Tipuri de sisteme de fișiere. Sisteme de fișiere. Structura sistemului de fișiere

Fișierele de pe mediile de stocare (hard disk-uri, unități flash, medii optice etc.) sunt organizate, stocate și denumite după o anumită ordine, care se numește sistem de fișiere. Diferite media au diferite tipuri de sisteme de fișiere. Pe care dintre ele s-ar putea întâlni utilizatorul mediu?

Sistemul de fișiere organizează fișierele pentru a le face mai ușor de utilizat pentru sistemul de operare.: driverele sistemului de fișiere transmit către sistemul de operare date despre numele fișierelor, dimensiunea, atributele și locațiile acestora. Sistemul de fișiere determină lungimea maximă posibilă a unui nume de fișier, dimensiunea maximă a acestuia și alți parametri.

Există diferite tipuri de sisteme de fișiere pentru diferite medii. Apropo, media nu trebuie să fie fizică: există, de exemplu, sisteme de fișiere virtuale și de rețea. Ce tipuri de sisteme de fișiere există în funcție de scopul lor, adică de mediul de stocare?

În primul rând, utilizatorul se confruntă cu sisteme de fișiere concepute pentru medii cu acces aleatoriu. Astfel de suporturi includ, de exemplu, hard disk-uri. Dacă utilizați sistemul de operare Windows, atunci cel mai probabil aveți de-a face cu sistemul de fișiere NTFS. Versiunile mai vechi ale sistemului de operare foloseau un sistem de fișiere FAT32, care este încă folosit pe unități flash.

În multe distribuții de sisteme de operare bazate pe nucleul Linux, sistemul de fișiere implicit este de obicei ext(Extended File System - sistem de fișiere extins). Există mai multe versiuni ale acestui sistem de fișiere - ext2, ext3, ext4. În versiunile recente ale distribuțiilor bazate pe nucleul Linux (inclusiv Google Android), sistemul de fișiere este ext4.

De asemenea, au propriile lor sisteme de fișiere. medii optice- Discuri CD și DVD. Standardul este considerat universal ISO 9660, astfel de discuri sunt citite de computere cu orice sistem de operare - Windows, Mac OS X, Unix. Există, de asemenea, un format de sistem de fișiere UDF, care este mai potrivit pentru discuri de mare capacitate (DVD, Blu-ray). Există și alte sisteme de fișiere pentru discuri optice care sunt mai puțin comune.

Întâlnim hard disk-uri și unități flash mai des decât alte medii, motiv pentru care sistemele lor de fișiere ne interesează cel mai mult. Dar încă merită să știți ce alte tipuri de sisteme de fișiere există:

sisteme de fișiere virtuale;
sisteme de fișiere de rețea;
sisteme de fișiere pentru medii de acces secvențial (aceasta include, de exemplu, bandă magnetică);
Sisteme de fișiere pentru memorie flash;
sisteme de fișiere specializate.

Să vorbim puțin mai mult despre tipurile de sisteme de fișiere concepute pentru medii cu acces aleatoriu, de exemplu, hard disk-uri și unități flash. Tipul unui anumit sistem de fișiere afectează parametrii fișierului, de exemplu, dimensiunea numelui fișierului. În sistemul FAT32, lungimea maximă a numelui fișierului este de 255 de caractere. În NTFS, conform specificației, există 32.768 de caractere, dar unele sisteme de operare impun o limitare, așa că în realitate lungimea maximă va fi aceeași 255 de caractere Unicode. În ext2/ext3 lungimea numelui este limitată la 255 de octeți.

De asemenea Atributele posibile ale fișierului depind de sistemul de fișiere. Astfel, sistemele FAT32 și NTFS vă permit să atribuiți fișierelor atribute „numai citire”, „sistem”, „ascuns” și „arhivă”. Și sistemul ext2 oferă atribute precum „set user ID”, „set group ID” și așa-numitul „sticky bit”.

Există, de asemenea, diferențe între sistemele de fișiere FAT32 și NTFS.. Ambele sisteme de fișiere sunt utilizate de sistemul de operare Windows; sistemul NTFS a înlocuit FAT32 și este utilizat în cele mai recente versiuni ale sistemului de operare. În sistemul FAT32, dimensiunea discului este limitată la aproximativ 8 terabytes; în NTFS poate fi de 264 de octeți. Dimensiunea maximă a fișierului în FAT32 este de 4 GB, în NTFS este de 264 de octeți minus 1 kilobyte (teoretic), dar de fapt este de 244 de octeți minus 64 de kiloocteți. De asemenea, NTFS are un număr maxim mai mare de fișiere și există și alte diferențe.

Dar in acelasi timp Sistemul FAT32 este încă folosit pe unități flash USB (unități flash), deoarece oferă viteze mai mari pentru scrierea, citirea și copierea datelor. Prin urmare, cel mai adesea unitățile flash sunt formatate în FAT32 și nu în NTFS. Este logic să formatați o unitate flash în NTFS doar dacă trebuie să scrieți un fișier mai mare de 4 GB pe ea.

Acum știi, care sunt principalele tipuri de sisteme de fișiere?și în ce cazuri puteți întâlni un anumit sistem de fișiere.

AGENȚIA FEDERALĂ DE EDUCAȚIE

INSTITUȚIE DE ÎNVĂȚĂMÂNT DE STAT

ÎNVĂŢĂMÂNT PROFESIONAL SUPERIOR

„UNIVERSITATEA DE STAT SAN PETERSBURG

ECONOMIE ȘI FINANȚE”

DEPARTAMENTUL DE INFORMAȚIE

Rezumat despre informatică

pe tema:

Sisteme de fișiere

Efectuat: elev 110 grupa O110

E.V.Andreeva

supraveghetor: prof. E.A.Osipova

Saint Petersburg

2009

Introducere………………………………………………………………… 3

1. Sistem de fișiere FAT………………………………………..4

2. Sistemul de fișiere FAT32……………………………..5

3. Sistemul de fișiere HPFS…………………………………6

4. Sistem de fișiere NTFS…………………………………8

Concluzie………………………………………………………9

Lista referințelor……………………………..10

Introducere

Sistemul de fișiere este cel care menține ordinea departe de a fi ideală, dar totuși minimă, pe hard disk-urile noastre. Mijloacele de stocare sunt capabile doar să stocheze, să scrie sau să citească biți de date din anumite sectoare, iar sistemul de fișiere este responsabil pentru accesarea informațiilor. Acest termen poate primi mai multe definiții, fiecare dintre acestea fiind corectă. Un sistem de fișiere este un sistem de organizare și stocare a informațiilor pe un hard disk sau alte medii, algoritmi software al sistemului de operare pentru gestionarea acestui sistem de organizare a informațiilor și, în sfârșit, la nivel de zi cu zi, este o colecție a tuturor fișierelor și folderelor de pe un disc.

Sistemul de fișiere definește:

Cum sunt stocate fișierele și directoarele pe disc;

Ce informații sunt stocate despre fișiere și directoare;

Cum puteți afla ce părți ale discului sunt libere și care nu;

Formatul directoarelor și al altor informații de serviciu pe disc.

Ne vom uita la patru sisteme de fișiere - FAT, FAT 32, HPFS, NTFS.

1. Sistem de fișiere GRAS

FAT este cel mai simplu sistem de fișiere acceptat de Windows NT. Baza sistemului de fișiere FAT este tabelul de alocare a fișierelor, care se află chiar la începutul volumului.

Un disc formatat cu sistemul de fișiere FAT este împărțit în clustere, a căror dimensiune depinde de dimensiunea volumului. Concomitent cu crearea fișierului, se creează o intrare în director și se stabilește numărul primului cluster care conține datele.

Actualizarea tabelului de alocare a fișierelor este importantă și necesită timp. Dacă tabelul de alocare a fișierelor nu este actualizat în mod regulat, poate duce la pierderea datelor.

Directorul FAT nu are o structură specifică și fișierele sunt scrise pe primul spațiu liber disponibil de pe disc. În plus, sistemul de fișiere FAT acceptă doar patru atribute de fișier: System, Hidden, Read-Only și Archive.

Avantajele sistemului de fișiere FAT

Pe un computer care rulează Windows NT, nu puteți anula ștergerea de pe niciun sistem de fișiere acceptat. Sistemul de fișiere FAT este cel mai bun pentru utilizarea pe discuri și partiții de până la 200 MB, deoarece rulează cu o supraîncărcare minimă.

Dezavantajele sistemului de fișiere FAT

Nu trebuie să utilizați sistemul de fișiere FAT pentru discuri și partiții mai mari de 200 MB. Acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce dimensiunea volumului crește, performanța sistemului de fișiere FAT se degradează rapid. Permisiunile nu pot fi setate pentru fișierele aflate pe partițiile FAT.
Partițiile FAT au o limită de dimensiune: 4 GB pentru Windows NT și 2 GB pentru MS-DOS.

2.Sistem de fișiere FAT32

FAT 32 este un lanț de date care leagă grupuri de spațiu pe disc și fișiere. Există un singur element în baza de date a clusterului. Dintre acestea, primele două elemente reprezintă informații despre sistemul FAT - 32, iar al treilea și elementele ulterioare sunt plasate în conformitate cu clusterele de spațiu pe disc.
Cel mai mare număr de clustere din acest sistem de fișiere este de 268.435.445 de clustere. Acest sistem permite utilizarea hard disk-urilor de până la 32 GB. Cu toate acestea, FAT poate suporta spații de stocare de până la 2 teraocteți! Inițial, acest sistem de fișiere a fost utilizat ca parte a Windows 95 OSR 2. În acest sistem de fișiere au fost extinse atributele fișierelor, ceea ce a făcut posibilă stocarea orei și datei creării și modificarea ultimului acces la un fișier sau director.

