con gli strumenti di gestione dei file standard: la dimensione del file osservata è solo la dimensione del flusso principale, che contiene i dati tradizionali. Ad esempio, puoi avere un file di lunghezza zero, cancellando che libererà 1 GB di spazio libero, semplicemente perché qualche programma o tecnologia astuta ha "bloccato" un flusso aggiuntivo (dati alternativi) di dimensioni così grandi. Ma in realtà, gli stream non sono molto usati al momento, quindi fai attenzione situazioni simili non dovrebbero, anche se ipoteticamente sono possibili. Devi solo tenere a mente che un file in NTFS è un concetto più profondo di quanto potresti immaginare guardando le directory del disco.

Gli attributi standard per file e directory su un volume NTFS hanno nomi e codici di tipo fissi:

Gli attributi dei file nei record MFT sono disposti in ordine crescente di valori numerici dei codici di tipo e alcuni tipi di attributi possono verificarsi più di una volta in un record: ad esempio, se un file ha più attributi di dati o più nomi. Richiesto per ogni file su un volume NTFS è l'attributo informazioni standard, attributo del nome file, attributo del descrittore di sicurezza e attributo dei dati. Il resto degli attributi può essere trovato secondo necessità.

Un nome file in NTFS, a differenza dei file system FAT e HPFS, può contenere qualsiasi carattere, incluso l'intero set di alfabeti nazionali, poiché i dati sono rappresentati in Unicode, una rappresentazione a 16 bit che fornisce 65535 caratteri diversi. Lunghezza massima nome file in NTFS - 255 caratteri.

L'organizzazione della directory dà un grande contributo all'efficienza del file system. Una directory in NTFS è file speciale, che memorizza i collegamenti ad altri file e directory, creando una struttura gerarchica di dati su disco. Il file del catalogo è suddiviso in blocchi, ognuno dei quali contiene il nome del file, gli attributi di base e un collegamento all'elemento MFT, che fornisce già informazioni complete sull'elemento del catalogo. La directory del disco principale - root - non è diversa dalle directory ordinarie, ad eccezione di un collegamento speciale ad essa dall'inizio del metafile MFT.

La struttura interna della directory è un albero binario. L'albero delle directory binarie dispone i nomi dei file in modo che la ricerca del file venga eseguita utilizzando risposte a due cifre alle domande sulla posizione del file. Un albero binario è in grado di rispondere alla domanda: in quale gruppo, rispetto a un dato elemento, è il nome desiderato - superiore o inferiore? La ricerca inizia con tale domanda all'elemento centrale e ogni risposta restringe l'area di ricerca in media di due. Se immaginiamo che i file siano ordinati alfabeticamente, la risposta alla domanda viene eseguita in modo ovvio, confrontando le lettere iniziali. L'area di ricerca, ristretta a metà, comincia ad essere esplorata in modo simile, ripartendo dall'elemento centrale. Tuttavia, aggiungere un file a una directory ad albero non è molto più difficile che aggiungere un file a una directory FAT lineare. Sono operazioni comparabili nel tempo. Aggiungere nuovo file nella directory, devi prima assicurarti che il file con quel nome non sia ancora lì. Pertanto, in un sistema FAT con un'organizzazione lineare delle voci di directory, abbiamo difficoltà non solo a trovare un file. E questo compensa ampiamente la semplicità di aggiungere un file a una directory.

Possibilità del file system NTFS di limitare l'accesso a file e directory.

NTFS tratta directory (cartelle) e file come oggetti eterogenei e mantiene elenchi separati (sebbene sovrapposti) di diritti di accesso per ogni tipo. Di seguito sono riportate le autorizzazioni NTFS assegnate alle cartelle (le autorizzazioni corrispondenti per i file sono elencate di seguito):

nessun accesso (Nessuno);

accesso completo(controllo completo) (All) (All) (all) (all);

il diritto di leggere (leggere) (RX) (RX) (leggere) (leggere);

il diritto di aggiungere (aggiungere) (WX) (non specificato) (scrivere / eseguire non specificato);

il diritto di aggiungere e leggere (aggiungere e leggere) (RWX) (RX) (leggere / scrivere / eseguire) (leggere / eseguire);

visualizza a destra (elenco) (RX) (non specificato) (leggi / esegui) (non specificato);

cambia a destra (RWXD)) (RWXD) (leggi / scrivi / esegui / cancella) (leggi / scrivi / esegui / cancella).

Nelle espressioni tra parentesi dopo il nome, i permessi sono: la prima espressione si riferisce alla cartella stessa, e la seconda si riferisce a tutti i file che possono essere creati al suo interno. Ad esempio, Controllo completo consente qualsiasi azione su una cartella, ma un utente con Controllo completo sulla cartella avrà anche accesso completo a tutti i file creati al suo interno (a meno che il proprietario o l'amministratore del file non abbia modificato le autorizzazioni del file). In altre parole, in NTFS, i file e le cartelle per impostazione predefinita ereditano i permessi impostati per la cartella principale, ma questi permessi possono essere modificati da chiunque sia autorizzato a modificare i permessi sugli oggetti NTFS corrispondenti.

