Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
Файловая система Печать

Общая характеристика файловой системы Windows NT

Операционная система Windows NT поддерживает две файловые системы:

  • файловую систему FAT (File Allocation Table),
  • файловую систему NTFS.

Работая под управлением Windows NT, пользователь имеет возможность создавать и использовать как длинные, так и короткие имена файлов. Длинные и короткие имена файлов могут использоваться и на томах FAT, и на томах NTFS. Максимальная величина длинного имени файла составляет 256 символов. Короткие имена файлов имеют формат хххххххх.ууу, совместимый с форматом имен файлов, используемых операционными системами.

Файловая система FAT

Файловая система FAT (File Allocation Table) представляет собой простую файловую систему, разработанную для небольших дисков и простых структур каталогов. Название этой файловой системы происходит от метода, применяемого для организации файлов, - таблица размещения файлов (File Allocation Table, FAT), которая размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT, на тот случай, если одна из них окажется поврежденной. Кроме того, таблица размещения файлов и корневой каталог должны размещаться по строго фиксированным адресам, чтобы файлы, необходимые для запуска системы, были размещены корректно.

Том, отформатированный для использования файловой системы FAT, размечается по кластерам. Размер кластера по умолчанию определяется размером тома. При использовании файловой системы FAT номер кластера должен иметь длину не более 16 бит и представлять собой одну из степеней 2. Размеры кластеров по умолчанию в зависимости от размера тома приведены в таблице. При форматировании тома FAT с помощью программы Format из командной строки пользователь имеет возможность указать другой размер кластера, отличный от значения, устанавливаемого по умолчанию. Таблицы расположения файлов (области FAT1 и FAT2) содержат следующую информацию о каждом кластере тома:

  • Unused (кластер не используется)
  • Cluster in use by a file (кластер используется файлом)
  • Bad cluster (плохой кластер)
  • Last cluster in a file (последний кластер файла)

Корневой каталог содержит записи для каждого файла и каждого каталога, расположенных в корневом каталоге. Единственным различием между корневым каталогом и всеми остальными каталогами является то, что корневой каталог занимает четко определенное место на диске и имеет фиксированный размер (512 записей для жесткого диска; для дискет этот размер определяется объемом дискеты).

Каталоги содержат 32-байтные записи для каждого содержащегося в них файла и каждого вложенного каталога. Эти записи содержат следующую информацию:

  • имя (в формате "8+3"),
  • байт атрибутов (8 бит),
  • время создания (24 бит),
  • дата создания (16 бит),
  • дата последнего доступа (16 бит),
  • время последней модификации (16 бит),
  • дата последней модификации (16 бит),
  • номер начального кластера файла в таблице расположения файлов (16 бит),
  • размер файла (32 бит).

Структура каталога FAT не имеет четкой организации, и файлам присваиваются первые доступные адреса кластеров на томе. Номер начального кластера файла представляет собой адрес первого кластера, занятого файлом, в таблице расположения файлов. Каждый кластер содержит указатель на следующий кластер, использованный файлом, или индикатор (OxFFFF), указывающий на то, что данный кластер является последним кластером файла.

Поскольку все записи каталога имеют одинаковый размер, байт атрибутов для каждой записи описывает тип этой записи. Один бит указывает, что запись является, например, подкаталогом, в то время, как другой бит помечает запись как метку тома. Как правило, настройкой этих атрибутов управляет только операционная система.

Файл FAT имеет 4 атрибута, которые могут сбрасываться и устанавливаться пользователем:

  • archive file (архивный файл),
  • system file (системный файл),
  • hidden file (скрытый файл),
  • read-only file (файл только для чтения).

Доступ к файлам, хранящимся на томах, использующих файловую систему FAT, может быть осуществлен, если компьютер работает под управлением одной из следующих операционных систем: MS DOS, Windows 95, Windows NT, OS/2.

Ограничение системы FAT на размер логического диска составляет 2 Gb. При этом каждая запись FAT (на разделах объемом более 16 Mb) является 2-байтовым числом, следовательно, на логическом разделе может быть не более 65536 кластеров. Поэтому на дисках объемом более 1 Gb размер кластера в системе FAT составляет 32 K, т.е. "хвост" (slack) каждого файла занимает от 0 до 32 К, из чего следует, что каждая тысяча файлов поглощает в среднем 16 Mb дискового пространства. Файловую систему FAT, вследствие больших накладных расходов памяти, не рекомендуется использовать для томов, размер которых превышает 511 Mb.

В Windows NT файловая система FAT работает точно так же, как и в MS DOS, Windows 3.1x и Windows 95. Windows NT можно установить на существующем разделе FAT. В процессе работы под управлением Windows NT можно копировать файлы с томов FAT на тома NTFS и обратно.

Нельзя использовать Windows NT совместно с программными средствами, осуществляющими разбиение диска на тома и сжатие дисков с использованием драйверов устройств, которые загружаются MS-DOS. Поэтому, если вы хотите иметь доступ к разделу или логическому диску FAT, работая под управлением Windows NT, не применяйте для них таких средств, как DoubleSpace (MS DOS 6.0) или DiskSpace (MS DOS 6.22).

Файловая система NTFS

Файловая система Windows NT (NTFS) обеспечивает производительность, надежность и совместимость, которые не в состоянии предоставить файловая система FAT. NTFS разрабатывалась с целью обеспечения скоростного выполнения стандартных операций над файлами (включая чтение, запись, поиск) и предоставления продвинутых возможностей, включая восстановление поврежденной файловой системы на чрезвычайно больших дисках.