Sistemul de operare FAT – 32 vă permite, de asemenea, să lucrați cu orice copie a FAT 32.

GRAS 32:

1. Viteză mare;

2. Cerință RAM scăzută;

3. Lucru eficient cu fișiere medii și mici;

4. Uzură redusă a discului datorită mai puține mișcări ale capului de citire/scriere.

Dezavantajele sistemului de fișiere GRAS 32:

1. Protecție scăzută împotriva defecțiunilor sistemului;

2. Lucru ineficient cu fișiere mari;

3. Limitarea volumului maxim al unei partiții și al fișierului;

4. Performanță redusă din cauza fragmentării;

5. Performanță redusă atunci când lucrați cu directoare care conțin un număr mare de fișiere

3. Sistem de fișiere HPFS

Sistemul de fișiere HPFS a fost folosit pentru prima dată pentru sistemul de operare OS/2 1.2 pentru a oferi acces la unitățile de disc mari care apăreau pe piață la acea vreme.

Sistemul de fișiere HPFS acceptă structura de directoare FAT și adaugă sortarea fișierelor după nume. Numele fișierului poate conține până la 254 de caractere pe doi octeți. În plus, cel mai mic bloc pentru stocarea datelor este acum egal cu dimensiunea sectorului fizic (512 octeți), ceea ce reduce risipa de spațiu pe disc.

Pe lângă atributele fișierelor, directorul sistemului de fișiere HPFS stochează informații de creare și modificare, precum și data și ora accesului. Intrările din directorul sistemului de fișiere HPFS indică spre FNODE mai degrabă decât către primul cluster al fișierului. FNODE poate conține date de fișier, pointeri către date de fișier sau alte structuri care indică date de fișier.

HPFS încearcă să plaseze datele fișierului în sectoare adiacente ori de câte ori este posibil. Acest lucru are ca rezultat o viteză crescută de procesare secvențială a fișierelor.

HPFS împarte discul în blocuri de 8 MB fiecare și încearcă întotdeauna să scrie un fișier în același bloc. Blocarea are ca rezultat o performanță îmbunătățită.
În plus, sistemul de fișiere HPFS conține două obiecte de date unice:

· Superbloc

Superblocul este situat în sectorul logic 16 și conține un pointer către FNODE-ul directorului rădăcină. Acesta este principalul pericol al utilizării HPFS: dacă un sector de superbloc este marcat ca deteriorat, aceasta duce la pierderea tuturor datelor partiției, chiar și în zonele nedeteriorate ale discului. Pentru a recupera datele, trebuie să le copiați pe un alt disc cu sectorul 16 intact și să recreați superblocul.

· Bloc de rezervă

Blocul de rezervă este situat în sectorul logic 17 și conține tabelul de corecție de urgență, precum și blocul directorului de rezervă. În sistemul de fișiere HPFS, o intrare în tabelul de remediere la cald este utilizată atunci când este detectat un sector defect pentru a indica în mod logic un sector nedefectuos existent în locul său. Această tehnologie pentru gestionarea erorilor de scriere este cunoscută sub numele de corecție de urgență.

Avantajele sistemului de fișiere HPFS

HPFS este opțiunea optimă de sistem de fișiere pentru utilizare cu discuri cu dimensiunea de 200–400 MB.

Dezavantajele sistemului de fișiere HPFS

Suplimentarul suplimentar asociat cu utilizarea HPFS își reduce eficiența pe discuri mai mici de 200 MB. În plus, performanța scade și atunci când se utilizează discuri mai mari de 400 MB. Când utilizați HPFS sub Windows NT, nu puteți seta setările de securitate.

Sistemul de fișiere HPFS este acceptat numai de Windows NT versiunile 3.1, 3.5 și 3.51. Nu puteți accesa o partiție HPFS utilizând Windows NT 4.0.

4. Sistem de fișiere NTFS

Sistemul de fișiere Windows NT (NTFS) oferă performanță, fiabilitate și compatibilitate. NTFS a fost dezvoltat pentru a asigura performanța de mare viteză a operațiunilor standard de fișiere (inclusiv citirea, scrierea, căutarea) și pentru a oferi capabilități avansate.
În plus, NTFS are caracteristicile de securitate necesare pe serverele de fișiere puternice și pe computerele de înaltă performanță din mediile corporative. Sistemul de fișiere NTFS acceptă controlul accesului la date și privilegiile de proprietar. NTFS este singurul sistem de fișiere din Windows NT care vă permite să atribuiți drepturi de acces fișierelor individuale.
Sistemul de fișiere NTFS este simplu, dar extrem de puternic. Aproape totul dintr-un volum este un fișier și tot ce este dintr-un fișier este un atribut, inclusiv atribute de date, atribute de securitate și atribute de nume de fișier. Fiecare sector ocupat dintr-un volum NTFS aparține unui fișier.

Avantajele unui sistem de fișiere NTFS :

1. Viteză de acces rapidă la fișiere mici;

2. Mărimea spațiului pe disc este practic nelimitată astăzi;

3. Fragmentarea fișierelor nu afectează sistemul de fișiere în sine;

4. Fiabilitate ridicată a stocării datelor și a structurii fișierelor în sine;

5. Performanță ridicată atunci când lucrați cu fișiere mari;

Dezavantajele sistemului de fișiere NTFS :

General. În teoria informatică sunt definite următoarele trei tipuri principale de structuri de date: liniare, tabulare, ierarhice. Exemplu de carte: succesiunea de foi - structură liniară. Părți, secțiuni, capitole, paragrafe - ierarhie. Cuprins – tabel – conectează – ierarhic cu liniar. Datele structurate au un nou atribut - Adresa. Asa de:

Structuri liniare (liste, vectori). Liste regulate. Adresa fiecărui element este determinată în mod unic de numărul său. Dacă toate elementele listei au lungime egală – vectori de date.

Structuri tabulare (tabele, matrice). Diferența dintre un tabel și o listă - fiecare element - este determinată de o adresă, constând nu din unul, ci mai mulți parametri. Cel mai comun exemplu este o matrice - adresa - doi parametri - numărul rândului și numărul coloanei. Tabele multidimensionale.

Structuri ierarhice. Folosit pentru a prezenta date neregulate. Adresa este determinată de traseu - din vârful copacului. Sistem de fișiere - computer. (Traseul poate depăși dimensiunea datelor, dihotomie - există întotdeauna două ramuri - stânga și dreapta).

Comandarea structurilor de date. Metoda principală este sortarea. ! La adăugarea unui nou element la o structură ordonată, este posibilă modificarea adresei celor existente. Pentru structurile ierarhice – indexare – fiecare element are un număr unic – care este apoi folosit în sortare și căutare.

Elementele de bază ale unui sistem de fișiere

Primul pas istoric în stocarea și gestionarea datelor a fost utilizarea sistemelor de gestionare a fișierelor.

Un fișier este o zonă denumită a memoriei externe din care poate fi scrisă și citită. Trei parametri:

secvența unui număr arbitrar de octeți,

un nume propriu unic (de fapt o adresă).

date de același tip – tip fișier.

Regulile pentru denumirea fișierelor, modul în care sunt accesate datele stocate într-un fișier și structura acelor date depind de sistemul particular de gestionare a fișierelor și, eventual, de tipul fișierului.

Primul sistem de fișiere dezvoltat, în sensul modern, a fost dezvoltat de IBM pentru seria sa 360 (1965-1966). Dar în sistemele actuale practic nu este folosit. Structuri de date de listă utilizate (EC-volum, secțiune, fișier).

Majoritatea dintre voi sunteți familiarizați cu sistemele de fișiere ale sistemelor de operare moderne. Acesta este în primul rând MS DOS, Windows și unele cu construcție de sistem de fișiere pentru diferite variante UNIX.

Structura fișierului. Un fișier reprezintă o colecție de blocuri de date situate pe medii externe. Pentru a schimba cu un disc magnetic la nivel hardware, trebuie să specificați numărul cilindrului, numărul suprafeței, numărul blocului pe pista corespunzătoare și numărul de octeți care trebuie să fie scrisi sau citiți de la începutul acestui bloc. Prin urmare, toate sistemele de fișiere alocă explicit sau implicit un nivel de bază care asigură lucrul cu fișiere care reprezintă un set de blocuri direct adresabile în spațiul de adrese.