I file in NTFS possono avere i seguenti diritti:

controllo completo (Tutti) (tutti);

nessun accesso (Nessuno);

cambia a destra (RWXD) (leggi / scrivi / esegui / cancella);

il diritto di leggere (leggere) (RX) (leggere / eseguire).

Per le autorizzazioni NTFS, come per le autorizzazioni per le directory condivise, si applica il principio dell'acquisizione. Un'eccezione è il diritto "nessun accesso", che sovrascrive tutti gli altri diritti.

Quando gli utenti si connettono su una rete, i diritti NTFS possono entrare in conflitto con i diritti di directory condivisa. In tale situazione, si applica il diritto di accesso con le restrizioni più severe. Molte persone hanno problemi a comprendere le restrizioni imposte dall'accesso alla rete. Tuttavia, puoi facilmente capirlo se ricordi che quando accedi a directory e file che si trovano su volumi NTFS, vengono utilizzati due meccanismi sequenziali.

Innanzitutto, si accede ai file, che è stato determinato dai meccanismi di rete. Questi sono il diritto di "non accesso", il diritto di "lettura", il diritto di "modifica", il diritto di "modifica" e il "controllo completo". Successivamente, hanno effetto le restrizioni su file e directory definite dalle proprietà NTFS. In altre parole, i diritti finali su cartelle e file sono determinati dalle restrizioni massime specificate in ciascuno dei meccanismi.

Oltre ai diritti elencati, esiste anche il cosiddetto accesso speciale. Se si seleziona questo diritto di accesso, di fatto diventa possibile selezionare più diritti contemporaneamente dal seguente elenco:

controllo completo (Tutti);

leggere (leggere) (R);

scrivere (scrivere) (W);

eseguire (X);

cancellare (cancellare) (D);

modificare i permessi (P);

assumere la proprietà (O).

In linea di principio, si potrebbe scegliere qualsiasi combinazione dei permessi elencati, ma in pratica non funziona. Ad esempio, non è possibile specificare il diritto X (esecuzione) senza il diritto R (lettura), sebbene altri sistemi di gestione dei file forniscano questo diritto. Consente di eseguire un programma il cui file è contrassegnato con questo attributo, ma non offre l'opportunità di copiarlo. Molte altre combinazioni permessi speciali inoltre non funzionano correttamente e questo va tenuto presente. È meglio usare i normali diritti su file e directory, che sono stati elencati sopra.

Ora diamo un'occhiata a cosa succede ai diritti sui file protetti in NTFS quando vengono spostati. Le cartelle di livello superiore in NTFS di solito hanno gli stessi diritti dei file e delle cartelle che contengono. Ad esempio, se si crea una cartella all'interno di un'altra cartella per la quale gli amministratori dispongono del controllo completo e gli operatori dell'archivio dispongono dell'accesso in lettura, la nuova cartella erediterà tali diritti. Lo stesso vale per i file copiati da un'altra cartella o spostati da un'altra partizione NTFS.

Se una cartella o un file viene spostato in una cartella diversa sulla stessa partizione NTFS, gli attributi di sicurezza non vengono ereditati dal nuovo oggetto contenitore. Ad esempio, se un file viene spostato da una cartella con autorizzazioni di lettura per il gruppo Everyone a una cartella sulla stessa partizione con accesso completo per lo stesso gruppo, il file spostato manterrà le autorizzazioni di lettura originali. Il fatto è che quando i file vengono spostati entro i limiti di una partizione NTFS, solo il puntatore alla posizione dell'oggetto cambia e tutti gli altri attributi (inclusi gli attributi di sicurezza) rimangono invariati.

Le tre regole importanti seguenti ti aiuteranno a determinare lo stato dei diritti di accesso durante lo spostamento o la copia di oggetti NTFS:

quando si spostano file all'interno dei confini di una partizione NTFS, i diritti di accesso originali vengono conservati;

quando si eseguono altre operazioni (creazione o copia di file, nonché spostamento tra partizioni NTFS), i diritti di accesso della cartella padre vengono ereditati;

tutti i diritti NTFS vengono persi quando i file vengono spostati da una partizione NTFS a una partizione FAT.

NTFS, FAT o exFAT sono file system completamente diversi che possono essere utilizzati per archiviare dati su supporti diversi. Entrambi creati in Microsoft e sono usati principalmente per Windows, ma c'è un supporto per loro anche nel kernel Linux.

Molto spesso, NTFS viene utilizzato per installare il sistema operativo Sistemi Windows o Partizioni di Windows per i file, mentre FAT viene spesso utilizzato su unità flash o altre unità esterne. Anche FAT può essere spesso utilizzato come file system principale per Android. In questo articolo, vedremo Differenze di grasso e NTFS, analizzeremo in dettaglio come differiscono e perché sono necessari.

Il file system imposta le regole di base su come verranno organizzati i dati quando scritti su un supporto, indipendentemente da cosa sia - disco fisso o un'unità flash. Il file system descrive come saranno organizzate le cartelle.