Кроме того, NTFS обладает характеристиками защищенности, которые необходимы на мощных файловых серверах и высокопроизводительных компьютерах в корпоративных средах. Файловая система NTFS поддерживает контроль доступа к данным и привилегии владельца, играющие исключительно важную роль в обеспечении целостности жизненно важных конфиденциальных данных. Разделяемые папки на компьютере Windows NT имеют назначенные им права доступа, папки и файлы NTFS могут иметь назначенные им права доступа вне зависимости от того, являются они разделяемыми или нет. NTFS - единственная файловая система в Windows NT, которая позволяет назначать права доступа к отдельным файлам. Однако, если файл будет скопирован из раздела или тома NTFS на раздел или том FAT, все права доступа и другие уникальные атрибуты, присущие файловой системе NTFS, будут потеряны.

Файловая система NTFS является простой, и одновременно чрезвычайно мощной. Практически все, что имеется на томе, представляет собой файл, а все, что имеется в файле представляет собой атрибут, включая атрибуты данных, атрибуты системы безопасности, атрибуты имени файла. Каждый занятый сектор на томе NTFS принадлежит какому-нибудь файлу. Частью файла являются даже метаданные файловой системы (информация, которая представляет собой описание самой файловой системы).

Структура тома NTFS

Файловая система NTFS, как и FAT, использует кластеры в качестве фундаментальной единицы дискового пространства. В NTFS размер кластера по умолчанию зависит от размера тома. Программа Disk Administrator позволяет устанавливать размер кластера до 4 Кб. Если для форматирования тома NTFS используется программа Format, запускаемая из командной строки, то нужный размер кластера можно указать в качестве параметра этой команды.

Форматирование тома для использования файловой системы NTFS приводит к созданию нескольких системных файлов и главной таблицы файлов (Master File Table, MFT). MFT содержит информацию обо всех файлах и папках, имеющихся на томе NTFS.

Основную информацию о томе NTFS содержит загрузочный сектор раздела (Partition Boot Sector), который начинается с сектора 0 и может иметь длину до 16 секторов. Он состоит из двух структур:

  • Блока параметров BIOS. Эта структура содержит информацию о строении тома и структурах файловой системы.
  • Кода, который описывает, как найти и загрузить файлы для любой из загружаемых операционных систем.

Файловая система NTFS воспринимает каждый файл и каждую папку в виде набора атрибутов. Атрибутами файла являются его имя, информация системы безопасности, и даже содержащиеся в нем данные. Каждый атрибут идентифицируется кодом типа атрибута и, в качестве необязательного параметра, - именем атрибута.

Сравнение файловых систем FAT и NTFS

Как FAT, так и NTFS поддерживают длинные имена файлов (до 255 символов), поэтому соглашения об именах файлов не имеют принципиального значения при выборе файловой системы.

Файловая система FAT может использоваться не только с Windows NT, но и с другими операционными системами, включая Windows 95, Windows for Workgroups, MS DOS и OS/2.

Использование файловой системы FAT является лучшим выбором для томов небольшого размера, так как FAT стартует с минимальными накладными расходами. На томах, размер которых не превышает 500 Mb, она работает очень хорошо. Однако, на больших томах (1 Gb и более) FAT становится крайне неэффективной.

Для томов, размер которых находится в пределах 400-500 Mb, система FAT является предпочтительным выбором по сравнению с NTFS, поскольку лишена накладных расходов NTFS, связанных с дисковым пространством. При форматировании тома для использования файловой системы NTFS создается целый ряд системных файлов и файл журнала транзакций, которые потребляют некоторый процент дискового пространства (и для небольших томов этот процент значителен).

Файловая система NTFS является наилучшим выбором для использования на томах большого объема (свыше 400 Mb). Это связано с тем, что с увеличением объема тома его производительность при использовании NTFS падает значительно меньше, чем производительность тома аналогичного размера, использующего FAT. При этом следует учесть, что если к системе предъявляются повышенные требования (к числу которых относятся обеспечение безопасности и использование эффективного алгоритма сжатия), то часть из них можно реализовать только с использованием NTFS. Поэтому в ряде случаев приходится использовать NTFS даже на небольших томах.

Некоторые из возможностей, обеспечиваемых только файловой системой NTFS, перечислены ниже:

  • Возможность индивидуальной установки прав доступа к конкретным файлам и каталогам. Это позволяет установить, какие пользователи и группы имеют доступ к файлу или папке, с указанием типа доступа. NTFS обеспечивает более широкий диапазон типов прав доступа, чем FAT, и права доступа к файлам и каталогам можно устанавливать на индивидуальной основе.
  • Файловая система NTFS обладает встроенными средствами обеспечения восстанавливаемости, и поэтому ситуации, когда пользователь должен запускать на томе NTFS программу восстановления диска, достаточно редки. Даже в случае краха системы NTFS имеет возможность автоматически восстановить непротиворечивость файловой системы, используя журнал транзакций и информацию контрольных точек.
  • Структура папок файловой системы NTFS позволяет существенно ускорить доступ к файлам в папках большого объема по сравнению с системой FAT.
  • Использование возможностей сжатия NTFS позволяет осуществлять сжатие отдельных папок и файлов. С помощью этих средств можно читать сжатые файлы и писать в них без необходимости вызова программы, производящей декомпрессию.