Denumirea fișierelor. Toate sistemele de fișiere moderne acceptă denumirea fișierelor pe mai multe niveluri prin menținerea fișierelor suplimentare cu o structură specială - directoare - în memoria externă. Fiecare director conține numele directoarelor și/sau fișierelor conținute în acel director. Astfel, numele complet al unui fișier constă dintr-o listă de nume de directoare plus numele fișierului din directorul care conține imediat fișierul. Diferența dintre modul în care fișierele sunt denumite pe diferite sisteme de fișiere este locul în care începe lanțul de nume. (Unix, DOS-Windows)

Protecția fișierelor. Sistemele de gestionare a fișierelor trebuie să ofere autorizație pentru accesul la fișiere. În general, abordarea este că în raport cu fiecare utilizator înregistrat al unui anumit sistem informatic, pentru fiecare fișier existent, sunt indicate acțiuni care sunt permise sau interzise acestui utilizator. Au existat încercări de implementare integrală a acestei abordări. Dar acest lucru a cauzat o suprasarcină prea mare atât în stocarea informațiilor redundante, cât și în utilizarea acestor informații pentru a controla eligibilitatea accesului. Prin urmare, majoritatea sistemelor moderne de gestionare a fișierelor folosesc abordarea de protecție a fișierelor implementată pentru prima dată în UNIX (1974). În acest sistem, fiecare utilizator înregistrat este asociat cu o pereche de identificatori întregi: identificatorul grupului căruia îi aparține acest utilizator și propriul său identificator în grup. În consecință, pentru fiecare fișier este stocat identificatorul complet al utilizatorului care a creat acest fișier și se notează ce acțiuni poate efectua el însuși cu fișierul, ce acțiuni cu fișierul sunt disponibile pentru alți utilizatori din același grup și ce utilizatorii altor grupuri pot face cu fișierul. Aceste informații sunt foarte compacte, necesită câțiva pași în timpul verificării, iar această metodă de control al accesului este satisfăcătoare în majoritatea cazurilor.

Mod de acces multi-utilizator. Dacă sistemul de operare acceptă modul multi-utilizator, este foarte posibil ca doi sau mai mulți utilizatori să încerce simultan să lucreze cu același fișier. Dacă toți acești utilizatori vor citi doar fișierul, nu se va întâmpla nimic rău. Dar dacă cel puțin unul dintre ei modifică fișierul, este necesară sincronizarea reciprocă pentru ca acest grup să funcționeze corect. Din punct de vedere istoric, sistemele de fișiere au adoptat următoarea abordare. În operațiunea de deschidere a unui fișier (prima și obligatorie operație cu care ar trebui să înceapă o sesiune de lucru cu un fișier), printre alți parametri, a fost indicat modul de funcționare (citire sau modificare). + există proceduri speciale pentru sincronizarea acțiunilor utilizatorului. Nu este permis de înregistrări!

Jurnalizarea în sistemele de fișiere. Principii generale.

Rularea unei verificări de sistem (fsck) pe sisteme de fișiere mari poate dura mult timp, ceea ce este regretabil având în vedere sistemele de mare viteză actuale. Motivul pentru care nu există integritate în sistemul de fișiere poate fi demontarea incorectă, de exemplu, discul era scris în momentul încheierii. Aplicațiile ar putea actualiza datele conținute în fișiere, iar sistemul ar putea actualiza metadatele sistemului de fișiere, care sunt „date despre datele sistemului de fișiere”, cu alte cuvinte, informații despre ce blocuri sunt asociate cu ce fișiere, ce fișiere se află în ce directoare, și altele asemenea. . Erorile (lipsa integrității) din fișierele de date sunt proaste, dar mult mai grave sunt erorile din metadatele sistemului de fișiere, care pot duce la pierderea fișierelor și alte probleme grave.

Pentru a minimiza problemele de integritate și pentru a minimiza timpul de repornire a sistemului, un sistem de fișiere jurnal menține o listă a modificărilor pe care le va face sistemului de fișiere înainte de a scrie efectiv modificările. Aceste înregistrări sunt stocate într-o parte separată a sistemului de fișiere numită „jurnal” sau „jurnal”. Odată ce aceste intrări de jurnal (jurnal) sunt scrise în siguranță, sistemul de fișiere de jurnal face aceste modificări în sistemul de fișiere și apoi șterge aceste intrări din „jurnal” (jurnal). Intrările de jurnal sunt organizate în seturi de modificări aferente sistemului de fișiere, la fel ca și modul în care modificările adăugate la o bază de date sunt organizate în tranzacții.

Un sistem de fișiere jurnal crește probabilitatea de integritate, deoarece intrările de fișiere jurnal sunt făcute înainte ca modificările să fie aduse sistemului de fișiere și deoarece sistemul de fișiere păstrează acele intrări până când sunt aplicate complet și în siguranță la sistemul de fișiere. Când reporniți un computer care folosește un sistem de fișiere jurnalizat, programul de montare poate asigura integritatea sistemului de fișiere prin simpla verificare a fișierului jurnal pentru modificările care au fost așteptate, dar nefăcute și scriindu-le în sistemul de fișiere. În cele mai multe cazuri, sistemul nu trebuie să verifice integritatea sistemului de fișiere, ceea ce înseamnă că un computer care utilizează un sistem de fișiere jurnal va fi disponibil pentru utilizare aproape imediat după o repornire. În consecință, șansele de pierdere a datelor din cauza problemelor din sistemul de fișiere sunt reduse semnificativ.

Forma clasică a unui sistem de fișiere jurnal este de a stoca modificările în metadatele sistemului de fișiere într-un jurnal (jurnal) și de a stoca modificările la toate datele sistemului de fișiere, inclusiv modificările la fișierele în sine.

Sistem de fișiere MS-DOS (FAT)

Sistemul de fișiere MS-DOS este un sistem de fișiere bazat pe arbore pentru discuri mici și structuri de directoare simple, rădăcina fiind directorul rădăcină, iar frunzele fiind fișiere și alte directoare, eventual goale. Fișierele gestionate de acest sistem de fișiere sunt plasate în clustere, a căror dimensiune poate varia de la 4 KB la 64 KB în multipli de 4, fără a utiliza proprietatea de adiacență într-un mod mixt pentru a aloca memorie pe disc. De exemplu, figura prezintă trei fișiere. Fișierul File1.txt este destul de mare: implică trei blocuri consecutive. Micul fișier File3.txt folosește spațiul unui singur bloc alocat. Al treilea fișier este File2.txt. este un fișier mare fragmentat. În fiecare caz, punctul de intrare indică primul bloc alocabil deținut de fișier. Dacă un fișier folosește mai multe blocuri alocate, blocul anterior indică următorul din lanț. Valoarea FFF este identificată cu sfârșitul secvenței.

Partiție de disc FAT

Pentru a accesa fișierele în mod eficient, utilizați tabelul de alocare a fișierelor– Tabelul de alocare a fișierelor, care se află la începutul partiției (sau al unității logice). Din numele tabelului de alocare provine numele acestui sistem de fișiere – FAT. Pentru a proteja partiția, două copii ale FAT sunt stocate pe ea în cazul în care una dintre ele devine coruptă. În plus, tabelele de alocare a fișierelor trebuie plasate la adrese strict fixe, astfel încât fișierele necesare pornirii sistemului să fie localizate corect.

Tabelul de alocare a fișierelor constă din elemente de 16 biți și conține următoarele informații despre fiecare cluster de disc logic:

clusterul nu este utilizat;

clusterul este folosit de fișier;

cluster prost;

ultimul cluster de fișiere;.

Deoarece fiecărui cluster trebuie să i se aloce un număr unic de 16 biți, FAT acceptă, prin urmare, maximum 216, sau 65.536 clustere pe un singur disc logic (și rezervă, de asemenea, unele dintre clustere pentru propriile nevoi). Astfel, obținem dimensiunea maximă a discului servită de MS-DOS la 4 GB. Dimensiunea clusterului poate fi mărită sau micșorată în funcție de dimensiunea discului. Cu toate acestea, atunci când dimensiunea discului depășește o anumită valoare, clusterele devin prea mari, ceea ce duce la defragmentarea discului intern. Pe lângă informațiile despre fișiere, tabelul de alocare a fișierelor poate conține și informații despre directoare. Aceasta tratează directoarele ca fișiere speciale cu intrări de 32 de octeți pentru fiecare fișier conținut în acel director. Directorul rădăcină are o dimensiune fixă - 512 intrări pentru un hard disk, iar pentru dischete această dimensiune este determinată de dimensiunea dischetei. În plus, directorul rădăcină este localizat imediat după a doua copie a FAT, deoarece conține fișierele necesare pentru încărcătorul MS-DOS.

Când caută un fișier pe un disc, MS-DOS este forțat să caute prin structura de directoare pentru a-l găsi. De exemplu, pentru a rula fișierul executabil C:\Program\NC4\nc.exe găsește fișierul executabil făcând următoarele:

citește directorul rădăcină al unității C: și caută directorul Program în el;

citește programul cluster inițial și caută în acest director o intrare despre subdirectorul NC4;

citește clusterul inițial al subdirectorului NC4 și caută o intrare pentru fișierul nc.exe în el;

citește toate clusterele fișierului nc.exe.

Această metodă de căutare nu este cea mai rapidă dintre sistemele de fișiere actuale. Mai mult, cu cât este mai mare adâncimea directoarelor, cu atât căutarea va fi mai lentă. Pentru a accelera operația de căutare, ar trebui să mențineți o structură echilibrată a fișierelor.

Avantajele FAT

Este cea mai bună alegere pentru unitățile logice mici, deoarece... începe cu un cost minim. Pe discurile a căror dimensiune nu depășește 500 MB, funcționează cu performanțe acceptabile.

Dezavantajele FAT

Deoarece dimensiunea intrării fișierului este limitată la 32 de octeți, iar informațiile trebuie să includă dimensiunea fișierului, data, atributele etc., dimensiunea numelui fișierului este, de asemenea, limitată și nu poate depăși 8+3 caractere pentru fiecare fișier. Utilizarea așa-numitelor nume scurte de fișiere face ca FAT să fie mai puțin atractiv de utilizat decât alte sisteme de fișiere.