Una certa parte dei dati chiamata file si trova nell'area richiesta dell'unità. Il file system esegue tutti i calcoli necessari e determina anche la dimensione minima indivisibile del blocco dati, taglia massima file, controlla la frammentazione. Ci sono molti tipi diversi file system, ad esempio, file system per l'installazione del sistema operativo, per media esterni, per dischi ottici, file system distribuiti. Ma in questo articolo, eseguiremo solo un confronto tra grasso e ntfs.

Che cos'è il file system FAT?

I file system fat32 e ntfs sono molto diversi. FAT sta per File Allocation Table. È un file system molto antico nella storia dei sistemi informatici. La sua storia inizia nel 1977. Quindi è stato sviluppato il file system a 8 bit, che è stato utilizzato nell'NCR 7200 basato sull'Intel 8080. Era un terminale di input che funzionava con i floppy disk. Il file system è stato scritto un dipendente Microsoft, Di Mark MacDonald dopo aver discusso il suo concetto con Bill Gates.

Quindi il file Sistema FAT iniziò ad essere utilizzato nel sistema operativo MDOS per la piattaforma Z80. Diversi anni dopo, sono state rilasciate nuove versioni come FAT12, FAT16 e FAT32.

FAT32 ha aumentato la dimensione massima del volume a 16 TB rispetto a FAT16. Anche la dimensione del file è stata aumentata a 4 GB. File Allocation Table a 32 bit è stato rilasciato nell'agosto 1995 per Windows 95. Ma questo file system non può ancora essere utilizzato per installazioni o archiviazione di applicazioni pesanti file di grandi dimensioni... Pertanto, Microsoft ha sviluppato un nuovo file system - NTFS, che è privo di tali svantaggi.

FAT32 è un ottimo file system per supporti esterni se è necessario trasferire file non più grandi di 4 GB. È supportato da molti vari dispositivi come macchine fotografiche, macchine fotografiche, lettori di musica... Tutte le versioni di Windows e le distribuzioni Linux supportano completamente FAT32. Anche Apple MacOS lo supporta.

Che cos'è il file system NTFS?

Microsoft ha sviluppato un nuovo file system per i suoi nuovi sistemi - New Technology File System o NTFS. È apparso nel 1993, in Windows NT 3.1. NTFS ha rimosso molte delle restrizioni sulle dimensioni di file e dischi. Il suo sviluppo è iniziato nel 1980, di conseguenza fusione di Microsoft e IBM per creare un nuovo file system con prestazioni migliorate.

Ma la collaborazione tra le aziende non è durata a lungo e IBM ha rilasciato HPFS, che è stato utilizzato in OS / 2, e Microsoft ha creato NTFS 1.0. La dimensione massima di un singolo file in NTFS può essere fino a 16 exabyte, il che significa che anche i file più grandi possono entrarci.

NTFS 3.1 è stato rilasciato per Windows XP e ha ricevuto molti miglioramenti interessanti come il supporto per la riduzione delle dimensioni delle partizioni, recupero automatico e collegamenti simbolici e la dimensione massima del disco del file system è stata aumentata a 256 TB. Questo nonostante la dimensione massima del file di 16 EB.

Altre caratteristiche interessanti che sono state aggiunte in seguito includono la scrittura pigra su disco, il supporto per la deframmentazione, la configurazione delle quote del disco, il monitoraggio dei collegamenti e la crittografia a livello di file. Con tutto ciò, NTFS mantiene la compatibilità con le versioni precedenti.

Ora è un file system journaling, tutte le azioni con i file sono registrate in un journal speciale, con l'aiuto del quale il file system può essere ripristinato molto rapidamente in caso di danno. NTFS è supportato su Windows XP e versioni successive. Se confronti fat o ntfs, quest'ultimo non è completamente supportato in Linux, è possibile scrivere e recuperare in caso di danni e solo la lettura è supportata su MacOS.

Che cos'è il file system exFAT?

File sistema exFATè un altro progetto Microsoft per migliorare il vecchio file system. Può essere rigato dove FAT32 non si adatta. È molto più semplice per NTFS, ma supporta file più grandi di 4 GB ed è spesso utilizzato anche su unità flash e dispositivi di archiviazione. Con lei Sviluppo Microsoft ha utilizzato la propria tecnologia di ricerca del nome del file hash, che migliora notevolmente le prestazioni.

La maggior parte dei paesi riconosce la legge sui brevetti degli Stati Uniti, quindi qualsiasi implementazione di exFAT non è possibile su alcun sistema chiuso o open source. Ma Microsoft vuole che questo file system sia distribuito e utilizzato liberamente. Pertanto, è stata sviluppata una versione basata su FUSE di exFAT chiamata fuse-exfat. Fornisce accesso completo in lettura e scrittura. È stata inoltre creata un'implementazione a livello Kernel Linux in Samsung, che ora è anche di pubblico dominio.

Questo filesystem ha anche limite massimo da una dimensione del file di 16 EB, ma è molto più leggero e non ha funzionalità aggiuntive. Se parliamo di compatibilità, allora è completamente supportato su Windows, macOS, Android e Linux.