Utilizarea FAT pe discuri mai mari de 500 MB este irațională din cauza defragmentării discului.

Sistemul de fișiere FAT nu are caracteristici de securitate și acceptă capabilități minime de securitate a informațiilor.

Viteza operațiunilor în FAT este invers proporțională cu adâncimea imbricației directoarelor și spațiului pe disc.

Sistem de fișiere UNIX - sisteme (ext3)

Sistemul de operare Linux modern, puternic și gratuit oferă o zonă largă pentru dezvoltarea de sisteme moderne și software personalizat. Unele dintre cele mai interesante dezvoltări ale nucleelor Linux recente sunt tehnologii noi, de înaltă performanță, pentru gestionarea stocării, plasării și actualizării datelor de pe disc. Unul dintre cele mai interesante mecanisme este sistemul de fișiere ext3, care a fost integrat în nucleul Linux încă din versiunea 2.4.16 și este deja disponibil implicit în distribuțiile Linux de la Red Hat și SuSE.

Sistemul de fișiere ext3 este un sistem de fișiere de jurnal, 100% compatibil cu toate utilitățile create pentru a crea, gestiona și ajusta sistemul de fișiere ext2, care a fost folosit pe sistemele Linux în ultimii ani. Înainte de a descrie în detaliu diferențele dintre sistemele de fișiere ext2 și ext3, să clarificăm terminologia sistemelor de fișiere și a stocării fișierelor.

La nivel de sistem, toate datele de pe un computer există ca blocuri de date pe un dispozitiv de stocare, organizate folosind structuri speciale de date în partiții (seturi logice pe un dispozitiv de stocare), care la rândul lor sunt organizate în fișiere, directoare și neutilizate (gratuite). spaţiu.

Sistemele de fișiere sunt create pe partiții de disc pentru a simplifica stocarea și organizarea datelor sub formă de fișiere și directoare. Linux, ca și sistemul Unix, folosește un sistem de fișiere ierarhic format din fișiere și directoare, care conțin fie fișiere, fie directoare. Fișierele și directoarele dintr-un sistem de fișiere Linux sunt puse la dispoziție utilizatorului prin montarea lor (comanda „mount”), care este de obicei parte a procesului de pornire a sistemului. Lista sistemelor de fișiere disponibile pentru utilizare este stocată în fișierul /etc/fstab (FileSystem TABle). Lista sistemelor de fișiere care nu sunt montate în prezent de sistem este stocată în fișierul /etc/mtab (Mount TABle).

Când un sistem de fișiere este montat în timpul pornirii, un bit din antet („bitul curat”) este șters, indicând faptul că sistemul de fișiere este în uz și că structurile de date utilizate pentru a controla plasarea și organizarea fișierelor și directoarelor în acel sistem de fișiere. poate fi schimbat.

Un sistem de fișiere este considerat complet dacă toate blocurile de date din el sunt fie în uz, fie libere; fiecare bloc de date alocat este ocupat de un singur fișier sau director; toate fișierele și directoarele pot fi accesate după procesarea unei serii de alte directoare din sistemul de fișiere. Când un sistem Linux este oprit în mod deliberat folosind comenzile operatorului, toate sistemele de fișiere sunt demontate. Demontarea unui sistem de fișiere în timpul închiderii setează un „bit curat” în antetul sistemului de fișiere, indicând faptul că sistemul de fișiere a fost demontat corect și, prin urmare, poate fi considerat intact.

Ani de depanare și reproiectare a sistemului de fișiere și utilizarea algoritmilor îmbunătățiți pentru scrierea datelor pe disc au redus considerabil corupția datelor cauzată de aplicații sau de kernel-ul Linux în sine, dar eliminarea corupției și pierderii de date din cauza întreruperilor de curent și a altor probleme de sistem este încă o provocare. . În cazul unui accident sau al unei simple opriri a unui sistem Linux fără a utiliza procedurile standard de oprire, „bitul curat” nu este setat în antetul sistemului de fișiere. Data viitoare când sistemul pornește, procesul de montare detectează că sistemul nu este marcat ca „curat” și își verifică fizic integritatea utilizând utilitarul de verificare a sistemului de fișiere Linux/Unix „fsck” (File System CheckK).

Există mai multe sisteme de fișiere de jurnal disponibile pentru Linux. Cele mai cunoscute dintre ele sunt: XFS, un sistem de fișiere de jurnal dezvoltat de Silicon Graphics, dar acum lansat ca sursă deschisă; RaiserFS, un sistem de fișiere de jurnal conceput special pentru Linux; JFS, un sistem de fișiere de jurnalizare dezvoltat inițial de IBM, dar acum lansat ca sursă deschisă; ext3 este un sistem de fișiere dezvoltat de Dr. Stephan Tweedie de la Red Hat și de alte câteva sisteme.

Sistemul de fișiere ext3 este o versiune Linux jurnalizată a sistemului de fișiere ext2. Sistemul de fișiere ext3 are un avantaj semnificativ față de alte sisteme de fișiere de jurnalizare - este pe deplin compatibil cu sistemul de fișiere ext2. Acest lucru face posibilă utilizarea tuturor aplicațiilor existente concepute pentru a manipula și personaliza sistemul de fișiere ext2.

Sistemul de fișiere ext3 este acceptat de nucleele Linux versiunea 2.4.16 și ulterioară și trebuie activat folosind dialogul Configurare sisteme de fișiere la construirea nucleului. Distribuțiile Linux precum Red Hat 7.2 și SuSE 7.3 includ deja suport nativ pentru sistemul de fișiere ext3. Puteți utiliza sistemul de fișiere ext3 numai dacă suportul ext3 este încorporat în nucleul dumneavoastră și aveți cele mai recente versiuni ale utilitarelor „mount” și „e2fsprogs”.

În majoritatea cazurilor, conversia sistemelor de fișiere dintr-un format în altul implică realizarea de copii de siguranță a tuturor datelor conținute, reformatarea partițiilor sau volumele logice care conțin sistemul de fișiere și apoi restaurarea tuturor datelor în acel sistem de fișiere. Datorită compatibilității sistemelor de fișiere ext2 și ext3, toți acești pași nu trebuie să fie efectuati, iar traducerea se poate face folosind o singură comandă (rulată cu privilegii root):

# /sbin/tune2fs -j<имя-раздела >

De exemplu, convertirea unui sistem de fișiere ext2 situat pe partiția /dev/hda5 într-un sistem de fișiere ext3 se poate face folosind următoarea comandă:

# /sbin/tune2fs -j /dev/hda5

Opțiunea „-j” a comenzii „tune2fs” creează un jurnal ext3 pe un sistem de fișiere ext2 existent. După convertirea sistemului de fișiere ext2 în ext3, trebuie să faceți și modificări la intrările fișierului /etc/fstab pentru a indica faptul că partiția este acum un sistem de fișiere „ext3”. De asemenea, puteți utiliza detectarea automată a tipului de partiție (opțiunea „auto”), dar este totuși recomandat să specificați în mod explicit tipul sistemului de fișiere. Următorul exemplu de fișier /etc/fstab arată modificările înainte și după transferul unui sistem de fișiere pentru partiția /dev/hda5:

/dev/ hda5 /opt ext2 implicite 1 2

/dev/ hda5 /opt ext3 implicite 1 0

Ultimul câmp din /etc/fstab specifică pasul din procesul de pornire în timpul căruia integritatea sistemului de fișiere ar trebui verificată folosind utilitarul „fsck”. Când utilizați sistemul de fișiere ext3, puteți seta această valoare la „0”, așa cum se arată în exemplul anterior. Aceasta înseamnă că programul „fsck” nu va verifica niciodată integritatea sistemului de fișiere, datorită faptului că integritatea sistemului de fișiere este garantată prin derularea jurnalului.

Convertirea sistemului de fișiere rădăcină la ext3 necesită o abordare specială și se face cel mai bine în modul utilizator unic după crearea unui disc RAM care acceptă sistemul de fișiere ext3.

Pe lângă faptul că este compatibil cu utilitățile sistemului de fișiere ext2 și traducerea ușoară a sistemului de fișiere de la ext2 la ext3, sistemul de fișiere ext3 oferă și mai multe tipuri diferite de jurnalizare.

Sistemul de fișiere ext3 acceptă trei moduri de jurnalizare diferite care pot fi activate din fișierul /etc/fstab. Aceste moduri de înregistrare sunt după cum urmează:

Jurnal / jurnal – înregistrează toate modificările datelor și metadatelor sistemului de fișiere. Cel mai lent dintre toate cele trei moduri de înregistrare. Acest mod minimizează șansa de a pierde modificările de fișiere pe care le faceți sistemului de fișiere.

Secvențial/ordonat – Scrie modificări numai în metadatele sistemului de fișiere, dar scrie actualizările datelor fișierelor pe disc înainte de modificările metadatelor sistemului de fișiere asociate. Acest mod de înregistrare ext3 este instalat implicit.

Scriere inversă - sunt scrise numai modificările aduse metadatelor sistemului de fișiere, pe baza procesului standard de scriere a modificărilor la datele fișierului. Aceasta este cea mai rapidă metodă de înregistrare.

Diferențele dintre aceste moduri de înregistrare sunt atât subtile, cât și profunde. Utilizarea modului jurnal necesită ca sistemul de fișiere ext3 să scrie fiecare modificare în sistemul de fișiere de două ori - mai întâi în jurnal și apoi în sistemul de fișiere însuși. Acest lucru poate reduce performanța generală a sistemului dvs. de fișiere, dar acest mod este cel mai îndrăgit de utilizatori, deoarece minimizează șansa de a pierde modificările datelor din fișierele dvs., deoarece atât modificările metadatelor, cât și modificările datelor fișierului sunt scrise în jurnalul ext3 și pot fi repetat la repornirea sistemului.

Folosind modul „secvențial”, sunt înregistrate doar modificările aduse metadatelor sistemului de fișiere, ceea ce reduce redundanța dintre scrierea în sistemul de fișiere și în jurnal, motiv pentru care această metodă este mai rapidă. Deși modificările la datele fișierului nu sunt scrise în jurnal, acestea trebuie făcute înainte ca demonul de jurnalizare ext3 să facă modificări la metadatele sistemului de fișiere asociate, ceea ce poate reduce ușor performanța sistemului dumneavoastră. Utilizarea acestei metode de jurnalizare asigură că fișierele din sistemul de fișiere nu sunt niciodată desincronizate cu metadatele asociate sistemului de fișiere.

Metoda writeback este mai rapidă decât celelalte două metode de jurnalizare, deoarece stochează doar modificările aduse metadatelor sistemului de fișiere și nu așteaptă ca datele asociate fișierului să se modifice la scriere (înainte de a actualiza lucruri precum dimensiunea fișierului și informațiile despre director). Deoarece datele fișierelor sunt actualizate asincron în raport cu modificările jurnalizate ale metadatelor sistemului de fișiere, fișierele din sistemul de fișiere pot prezenta erori în metadate, de exemplu, o eroare în indicarea proprietarului blocurilor de date (a căror actualizare nu a fost finalizată la momentul în care sistemul a fost repornit). Acest lucru nu este fatal, dar poate interfera cu experiența utilizatorului.

Specificarea modului de jurnalizare utilizat pe un sistem de fișiere ext3 se face în fișierul /etc/fstab pentru acel sistem de fișiere. Modul „Secvenţial” este implicit, dar puteţi specifica diferite moduri de înregistrare prin modificarea opţiunilor pentru partiţia dorită din fişierul /etc/fstab. De exemplu, o intrare în /etc/fstab care indică utilizarea modului de înregistrare a returului ar arăta astfel:

/dev/hda5 /opt ext3 data=writeback 1 0

Sistemul de fișiere de familie Windows NT (NTFS)

Structura fizică a NTFS

Să începem cu faptele generale. O partiție NTFS, în teorie, poate avea aproape orice dimensiune. Desigur, există o limită, dar nici nu o voi indica, deoarece va fi suficientă pentru următoarea sută de ani de dezvoltare a tehnologiei informatice - cu orice ritm de creștere. Cum funcționează acest lucru în practică? Aproape la fel. Dimensiunea maximă a unei partiții NTFS este limitată în prezent doar de dimensiunea hard disk-urilor. Cu toate acestea, NT4 va întâmpina probleme atunci când încearcă să se instaleze pe o partiție dacă orice parte a acesteia este mai mare de 8 GB de la începutul fizic al discului, dar această problemă afectează doar partiția de pornire.

Digresiune lirică. Metoda de instalare a NT4.0 pe un disc gol este destul de originală și poate duce la gânduri greșite despre capacitățile NTFS. Dacă îi spuneți instalatorului că doriți să formatați unitatea în NTFS, dimensiunea maximă pe care vi o va oferi este de doar 4 GB. De ce atât de mic dacă dimensiunea unei partiții NTFS este practic nelimitată? Faptul este că secțiunea de instalare pur și simplu nu cunoaște acest sistem de fișiere :) Programul de instalare formatează acest disc într-un FAT obișnuit, a cărui dimensiune maximă în NT este de 4 GB (folosind un cluster imens de 64 KB nu tocmai standard) și NT se instalează pe acest FAT. Dar deja în timpul primei porniri a sistemului de operare în sine (încă în faza de instalare), partiția este rapid convertită în NTFS; astfel încât utilizatorul nu observă nimic în afară de ciudata „limitare” a dimensiunii NTFS în timpul instalării. :)

Structura secțiunii - vedere generală

Ca orice alt sistem, NTFS împarte tot spațiul util în clustere - blocuri de date utilizate la un moment dat. NTFS acceptă aproape orice dimensiune de cluster - de la 512 octeți la 64 KB, în timp ce un cluster de 4 KB este considerat un anumit standard. NTFS nu are anomalii în structura clusterului, așa că nu sunt multe de spus despre acest subiect, în general, destul de banal.

Un disc NTFS este împărțit în mod convențional în două părți. Primele 12% din disc sunt alocate așa-numitei zone MFT - spațiul în care crește metafișierul MFT (mai multe despre asta mai jos). Nu este posibil să scrieți date în această zonă. Zona MFT este întotdeauna păstrată goală - acest lucru se face astfel încât cel mai important fișier de serviciu (MFT) să nu devină fragmentat pe măsură ce crește. Restul de 88% din disc este spațiu normal de stocare a fișierelor.

Totuși, spațiul liber pe disc include tot spațiul liber fizic - bucăți neumplute din zona MFT sunt incluse și acolo. Mecanismul de utilizare a zonei MFT este următorul: atunci când fișierele nu mai pot fi scrise în spațiul obișnuit, zona MFT este pur și simplu redusă (în versiunile actuale ale sistemelor de operare exact la jumătate), eliberând astfel spațiu pentru scrierea fișierelor. Când spațiul este eliberat în zona MFT obișnuită, zona se poate extinde din nou. În același timp, este posibil ca fișierele obișnuite să rămână în această zonă: nu există nicio anomalie aici. Ei bine, sistemul a încercat să o mențină liberă, dar nimic nu a funcționat. Viața continuă... Metafișierul MFT poate deveni în continuare fragmentat, deși acest lucru ar fi de nedorit.

MFT și structura sa

Sistemul de fișiere NTFS este o realizare remarcabilă a structurii: fiecare element al sistemului este un fișier - chiar și informații de serviciu. Cel mai important fișier de pe NTFS se numește MFT sau Master File Table - un tabel general de fișiere. Este situat în zona MFT și este un director centralizat al tuturor celorlalte fișiere de disc și, paradoxal, el însuși. MFT este împărțit în intrări de dimensiune fixă (de obicei 1 KB), iar fiecare intrare corespunde unui fișier (în sensul general al cuvântului). Primele 16 fișiere sunt de natură de serviciu și sunt inaccesibile sistemului de operare - se numesc metafișiere, primul metafișier fiind MFT însuși. Aceste primele 16 elemente MFT sunt singura parte a discului care are o poziție fixă. Interesant este că a doua copie a primelor trei înregistrări, pentru fiabilitate (sunt foarte importante), este stocată exact în mijlocul discului. Restul fișierului MFT poate fi localizat, ca orice alt fișier, în locuri arbitrare de pe disc - îi puteți restabili poziția folosind fișierul în sine, „agățându-se” pe bază - primul element MFT.

Metafișiere

Primele 16 fișiere NTFS (metafișiere) sunt de natură de serviciu. Fiecare dintre ei este responsabil pentru un anumit aspect al funcționării sistemului. Avantajul unei astfel de abordări modulare este flexibilitatea sa uimitoare - de exemplu, pe FAT, deteriorarea fizică în zona FAT în sine este fatală pentru funcționarea întregului disc, iar NTFS poate muta, chiar fragmenta pe disc, toate serviciile sale. zone, ocolind orice defecțiuni de suprafață - cu excepția primelor 16 elemente MFT.

Metafișierele sunt situate în directorul rădăcină al unui disc NTFS - ele încep cu simbolul numelui „$”, deși este dificil să obțineți informații despre ele folosind mijloace standard. Este curios că aceste fișiere au și o dimensiune foarte reală indicată - puteți afla, de exemplu, cât cheltuiește sistemul de operare pentru catalogarea întregului disc, uitându-vă la dimensiunea fișierului $MFT. Următorul tabel arată metafișierele utilizate în prezent și scopul lor.


	o copie a primelor 16 înregistrări MFT plasate în mijlocul discului
	fișier de suport pentru înregistrare (vezi mai jos)
	informații despre serviciu - etichetă de volum, versiunea sistemului de fișiere etc.
	lista de atribute standard ale fișierului de pe volum
	directorul rădăcină
	hartă spațiu liber volum
	sector de boot (dacă partiția este bootabilă)
	un fișier care înregistrează drepturile utilizatorului de a utiliza spațiul pe disc (a început să funcționeze numai în NT5)
	fișier - un tabel de corespondență între literele mari și mici din numele fișierelor de pe volumul curent. Este necesar în principal pentru că în NTFS numele fișierelor sunt scrise în Unicode, care se ridică la 65 de mii de caractere diferite, căutarea de echivalente mari și mici, a căror căutare este foarte netrivială.

Fișiere și fluxuri

Deci, sistemul are fișiere - și nimic altceva decât fișiere. Ce include acest concept pe NTFS?

În primul rând, un element obligatoriu este înregistrarea în MFT, deoarece, după cum am menționat mai devreme, toate fișierele de disc sunt menționate în MFT. Toate informațiile despre fișier sunt stocate în acest loc, cu excepția datelor în sine. Numele fișierului, dimensiunea, locația pe disc a fragmentelor individuale etc. Dacă o înregistrare MFT nu este suficientă pentru informații, atunci sunt utilizate mai multe, și nu neapărat la rând.