Differenze tra FAT e Ntfs

Ora diamo un'occhiata alle principali differenze tra FAT e NTFS sotto forma di un breve riepilogo di ciascuno dei file system:

FAT32

• Compatibilità: Windows, Mac, Linux, console di gioco, quasi tutti i dispositivi con una porta USB;
• Professionisti: multipiattaforma, leggerezza;
• Svantaggi: dimensione massima del file 4 GB e partizione 16 GB, senza journaling;
• Utilizzo: supporto esterno.

NTFS

• Compatibilità: Windows, Linux, Xbox One e sola lettura su Mac;
• Professionisti: journaled, ampi limiti alla dimensione della partizione e del file, crittografia, ripristino automatico;
• Svantaggi: multipiattaforma limitata;
• Utilizzo: per installare Windows.

exFAT

• Compatibilità: Windows XP e versioni successive, MacOS X 10.6.5, Linux (fusibile), Android;
• Professionisti: grande limite alla dimensione della partizione e del file, leggero rispetto a NTFS;
• Svantaggi: Microsoft ne limita l'utilizzo mediante un contratto di licenza;
• Utilizzo: per supporti esterni e duro esterno dischi.

conclusioni

In questo articolo, abbiamo eseguito un confronto tra fat e ntfs. Questi sono file system molto diversi. Ma è difficile capire quale file system sia migliore di fat o ntfs, da un lato NTFS ha molte più capacità, ma FAT è più leggero ed è supportato ove possibile. Per le partizioni di dati Linux che devono essere accessibili su Windows, è meglio usare FAT piuttosto che NTFS poiché è meglio supportato. Cosa pensi sia meglio fat o ntfs per Linux?

Il sistema operativo, oltre a tutte le altre attività, soddisfa il suo scopo principale: organizza il lavoro con i dati secondo una determinata struttura. Il file system viene utilizzato per questi scopi. Che cos'è FS e cosa può essere, così come altre informazioni su di esso verranno presentate di seguito.

descrizione generale

Il file system è una parte del sistema operativo responsabile del posizionamento, dell'archiviazione, dell'eliminazione delle informazioni sui supporti, della fornitura di tali informazioni agli utenti e delle applicazioni, nonché della loro fornitura uso sicuro... Inoltre, è lei che aiuta nel recupero dei dati in caso di guasto hardware o software. Ecco perché il file system è così importante. Cos'è FS e cosa può essere? Ci sono diversi tipi:

Per dischi fissi, ovvero dispositivi ad accesso casuale;

Per nastri magnetici, ovvero dispositivi ad accesso sequenziale;

Per supporti ottici;

Sistemi virtuali;

Sistemi in rete.5

Un file funge da unità logica di archiviazione dei dati in un file system, ovvero una raccolta ordinata di dati che ha un nome specifico. Tutti i dati utilizzati dal sistema operativo sono presentati sotto forma di file: programmi, immagini, testi, musica, video, nonché driver, librerie, ecc. Ciascuno di questi elementi ha un nome, un tipo, un'estensione, attributi e dimensioni. Quindi, ora lo sai, il file system è una raccolta di tali elementi, nonché modi per lavorare con essi. A seconda della forma in cui viene utilizzato e dei principi applicabili ad esso, si possono distinguere diversi tipi principali di FS.

Approccio programmatico

Quindi, se si considera il file system (che cos'è e come lavorarci), va notato che si tratta di una struttura multilivello, sul suo livello superiore c'è uno switch del filesystem che fornisce un'interfaccia tra il sistema e un'applicazione specifica. Converte le richieste di file in un formato percepito dal livello successivo: i driver. A loro volta, fanno riferimento a specifici driver di dispositivo che memorizzano le informazioni necessarie.

Ho applicazioni client-server I requisiti di prestazione di FS sono piuttosto elevati. I sistemi moderni sono progettati per fornire un accesso efficiente, supporto per supporti di archiviazione di grandi dimensioni, proteggere i dati da accessi non autorizzati e mantenere l'integrità delle informazioni.

File system FAT

Questo tipo è stato sviluppato nel 1977 da Bill Gates e Mark MacDonald. È stato originariamente utilizzato in OS 86-DOS. Se parliamo di cos'è il file system FAT, vale la pena notare che inizialmente non era in grado di supportare dischi fissi, ma funzionava solo con supporti flessibili fino a 1 megabyte. Ora questa limitazione non è più rilevante e questo FS è stato utilizzato da Microsoft per MS-DOS 1.0 e versioni successive. FAT utilizza determinate convenzioni per la denominazione dei file:

All'inizio del nome deve esserci una lettera o un numero, e in esso stesso può essere qualsiasi carattere ASCII, oltre allo spazio e agli elementi speciali;

La lunghezza del nome non deve essere superiore a 8 caratteri, dopo di che viene inserito un punto, quindi viene indicata l'estensione, che consiste di tre lettere;

Qualsiasi caso può essere utilizzato nei nomi dei file; è indistinguibile e non viene conservato.