Element opțional - fluxuri de date fișier. Definiția „opțional” poate părea ciudată, dar, cu toate acestea, nu este nimic ciudat aici. În primul rând, este posibil ca fișierul să nu aibă date - în acest caz, nu consumă spațiul liber al discului în sine. În al doilea rând, fișierul poate să nu fie foarte mare. Apoi intră în joc o soluție destul de reușită: datele fișierului sunt stocate direct în MFT, în spațiul rămas din datele principale într-o înregistrare MFT. Fișierele care ocupă sute de octeți, de obicei, nu au întruchiparea lor „fizică” în zona principală a fișierului - toate datele unui astfel de fișier sunt stocate într-un singur loc - în MFT.

Situația cu datele fișierului este destul de interesantă. Fiecare fișier pe NTFS, în general, are o structură oarecum abstractă - nu are date ca atare, dar există fluxuri. Unul dintre fluxuri are sensul cu care suntem familiarizați - date fișier. Dar majoritatea atributelor fișierelor sunt și fluxuri! Astfel, se dovedește că fișierul are o singură entitate de bază - numărul în MFT, iar orice altceva este opțional. Această abstracție poate fi folosită pentru a crea lucruri destul de convenabile - de exemplu, puteți „atașa” un alt flux la un fișier scriind orice date în el - de exemplu, informații despre autor și conținutul fișierului, așa cum se face în Windows 2000 (fila cea mai din dreapta din proprietățile fișierului, vizualizată din Explorer). Interesant este că aceste fluxuri suplimentare nu sunt vizibile prin mijloace standard: dimensiunea fișierului observat este doar dimensiunea fluxului principal care conține datele tradiționale. Puteți, de exemplu, să aveți un fișier de lungime zero, care, atunci când este șters, va elibera 1 GB de spațiu liber - pur și simplu pentru că un program sau o tehnologie vicleană a blocat un flux suplimentar de dimensiunea unui gigabyte (date alternative) în el. Dar de fapt, în momentul de față, firele practic nu sunt folosite, așa că nu trebuie să se teamă de astfel de situații, deși ipotetic sunt posibile. Rețineți că un fișier pe NTFS este un concept mai profund și mai global decât s-ar putea imagina prin simpla navigare prin directoarele discului. Și în sfârșit: numele fișierului poate conține orice caractere, inclusiv întregul set de alfabete naționale, deoarece datele sunt prezentate în Unicode - o reprezentare pe 16 biți care oferă 65535 de caractere diferite. Lungimea maximă a numelui fișierului este de 255 de caractere.

Cataloagele

Un director NTFS este un fișier specific care stochează link-uri către alte fișiere și directoare, creând o structură ierarhică a datelor de pe disc. Fișierul de catalog este împărțit în blocuri, fiecare dintre ele conține numele fișierului, atributele de bază și un link către elementul MFT, care oferă deja informații complete despre elementul de catalog. Structura directorului intern este un arbore binar. Iată ce înseamnă asta: pentru a găsi un fișier cu un nume dat într-un director liniar, cum ar fi un FAT, sistemul de operare trebuie să caute prin toate elementele directorului până îl găsește pe cel potrivit. Un arbore binar aranjează numele fișierelor în așa fel încât căutarea unui fișier să fie efectuată într-un mod mai rapid - prin obținerea de răspunsuri din două cifre la întrebările despre locația fișierului. Întrebarea la care poate răspunde un arbore binar este: în ce grup, în raport cu un anumit element, se află numele pe care îl căutați - deasupra sau dedesubt? Începem cu o astfel de întrebare la elementul din mijloc și fiecare răspuns restrânge zona de căutare în medie de două ori. Fișierele sunt, să zicem, pur și simplu sortate alfabetic, iar la întrebare se răspunde într-un mod evident - prin compararea literelor inițiale. Zona de căutare, restrânsă la jumătate, începe să fie explorată într-un mod similar, pornind din nou de la elementul din mijloc.

Concluzie - pentru a căuta un fișier dintre 1000, de exemplu, FAT va trebui să facă o medie de 500 de comparații (cel mai probabil fișierul va fi găsit la mijlocul căutării), iar un sistem bazat pe arbore va avea pentru a face doar aproximativ 10 (2^10 = 1024). Economiile de timp de căutare sunt evidente. Cu toate acestea, nu ar trebui să vă gândiți că în sistemele tradiționale (FAT) totul este atât de neglijat: în primul rând, menținerea unei liste de fișiere sub forma unui arbore binar este destul de laborioasă, iar în al doilea rând, chiar și FAT realizat de un sistem modern (Windows2000). sau Windows98) utilizează căutare de optimizare similară. Acesta este doar un alt fapt de adăugat la baza ta de cunoștințe. De asemenea, aș dori să elimin ideea greșită comună (pe care eu însumi am împărtășit-o destul de recent) că adăugarea unui fișier într-un director sub formă de arbore este mai dificilă decât într-un director liniar: acestea sunt operațiuni destul de comparabile în timp - faptul este că, pentru a adăuga un fișier în director, trebuie mai întâi să vă asigurați că un fișier cu acel nume nu este încă acolo :) - și aici într-un sistem liniar vom avea dificultăți în găsirea unui fișier, descris mai sus, care mai mult decât să compenseze pentru simplitatea adăugării unui fișier în director.

Ce informații pot fi obținute prin simpla citire a unui fișier de catalog? Exact ceea ce produce comanda dir. Pentru a efectua o navigare simplă pe disc, nu trebuie să intrați în MFT pentru fiecare fișier, trebuie doar să citiți cele mai generale informații despre fișierele din fișierele directoare. Directorul principal al discului - rădăcina - nu este diferit de directoarele obișnuite, cu excepția unei legături speciale către acesta de la începutul metafișierului MFT.

Logare

NTFS este un sistem tolerant la erori care se poate restabili cu ușurință la o stare corectă în cazul aproape oricărei defecțiuni reale. Orice sistem de fișiere modern se bazează pe conceptul de tranzacție - o acțiune efectuată în întregime și corect sau deloc efectuată. NTFS pur și simplu nu are stări intermediare (eronate sau incorecte) - cantitatea de modificare a datelor nu poate fi împărțită în înainte și după eșec, aducând distrugere și confuzie - este fie comisă, fie anulată.

Exemplul 1: datele sunt scrise pe disc. Dintr-o dată se dovedește că nu a fost posibil să scriem în locul în care tocmai ne-am hotărât să scriem următoarea porțiune de date - deteriorarea fizică a suprafeței. Comportamentul NTFS în acest caz este destul de logic: tranzacția de scriere este anulată în întregime - sistemul realizează că scrierea nu a fost efectuată. Locația este marcată ca eșuată, iar datele sunt scrise într-o altă locație - începe o nouă tranzacție.

Exemplul 2: un caz mai complex - datele sunt scrise pe disc. Brusc, bang - alimentarea este oprită și sistemul repornește. În ce fază s-a oprit înregistrarea, unde sunt datele și unde sunt prostii? Un alt mecanism de sistem vine în ajutor - jurnalul de tranzacții. Faptul este că sistemul, realizându-și dorința de a scrie pe disc, a marcat această stare în metafișierul $LogFile. La repornire, acest fișier este examinat pentru prezența tranzacțiilor neterminate care au fost întrerupte de un accident și al căror rezultat este imprevizibil - toate aceste tranzacții sunt anulate: locul în care s-a făcut scrierea este marcat din nou ca liber, indici și elemente MFT. sunt readuse la starea în care se aflau înainte de eșec, iar sistemul în ansamblu rămâne stabil. Ei bine, ce se întâmplă dacă a apărut o eroare în timpul scrierii în jurnal? De asemenea, este în regulă: tranzacția fie nu a început încă (există doar o încercare de a înregistra intențiile de a o efectua), fie s-a încheiat deja - adică există o încercare de a înregistra că tranzacția a fost deja deja efectuat. În acest din urmă caz, la următoarea pornire, sistemul însuși va înțelege pe deplin că, de fapt, totul a fost scris corect oricum și nu va acorda atenție tranzacției „nefinalizate”.

Totuși, rețineți că înregistrarea în jurnal nu este un panaceu absolut, ci doar un mijloc de a reduce semnificativ numărul de erori și defecțiuni ale sistemului. Este puțin probabil ca utilizatorul mediu NTFS să observe vreodată o eroare de sistem sau să fie forțat să ruleze chkdsk - experiența arată că NTFS este restabilit la o stare complet corectă chiar și în cazul unor eșecuri în momente foarte ocupate cu activitatea discului. Puteți chiar să optimizați discul și să apăsați pe resetare în mijlocul acestui proces - probabilitatea de pierdere a datelor chiar și în acest caz va fi foarte mică. Este important să înțelegeți, totuși, că sistemul de recuperare NTFS garantează corectitudinea sistemului de fișiere, nu datele dvs. Dacă ați scris pe un disc și ați avut un accident, este posibil ca datele dvs. să nu fie scrise. Nu există miracole.

Fișierele NTFS au un atribut destul de util - „comprimat”. Faptul este că NTFS are suport încorporat pentru compresia discului - ceva pentru care anterior trebuia să folosești Stacker sau DoubleSpace. Orice fișier sau director poate fi stocat individual pe disc sub formă comprimată - acest proces este complet transparent pentru aplicații. Comprimarea fișierelor are o viteză foarte mare și o singură proprietate negativă mare - uriașa fragmentare virtuală a fișierelor comprimate, care, totuși, nu deranjează pe nimeni. Comprimarea se realizează în blocuri de 16 clustere și utilizează așa-numitele „clustere virtuale” - din nou o soluție extrem de flexibilă care vă permite să obțineți efecte interesante - de exemplu, jumătate din fișier poate fi comprimat, iar jumătate nu. Acest lucru se realizează datorită faptului că stocarea informațiilor despre comprimarea anumitor fragmente este foarte similară cu fragmentarea obișnuită a fișierelor: de exemplu, o înregistrare tipică a aspectului fizic pentru un fișier real, necomprimat:

clusterele de fișiere de la 1 la 43 sunt stocate în clustere de discuri începând de la 400, clusterele de fișiere de la 44 la 52 sunt stocate în clustere de discuri începând de la 8530...

Aspectul fizic al unui fișier comprimat tipic:

clusterele de fișiere de la 1 la 9 sunt stocate în clustere de discuri începând de la 400 clustere de fișiere de la 10 la 16 nu sunt stocate nicăieri clusterele de fișiere de la 17 la 18 sunt stocate în clustere de discuri începând de la 409 clustere de fișiere de la 19 la 36-lea nu este stocat nicăieri. ...

Se poate observa că fișierul comprimat are clustere „virtuale”, în care nu există informații reale. De îndată ce sistemul vede astfel de clustere virtuale, înțelege imediat că datele din blocul anterior, un multiplu de 16, trebuie decomprimate, iar datele rezultate vor umple doar clusterele virtuale - acesta este, de fapt, întregul algoritm. .

Siguranță

NTFS conține multe mijloace de delimitare a drepturilor obiectelor - se crede că acesta este cel mai avansat sistem de fișiere dintre toate existente în prezent. În teorie, acest lucru este fără îndoială adevărat, dar în implementările actuale, din păcate, sistemul de drepturi este destul de departe de ideal și, deși rigid, nu este întotdeauna un set logic de caracteristici. Drepturile atribuite oricărui obiect și respectate în mod clar de sistem evoluează - modificări majore și completări la drepturi au fost deja făcute de mai multe ori, iar prin Windows 2000 au ajuns în sfârșit la un set destul de rezonabil.

Drepturile sistemului de fișiere NTFS sunt indisolubil legate de sistemul în sine - adică, în general, nu trebuie să fie respectate de un alt sistem dacă i se acordă acces fizic la disc. Pentru a preveni accesul fizic, Windows 2000 (NT5) a introdus în continuare o caracteristică standard - vedeți mai jos pentru mai multe despre aceasta. Sistemul de drepturi în starea sa actuală este destul de complex și mă îndoiesc că pot spune cititorului general ceva interesant și util pentru el în viața de zi cu zi. Dacă sunteți interesat de acest subiect, veți găsi multe cărți despre arhitectura de rețea NT care descriu acest lucru mai detaliat.

În acest moment, descrierea structurii sistemului de fișiere poate fi finalizată; rămâne să descriem doar un anumit număr de lucruri pur și simplu practice sau originale.

Acest lucru a fost în NTFS din timpuri imemoriale, dar a fost folosit foarte rar - și totuși: Hard Link este atunci când același fișier are două nume (mai multe indicatori de director de fișiere sau directoare diferite indică aceeași înregistrare MFT). Să presupunem că același fișier are numele 1.txt și 2.txt: dacă utilizatorul șterge fișierul 1, va rămâne fișierul 2. Dacă șterge 2, va rămâne fișierul 1, adică ambele nume, din momentul creării, sunt complet egali. Fișierul este șters fizic numai atunci când numele său de familie este șters.

Legături simbolice (NT5)

O caracteristică mult mai practică, care vă permite să creați directoare virtuale - exact la fel ca discurile virtuale folosind comanda subst în DOS. Aplicațiile sunt destul de variate: în primul rând, simplificarea sistemului de catalog. Dacă nu vă place directorul Documente și setări\Administrator\Documente, îl puteți conecta la directorul rădăcină - sistemul va comunica în continuare cu directorul cu o cale sălbatică și veți avea un nume mult mai scurt, care este complet echivalent la el. Pentru a crea astfel de conexiuni, puteți folosi programul de joncțiune (junction.zip(15 Kb), 36 kb), scris de celebrul specialist Mark Russinovich (http://www.sysinternals.com). Programul funcționează numai în NT5 (Windows 2000), la fel ca și caracteristica în sine. Pentru a elimina o conexiune, puteți utiliza comanda standard rd. AVERTISMENT: Încercarea de a șterge o legătură folosind Explorer sau alți manageri de fișiere care nu înțeleg natura virtuală a unui director (cum ar fi FAR) va șterge datele la care face referire link-ul! Atenție.

Criptare (NT5)

O caracteristică utilă pentru persoanele care sunt preocupate de secretele lor - fiecare fișier sau director poate fi, de asemenea, criptat, făcând imposibilă citirea acesteia de către o altă instalare NT. Combinată cu o parolă standard și practic indestructibilă pentru pornirea sistemului în sine, această caracteristică oferă suficientă securitate pentru majoritatea aplicațiilor pentru datele importante pe care le selectați.

Mai devreme sau mai târziu, un utilizator de computer începător se confruntă cu un astfel de concept precum sistemul de fișiere (FS). De regulă, prima cunoaștere a acestui termen are loc la formatarea unui mediu de stocare: unități logice și medii conectate (unități flash, carduri de memorie, hard disk extern).

Înainte de formatare, sistemul de operare Windows vă solicită să selectați tipul de sistem de fișiere pe suport media, dimensiunea clusterului și metoda de formatare (rapidă sau completă). Să ne dăm seama ce este un sistem de fișiere și de ce este necesar?

Toate informațiile sunt înregistrate pe mass-media în formular, care trebuie să fie localizat într-o anumită ordine, altfel sistemul de operare și programele nu vor putea funcționa cu datele. Această ordine este organizată de sistemul de fișiere folosind anumiți algoritmi și reguli pentru plasarea fișierelor pe suport.

Când un program are nevoie de un fișier stocat pe disc, nu trebuie să știe cum sau unde este stocat. Tot ceea ce este necesar programului este să cunoască numele fișierului, dimensiunea și atributele acestuia pentru a transfera aceste date în sistemul de fișiere, care va oferi acces la fișierul dorit. Același lucru se întâmplă atunci când scrieți date pe un mediu: programul transferă informații despre fișier (nume, dimensiune, atribute) către sistemul de fișiere, care le salvează conform propriilor reguli specifice.

Pentru a înțelege mai bine, imaginați-vă un bibliotecar dând o carte unui client pe baza titlului acesteia. Sau în ordine inversă: clientul returnează cartea citită bibliotecarului, care o pune înapoi în depozit. Clientul nu trebuie să știe unde și cum este stocată cartea; aceasta este responsabilitatea angajatului unității. Bibliotecarul cunoaște regulile de catalogare a bibliotecii și, conform acestor reguli, caută publicația sau o plasează înapoi, i.e. își îndeplinește funcțiile oficiale. În acest exemplu, biblioteca este mediul de stocare, bibliotecarul este sistemul de fișiere, iar clientul este programul.

Funcții de bază ale sistemului de fișiere

Principalele funcții ale sistemului de fișiere sunt:

plasarea și organizarea pe un suport de date sub formă de fișiere;
determinarea cantității maxime suportate de date pe mediul de stocare;
crearea, citirea și ștergerea fișierelor;
atribuirea și modificarea atributelor fișierului (dimensiune, timp de creare și modificare, proprietar și creator al fișierului, numai citire, fișier ascuns, fișier temporar, arhivat, executabil, lungime maximă a numelui fișierului etc.);
determinarea structurii fișierului;
Organizare de directoare pentru organizarea logică a fișierelor;
protecția fișierelor în caz de defecțiune a sistemului;
protejarea fișierelor împotriva accesului neautorizat și modificarea conținutului acestora.

Informațiile înregistrate pe un hard disk sau pe orice alt mediu sunt plasate acolo pe baza unei organizații de cluster. Un cluster este un fel de celulă de o anumită dimensiune în care se încadrează întregul fișier sau o parte a acestuia.

Dacă fișierul are dimensiunea clusterului, atunci ocupă doar un cluster. Dacă dimensiunea fișierului depășește dimensiunea celulei, atunci acesta este plasat în mai multe celule cluster. Mai mult decât atât, clusterele libere pot să nu fie situate unul lângă celălalt, dar pot fi împrăștiate pe suprafața fizică a discului. Acest sistem vă permite să utilizați cât mai eficient spațiul atunci când stocați fișiere. Sarcina sistemului de fișiere este de a distribui fișierul atunci când scrieți în clustere libere într-un mod optim și, de asemenea, de a-l asambla când citiți și de a-l da programului sau sistemului de operare.

Tipuri de sisteme de fișiere

În timpul evoluției computerelor, mediilor de stocare și sistemelor de operare, un număr mare de sisteme de fișiere au apărut și au dispărut. În procesul unei astfel de selecții evolutive, astăzi următoarele tipuri de sisteme de fișiere sunt utilizate în principal pentru a lucra cu hard disk-uri și dispozitive de stocare externe (unități flash, carduri de memorie, hard disk-uri externe, CD-uri):

FAT32
ISO9660

Ultimele două sisteme sunt proiectate să funcționeze cu CD-uri. Sistemele de fișiere Ext3 și Ext4 funcționează cu sisteme de operare bazate pe Linux. NFS Plus este un sistem de fișiere pentru sistemele de operare OS X utilizat pe computerele Apple.