Poiché FAT è stato originariamente progettato per un sistema operativo DOS per utente singolo, non prevedeva la memorizzazione di informazioni sul proprietario o sui diritti di accesso. Sul questo momento questo file system è il più diffuso, in un modo o nell'altro è supportato dalla maggioranza e la sua versatilità consente di utilizzarlo su volumi con cui funzionano diversi sistemi operativi. Questo è un semplice file system che non è in grado di prevenire il danneggiamento dei file a causa di un arresto errato del computer. I sistemi operativi basati su di esso includono utilità speciali che controllano la struttura e correggono le incongruenze dei file.

File system NTFS

Questo file system è il più preferibile per lavorare con Windows NT, poiché è stato sviluppato appositamente per esso. Il sistema operativo include un'utilità di conversione che converte i volumi FAT e HPFS in volumi NTFS. Se parliamo di che file Sistema NTFS, vale la pena notare che ha notevolmente ampliato la capacità di controllare l'accesso a determinate directory e file, introdotto molti attributi, implementato strumenti di compressione file dinamici, tolleranza di errore e supportato i requisiti dello standard POSIX. In questo FS, puoi usare nomi lunghi fino a 255 caratteri, mentre nome corto viene generato allo stesso modo di VFAT. Comprendendo cos'è il file system NTFS, vale la pena notare che in caso di errore del sistema operativo, è in grado di ripristinarsi, quindi il volume del disco rimarrà accessibile e la struttura della directory non ne risentirà.

Caratteristiche di NTFS

Su un volume NTFS, ogni file è rappresentato da una voce nella MFT. I primi 16 record della tabella sono riservati dal file system stesso per l'archiviazione informazioni speciali... La primissima voce descrive la tabella dei file stessa. Quando il primo record viene distrutto, il secondo viene letto per trovare un file MFT con mirroring, in cui il primo record è identico alla tabella principale. Una copia del file viene posta al centro logico del disco bootstrap... Il terzo record della tabella contiene il file di registro utilizzato per il ripristino dei dati. Nella diciassettesima e successive voci file tabella contiene informazioni sui file e sulle directory presenti sul disco rigido.

Il registro delle transazioni contiene una serie completa di operazioni che modificano la struttura di un volume, comprese le operazioni per creare file, nonché tutti i comandi che influiscono sulla struttura della directory. Il registro delle transazioni è per Ripristino NTFS a causa di un guasto del sistema. La voce per la directory principale contiene un elenco di directory e file che si trovano nella directory principale.

Funzionalità EFS

Encrypting File System (EFS) è un componente di Windows in grado di memorizzare informazioni sul disco rigido in un formato crittografato. La crittografia è diventata la cosa più importante forte protezione che solo questo sistema operativo ha da offrire. V in questo caso la crittografia per l'utente è carina azione semplice, per questo devi solo selezionare la casella nelle proprietà della cartella o del file. È possibile specificare chi può leggere tali file. La crittografia si verifica quando i file vengono chiusi e quando vengono aperti sono automaticamente pronti per l'uso.

Caratteristiche RAW

I dispositivi di archiviazione dei dati sono i componenti più vulnerabili, che sono più spesso soggetti a danni non solo fisici, ma anche logici. Alcuni problemi hardware possono essere fatali, mentre altri hanno soluzioni. A volte gli utenti hanno una domanda: "Cos'è un file system RAW?"

Come sai, per registrare qualsiasi informazione su un disco rigido o un'unità flash, l'unità deve disporre di un file system. I più comuni sono FAT e NTFS. E RAW non è nemmeno il file system che di solito immaginiamo. In effetti, questo è già un errore logico sistema installato, ovvero la sua effettiva assenza per Windows. Molto spesso, RAW è associato alla distruzione della struttura del file system. Successivamente, il sistema operativo non solo accede ai dati, ma non visualizza nemmeno informazioni tecniche per attrezzatura.

Caratteristiche di UDF

universale formato del disco(UDF) è progettato per sostituire CDFS e aggiungere il supporto per i dispositivi DVD-ROM. Se parliamo di cosa si tratta, allora questa è una nuova implementazione. vecchia versione per i quali soddisfa i requisiti Si caratterizza per alcune caratteristiche:

I nomi dei file possono essere lunghi fino a 255 caratteri;

Il nome può essere maiuscolo o minuscolo;

La lunghezza massima del percorso è di 1023 caratteri.

A partire da Windows XP, questo file system supporta la lettura e la scrittura.

Questo FS viene utilizzato per le unità flash che dovrebbero essere utilizzate quando si lavora con computer diversi eseguendo diversi sistemi operativi, in particolare Windows e Linux. È stato EXFAT a diventare il "ponte" tra di loro, poiché è in grado di lavorare con i dati ricevuti dal sistema operativo, ognuno dei quali ha il proprio file system. Che cos'è e come funziona, sarà chiaro già nella pratica.

conclusioni

Come è chiaro dalla discussione precedente, ogni sistema operativo utilizza file system specifici. Sono destinati alla memorizzazione di strutture di dati ordinate su supporti fisici informazione. Se all'improvviso, quando si utilizza un computer, si ha una domanda su quale sia il file system finale, è possibile che quando si tenta di copiare file specifico sul supporto di fronte a te c'era un messaggio sul superamento della dimensione consentita. Ecco perché è necessario sapere in quale file system quale dimensione del file è considerata accettabile, in modo da non incontrare problemi durante il trasferimento delle informazioni.

NTFS (ing. File system di nuova tecnologia- "file system nuova tecnologia") È il file system standard per la famiglia OS Microsoft Windows NT.

NTFS ha sostituito i file system FAT precedentemente utilizzati in Microsoft Windows e MS-DOS. NTFS supporta il sistema di metadati e utilizza anche strutture di dati specializzate per archiviare informazioni sui file per migliorare le prestazioni, l'affidabilità e l'efficienza dello spazio su disco. NTFS ha funzionalità integrate che consentono di differenziare l'accesso ai dati per diversi gruppi utenti e singoli utenti (ACL - liste di controllo accessi), assegnare quote (restrizioni sulla quantità massima di spazio su disco occupato da questo o quell'utente). Per migliorare l'affidabilità, NTFS utilizza un sistema di journaling.

Il file system NTFS è stato sviluppato sulla base dell'HPFS (High Performance File System), creato congiuntamente da IBM e Microsoft per il sistema operativo OS/2. Tuttavia, con l'acquisizione di innovazioni molto utili, come journaling, quotazione, auditing e controllo degli accessi, NTFS ha perso l'intrinseco HPFS alta produttività operazioni sui file. Al momento della sua creazione, NTFS includeva tutti i più moderni progressi tecnologici, come:

Capacità di lavorare con dischi di grandi dimensioni. La dimensione del cluster NTFS è di 512 byte, ma può variare fino a 64 KB. Molto di piu qualità importante NTFS - capacità teorica di gestire volumi di 16.777.216 terabyte. Teorico solo perché tali dischi rigidi non sono ancora stati creati.

Stabilità. NTFS contiene due copie dell'analogo FAT, chiamato MFT (Master File Table). MFT differisce da FAT MSDOS in quanto assomiglia più a una tabella di database. In caso di danneggiamento dell'MFT originale a causa di un errore hardware (ad esempio, la comparsa di un settore danneggiato), quando prossimo avvio il sistema utilizza una copia della MFT, creando automaticamente nuovo originale, tenendo conto di tutti i danni. Ma nemmeno questo è il vantaggio principale. La cosa principale è che NTFS utilizza il sistema di transazione durante la scrittura di file su disco. Questo sistema nasce da un DBMS, dove viene prestata particolare attenzione alla protezione dell'integrità dei dati, che può già dire molto sulla sua efficacia. Questo sistema garantisce l'assoluta sicurezza dei dati durante la copia, lo spostamento e l'eliminazione di file o directory. Se vengono apportate modifiche al file, le modifiche che erano nella cache o nella memoria del controller al momento dell'errore e che non sono state scritte sul disco andranno perse.

Sicurezza. In NTFS, i file vengono trattati come oggetti. E ogni oggetto file ha le sue proprietà come data di creazione, nome, stato dell'archivio, descrittore di sicurezza e data ultimo aggiornamento... L'oggetto file contiene anche una serie di metodi che consentono di utilizzarlo, ad esempio scrittura, lettura, chiusura e apertura. Gli utenti, inclusi gli utenti di rete, chiamano questi metodi per accedere al file e Security Reference Monitor determina se l'utente dispone delle autorizzazioni necessarie per chiamare uno di questi metodi. Inoltre, i file possono essere crittografati, ma questo dovrebbe essere fatto con cautela. Se reinstalli il sistema, non sarai in grado di leggere i file crittografati senza ERD.

Compressione dati. A differenza di DriveSpace, in cui le unità possono essere compresse solo nel loro insieme, NTFS consente di comprimere file separati e cataloghi. Ciò consente di risparmiare spazio su disco, ad esempio, comprimendo al volo file di testo o file grafici di grandi dimensioni formato BMP, e tutto questo sarà trasparente per l'utente.

Supporto Formato ISO Unicode. A differenza del formato ASCII che usava 7 o 8 bit per codificare ogni carattere, Unicode usa 16 bit. Ciò consentirà a un utente normale di denominare i file in qualsiasi lingua e il sistema lo supporterà, senza la necessità di modificare la tabella codici, come hanno fatto W9x e DOS.

Esistono diverse versioni di NTFS. Windows NT 4.0 e Windows NT 3.51 utilizzano v1.2, con Windows 2000 v3.0 viene fornito con Windows Server 2003 e Windows XP - v3.1. Alcuni ultime versioni sono designati v4.0, v5.0, cioè in piena conformità con Versioni di Windows NT vengono con.

Windows NT ha il file system NTFS 4.0, Windows 2000/XP - NTFS 5. Quando si collega un disco 2000/XP con NTFS 4.0, viene automaticamente convertito dal sistema operativo in NTFS 5.0.

Le specifiche del file system sono chiuse. Ciò presenta alcune difficoltà per il suo supporto da parte di prodotti di terze parti che non sono di proprietà di Microsoft. Ad esempio, gli sviluppatori di driver per sistemi operativi gratuiti sono costretti a decodificare il sistema.