Cele mai utilizate sisteme de fișiere sunt NTFS și FAT32, iar acest lucru nu este surprinzător, deoarece... sunt proiectate pentru sistemele de operare Windows, care rulează marea majoritate a computerelor din lume.

Acum FAT32 este înlocuit activ de sistemul NTFS mai avansat datorită fiabilității sale mai mari în siguranța și protecția datelor. În plus, cele mai recente versiuni ale sistemului de operare Windows pur și simplu nu se vor permite să fie instalate dacă partiția hard diskului este formatată în FAT32. Programul de instalare vă va cere să formatați partiția în NTFS.

Sistemul de fișiere NTFS acceptă discuri cu o capacitate de sute de teraocteți și o dimensiune de fișier unic de până la 16 teraocteți.

Sistemul de fișiere FAT32 acceptă discuri de până la 8 teraocteți și o singură dimensiune de fișier de până la 4 GB. Cel mai adesea, acest FS este utilizat pe unități flash și carduri de memorie. Unitățile externe sunt formatate în FAT32 din fabrică.

Cu toate acestea, limitarea dimensiunii fișierului de 4 GB este deja un mare dezavantaj astăzi, deoarece... Datorită distribuției de videoclipuri de înaltă calitate, dimensiunea fișierului filmului va depăși această limită și nu va fi posibilă înregistrarea pe suport.

Acțiune.

23.08.2015

Utilizatorii se confruntă adesea cu faptul că unitățile funcționează cu computere, dar nu întotdeauna cu aparatele de uz casnic. Așa se manifestă diferența dintre sistemele de fișiere, fiecare dintre ele având propriile caracteristici.

Înainte de utilizare, fiecare suport este de obicei formatat și este șters de toate fișierele care ar putea fi pe el, numele discului este setat și, cel mai important, întreaga suprafață a discului este marcată pentru lucrări ulterioare.

În esență, pe acesta este creat un nou sistem de fișiere, iar cel vechi este șters împreună cu fișierele. În cele mai multe cazuri, utilizatorul nu acordă atenție formatului acestuia. Dar dacă abordați problema cu puțină meticulozitate, puteți vedea că la formatare este posibil să specificați diferite opțiuni de sistem de fișiere - FAT, FAT32, NTFS.

Conceptul de „sistem de fișiere” a apărut în vremurile când dischetele cu o capacitate de doar 1,44 MB erau folosite ca medii de stocare. De atunci, puține s-au schimbat, doar treptat au fost introduse noi standarde pentru a îmbunătăți caracteristicile tehnice ale computerului, care, totuși, sunt aproape complet compatibile cu modificările vechi.

În prezent, următoarele tipuri de sisteme de fișiere sunt cele mai utilizate.

GRAS. Cea mai învechită metodă de formatare a unităților.
FAT32. Un standard de tranziție, adesea susținut de aparatele electrocasnice.
NTFS. Cel mai avansat sistem de fișiere dintre opțiunile prezentate este ideal pentru un computer de acasă.
Fiecare dintre aceste sisteme are propriul său set de dezavantaje și avantaje.

GRAS

Având în vedere vechimea sa mare, este folosit doar în cazurile în care dispozitivele vechi, precum centrele de muzică, nu pot citi unități flash formatate după un alt standard. Se crede că acesta este un rudiment de la Windows 98, care era atunci când era în uz. Dar chiar și atunci a fost înlocuit de sistemul mai modern FAT32.

Motivul a fost incapacitatea tehnologică de a suporta corect unități cu o capacitate de peste 500 MB. Dacă pentru unitățile flash un astfel de volum este visul suprem, atunci hard disk-urile l-au depășit rapid și au început să necesite o soluție mai eficientă.

FAT32

Această versiune a sistemului de fișiere a luat naștere împreună cu familia Windows 95/98 și este capabilă să satisfacă nevoia de partiționare rapidă și suficient de fiabilă a discului pentru utilizarea ulterioară. În esență, acesta este același FAT, doar cu capacități crescute.

Deci, cele mai importante diferențe au fost:

A apărut suportul pentru unități de până la 4 GB.
Cerințe reduse pentru resursele computerului la operarea unității.
Zona de pornire a discurilor a fost extinsă.
Viteza de operare crescută cu 10-15%.

Sistemul FAT32 este suportat de marea majoritate a aparatelor de uz casnic, astfel încât unitățile externe sunt adesea formatate în el până în prezent.

NTFS

Sistemul de fișiere NTFS a apărut pentru prima dată în Windows 2000, unde a trecut de la versiunile NT ale sistemului de operare, ceea ce este foarte specific, deoarece A fost folosit doar pentru servere și nimeni nu l-a văzut cu adevărat pe computerele de acasă sau de la birou.

Dar, de-a lungul timpului, utilizatorii s-au adaptat la capacitățile noului tip de marcare și au apreciat pe deplin avantajele acestuia.

Suport încorporat pentru compresia folderelor pentru a economisi spațiu de stocare.
O tehnică pentru accelerarea accesului la fișierele din foldere mari.
Instrumente avansate de recuperare a datelor pentru defecțiunile discurilor locale.
Sistem avansat de securitate cu capacitatea de a impune restricții utilizatorilor individuali.

Există mai multe variante ale acestui sistem de fișiere; odată cu trecerea la versiuni mai noi de Windows, standardele de plasare a fișierelor s-au schimbat și ele. Când conectați o unitate cu NTFS, de exemplu, la un sistem Windows 2000 învechit, este posibil ca acesta din urmă să nu recunoască o unitate flash formatată în Windows 7.

Cum să formatați cel mai bine unitățile

Multe versiuni de sisteme de fișiere, chiar și din aceeași familie, de exemplu, NTFS 4.0, 5.0, sunt ușor de explicat prin dezvoltarea naturală, când standardele vechi nu pot găzdui inovațiile care sunt planificate a fi introduse în viitor. Este necesar să se elaboreze un standard cu capacități noi și mai adaptat nevoilor actuale.

Desigur, problema compatibilității este cea mai presantă pentru dezvoltatori, inclusiv pentru Microsoft, dar aceștia nu îi acordă întotdeauna atenția cuvenită. Mai ales când vine vorba de funcționarea unităților formatate pe un computer împreună cu aparatele de uz casnic (TV, receptor, sistem stereo).

Atunci când alegeți un sistem de fișiere, scopul unității este luat în considerare mai întâi. Astfel, NTFS este de preferat pentru hard disk-urile utilizate ca parte a unui computer; nu numai că vă permite să realizați pe deplin potențialul versiunilor actuale de Windows, dar elimină și diverse restricții. De exemplu, devine posibil să scrieți fișiere mai mari de 4 GB pe ele, ceea ce va cauza erori atunci când utilizați FAT32.

Dacă unui utilizator îi place să joace jocuri pe computer descărcând imagini de pe disc din rețea sau preferă să descarce videoclipuri în format HD de înaltă definiție sau Full HD, atunci NTFS se va arăta cel mai bine.

Pentru unitățile externe, alegerea celei mai bune opțiuni va fi mult mai ușoară dacă știți despre suportul unităților flash USB și hard disk-urilor pentru toate echipamentele de uz casnic existente. Cu această atitudine, puteți spune cu ușurință dacă este necesar un sistem FAT32 pe o unitate flash sau vă puteți descurca cu ușurință cu valoarea „standard” și lăsați alegerea „implicit” – NTFS.
Puține radiouri și centre muzicale îl acceptă, așa că dacă sunteți înclinat să ascultați muzică folosind această tehnică specială, puteți utiliza doar FAT32. Doar televizoarele care acceptă aproape orice format de stocare sunt mai mult sau mai puțin universale.

Cum se schimbă sistemul de fișiere

Uneori devine necesar să se schimbe sistemul de fișiere de pe unitate în așa fel încât să păstreze toate datele neschimbate. De fapt, pentru fișiere și foldere, nu contează unde sunt stocate. Deci problema conversiei este destul de acută.

Sistemele de operare Windows, începând cu versiunea XP, au un utilitar încorporat care convertește FAT32 în NTFS. Din păcate, nu există o procedură inversă, așa că dacă găsiți programe care nu funcționează cu noul marcaj, va trebui să le schimbați în versiuni actualizate.

În situații critice, puteți utiliza programe terțe, de exemplu, Partition Magic. Acestea conțin o mulțime de funcții non-standard pentru Windows, cum ar fi partiționarea discului în partiții logice, păstrând în același timp toate informațiile. Deci, procesul invers (de la NTFS la FAT32) poate fi organizat.

Pentru unitățile flash, procedura de formatare a acestuia în sistemul de fișiere dorit este mai relevantă, dar înainte de aceasta, toate datele sunt copiate pe hard diskul computerului și, ulterior, înapoi pe mediile externe.

Pe unitățile flash cu o capacitate de 2 GB și mai mică pe care le întâlniți în utilizare, ar trebui să păstrați doar FAT32, mai ales că astfel de unități sunt de obicei folosite ca loc de stocare a muzicii pentru un radio etc. În toate celelalte cazuri, schimbarea a ceea ce funcționează nu merita. Dacă nu apar probleme la conectarea la diferite dispozitive, atunci nu este nevoie să formatați unitatea flash.