Operativo Sistemi Microsoft famiglia Windows NT non può essere immaginato senza il file system NTFS, uno dei file system più complessi e di successo esistenti al momento. Questo articolo ti dirà quali sono le caratteristiche e gli svantaggi di questo sistema, su quali principi si basa l'organizzazione delle informazioni e come mantenere il sistema in uno stato stabile, quali funzionalità offre NTFS e come possono essere utilizzate da un utente comune .

Parte 1. Struttura fisica di NTFS

Cominciamo con i fatti generali. Una partizione NTFS può, in teoria, avere quasi tutte le dimensioni desiderate. Certo, c'è un limite, ma non lo indicherò nemmeno, poiché sarà sufficiente per i prossimi cento anni di sviluppo. tecnologia informatica- ad ogni tasso di crescita. Qual è la situazione con questo in pratica? Quasi la stessa. La dimensione massima di una partizione NTFS è attualmente limitata solo dalla dimensione dei dischi rigidi. NT4, tuttavia, riscontrerà problemi durante il tentativo di installazione su una partizione se una parte di essa dista più di 8 GB dall'avvio del disco fisico, ma questo problema riguarda solo la partizione di avvio.

Digressione lirica. Il metodo di installazione di NT4.0 su un disco vuoto è piuttosto originale e può portare a malintesi sulle capacità di NTFS. Se dici al programma di installazione che desideri formattare l'unità in NTFS, la dimensione massima che ti offrirà è di soli 4 GB. Perché è così piccolo quando la dimensione di una partizione NTFS è praticamente illimitata? Il fatto è che la sezione di installazione semplicemente non conosce questo file system :) Il programma di installazione formatta questo disco in un normale FAT, la cui dimensione massima in NT è di 4 GB (usando un enorme cluster da 64 KB non proprio standard) e installa NT su questo FAT... Ma già durante il primo avvio del sistema operativo stesso (anche in fase di installazione), la partizione viene rapidamente convertita in NTFS; in modo che l'utente non si accorga di nulla, tranne che per la strana \"restrizione\" su Dimensione NTFS durante l'installazione. :)

Struttura della sezione - vista generale

Come qualsiasi altro sistema, NTFS divide tutto lo spazio utile in cluster, blocchi di dati che vengono utilizzati alla volta. NTFS supporta quasi tutte le dimensioni di cluster, da 512 byte a 64 KB, mentre un cluster da 4 KB è considerato un certo standard. Nessuna anomalia struttura a grappolo NTFS no, quindi non c'è niente di speciale da dire su questo argomento, in generale, piuttosto banale.

Un disco NTFS è convenzionalmente diviso in due parti. Il primo 12% del disco è allocato per la cosiddetta zona MFT, lo spazio in cui cresce il metafile MFT (maggiori informazioni di seguito). Nessun dato può essere scritto in quest'area. La zona MFT viene sempre mantenuta vuota - questo viene fatto in modo che il file di servizio più importante (MFT) non venga frammentato man mano che cresce. Il restante 88% dell'unità è l'archiviazione di file convenzionale.

Lo spazio libero su disco, tuttavia, include tutto lo spazio fisicamente libero - sono inclusi anche i pezzi vuoti della zona MFT. Il meccanismo per utilizzare la zona MFT è il seguente: quando i file non possono più essere scritti nello spazio normale, la zona MFT viene semplicemente ridotta (nelle versioni attuali dei sistemi operativi, esattamente il doppio), liberando così spazio per la scrittura dei file. Se lo spazio viene liberato nella normale area MFT, l'area potrebbe espandersi nuovamente. Allo stesso tempo, non è esclusa una situazione in cui i file ordinari rimangono in questa zona: qui non c'è anomalia. Bene, il sistema ha cercato di mantenerlo libero, ma non ha funzionato. La vita continua... Il metafile MFT può ancora frammentarsi, anche se ciò non sarebbe auspicabile.

MFT e la sua struttura

Il file system NTFS rappresenta un risultato eccezionale nella strutturazione: ogni elemento del sistema è un file, anche informazioni di servizio... Più file principale su NTFS si chiama MFT, o Master File Table - una tabella generale di file. È lui che si trova nella zona MFT ed è una directory centralizzata di tutti gli altri file sul disco e, paradossalmente, se stesso. La MFT è suddivisa in record di dimensione fissa (solitamente 1 KB), e ogni record corrisponde a un file (nel senso generale del termine). I primi 16 file sono di natura di servizio e sono inaccessibili al sistema operativo: sono chiamati metafile e il primissimo metafile è l'MFT stesso. Questi primi 16 elementi della MFT sono l'unica parte del disco che ha una posizione fissa. È interessante notare che la seconda copia dei primi tre record, per affidabilità - sono molto importanti - è archiviata esattamente nel mezzo del disco. Il resto del file MFT può essere posizionato, come qualsiasi altro file, in posizioni arbitrarie sul disco - puoi ripristinare la sua posizione con l'aiuto di se stesso, \ "agganciato \" alla base stessa - al primo elemento MFT.

Metafile

I primi 16 file NTFS (metafile) sono di natura di servizio. Ognuno di loro è responsabile di alcuni aspetti del sistema. Il vantaggio di un approccio così modulare è la straordinaria flessibilità: ad esempio, su FAT, il danno fisico nell'area FAT stessa è fatale per il funzionamento dell'intero disco e NTFS può spostare, persino frammentare sul disco, tutte le sue aree di servizio, bypassando eventuali difetti di superficie - ad eccezione dei primi 16 elementi MFT.

I metafile si trovano nella directory principale Disco NTFS- iniziano con il simbolo del nome \ "$ \", sebbene sia difficile ottenere informazioni su di essi con mezzi standard. È curioso che per questi file sia specificato abbastanza bene dimensione reale- puoi scoprire, ad esempio, quanto spende il sistema operativo per catalogare l'intero disco guardando la dimensione del file $ MFT. La tabella seguente elenca i metafile attualmente utilizzati e il loro scopo.

File e stream

Quindi, il sistema ha file e nient'altro che file. Cosa include questo concetto su NTFS?

Prima di tutto, un elemento obbligatorio è una voce nella MFT, perché, come accennato in precedenza, tutti i file del disco sono menzionati nella MFT. Questa posizione memorizza tutte le informazioni sul file, ad eccezione dei dati effettivi. Nome del file, dimensione, posizione su disco dei singoli frammenti, ecc. Se manca un record MFT per le informazioni, ne vengono utilizzati diversi e non necessariamente in una riga.

Elemento opzionale: flussi di dati di file. Può sembrare strano definire \"opzionale\", ma, tuttavia, non c'è niente di strano qui. Innanzitutto, il file potrebbe non contenere dati: in questo caso, non consuma spazio libero sul disco stesso. In secondo luogo, il file potrebbe non avere molto grande taglia... Quindi entra in gioco una soluzione piuttosto buona: i dati del file vengono memorizzati direttamente nella MFT, nel posto rimanente dai dati principali all'interno di un record MFT. I file che occupano centinaia di byte di solito non hanno la loro incarnazione "fisica" nell'area del file principale - tutti i dati di tale file sono memorizzati in un unico posto - nella MFT.

Anche la situazione con i dati dei file è piuttosto interessante. Ogni file su NTFS, in generale, ha una struttura alquanto astratta: non ha dati in quanto tali, ma ci sono flussi. Uno dei flussi ha il solito significato: dati di file. Ma anche la maggior parte degli attributi dei file sono flussi! Pertanto, risulta che il file ha solo un'entità di base: il numero nella MFT e tutto il resto è facoltativo. Questa astrazione può essere usata per creare cose abbastanza convenienti - ad esempio, puoi \"attaccare\" un altro flusso a un file scrivendovi dei dati - ad esempio, informazioni sull'autore e sul contenuto del file, come si fa in Windows 2000 (la scheda più a destra nel file delle proprietà visualizzato da Explorer). È interessante notare che questi flussi aggiuntivi non sono visibili con mezzi standard: la dimensione del file osservata è solo la dimensione del flusso principale, che contiene i dati tradizionali. Ad esempio, puoi avere un file di lunghezza zero, cancellando che libererà 1 GB di spazio libero, semplicemente perché qualche programma o tecnologia astuta ha bloccato in esso un flusso aggiuntivo (dati alternativi) di una dimensione di gigabyte. Ma in realtà, al momento, i flussi non sono praticamente utilizzati, quindi non si dovrebbe aver paura di tali situazioni, sebbene ipoteticamente siano possibili. Tieni presente che il file su NTFS è più profondo e concetto globale di quanto si possa immaginare semplicemente sfogliando i cataloghi del disco. E infine: il nome del file può contenere qualsiasi carattere, incluso l'intero set di alfabeti nazionali, poiché i dati sono rappresentati in Unicode, una rappresentazione a 16 bit che fornisce 65535 caratteri diversi. La lunghezza massima per un nome file è di 255 caratteri.

Cataloghi

Una directory NTFS è un file specifico che memorizza i collegamenti ad altri file e directory, creando una struttura gerarchica di dati su disco. Il file del catalogo è suddiviso in blocchi, ognuno dei quali contiene il nome del file, gli attributi di base e un collegamento all'elemento MFT, che fornisce già informazioni complete sull'elemento del catalogo. La struttura interna della directory è un albero binario. Questo è ciò che significa: per trovare un file con un dato nome in una directory lineare, come quella di un FAT, il sistema operativo deve passare attraverso tutte le voci della directory finché non trova quella di cui ha bisogno. L'albero binario dispone i nomi dei file in modo tale che la ricerca del file venga eseguita in modo più rapido, ottenendo risposte a due cifre alle domande sulla posizione del file. La domanda a cui un albero binario è in grado di rispondere è: in quale gruppo, rispetto a di questo elemento, è il nome che stai cercando - sopra o sotto? Iniziamo con una domanda come questa per l'elemento centrale e ogni risposta restringe l'area di ricerca in media della metà. I file sono, diciamo, semplicemente ordinati in ordine alfabetico e la risposta alla domanda è pronta in modo ovvio- confronto delle lettere iniziali. L'area di ricerca, ristretta a metà, inizia ad essere esplorata allo stesso modo ricominciando dall'elemento centrale.