Συστήματα αρχείων. Τι είναι το FAT και το NTFS; Δυνατότητες συστημάτων αρχείων FAT32, NTFS και exFAT Συστοιχία δίσκων λογισμικού RAID

Κάθε φορά που χρησιμοποιώ FatFs νομίζω ότι θα ήταν ωραίο να καταλάβω πώς λειτουργούν όλα μέσα. Ανέβασα αυτήν την ερώτηση για πολύ καιρό και τελικά ο πάγος έσπασε. Οπότε, ο παγκόσμιος στόχος είναι να καπνίζεις κάρτες μνήμης, αν γίνει αναλυτικά, ο τρέχων στόχος είναι να ασχοληθείς με το σύστημα αρχείων.

Θα πω αμέσως ότι δεν είχα στόχο να γράψω το δικό μου πρόγραμμα οδήγησης ή να κατανοήσω τις περιπλοκές λεπτομερώς, απλώς με ενδιέφερε. Η εργασία είναι αρκετά απλή στην κατανόηση, επομένως δεν θα υπάρχουν "κώδικες" εδώ.

Έτσι, το πρώτο πράγμα που πρέπει να καταλάβουμε είναι ότι όταν επικοινωνούμε απευθείας με μια κάρτα μνήμης, μπορούμε είτε να διαβάσουμε είτε να γράψουμε 512 byte, δεν δίνονται άλλες ενέργειες. Δεδομένου ότι αντιγράφουμε και διαγράφουμε συνεχώς αρχεία και τα μεγέθη των αρχείων είναι πάντα διαφορετικά, θα εμφανιστούν κενές περιοχές στην κάρτα σε συνδυασμό με τις εγγεγραμμένες. Για να μην χρειάζεται ο χρήστης να ανησυχεί για την τοποθέτηση δεδομένων, υπάρχει ένα επίπεδο που φροντίζει αυτές τις ανησυχίες· αυτό είναι το σύστημα αρχείων.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, μπορείτε να γράψετε και να διαβάσετε μόνο σε πολλαπλάσια των 512 byte, δηλ. 1 τομέας. Υπάρχει επίσης μια έννοια - ένα σύμπλεγμα είναι απλώς αρκετοί τομείς, για παράδειγμα, εάν το μέγεθος του συμπλέγματος είναι 16 kB, τότε σημαίνει ότι έχει 16000/512 = 31,25 ή μάλλον 32 τομείς και το πραγματικό μέγεθος του συμπλέγματος είναι 16384 byte. Όλα τα αρχεία καταλαμβάνουν ένα μέγεθος που είναι πολλαπλάσιο του μεγέθους του συμπλέγματος. Ακόμα κι αν το αρχείο έχει μέγεθος 1 kB και το σύμπλεγμα είναι 16 kB, το αρχείο θα καταλαμβάνει ολόκληρα τα 16 kB.

Θα ήταν λογικό να κάνουμε μικρά συμπλέγματα, αλλά εδώ μπαίνει ο περιορισμός στον μέγιστο αριθμό αρχείων και στο μέγεθός τους. Το FAT16 λειτουργεί με δεδομένα 16-bit, επομένως δεν μπορείτε να γεμίσετε περισσότερα από 2^16 συμπλέγματα. Επομένως, όσο μικρότερο είναι το μέγεθός τους, τόσο πιο αποτελεσματικά χρησιμοποιείται ο χώρος για μικρά αρχεία, αλλά τόσο λιγότερες πληροφορίες μπορούν να συγκεντρωθούν στο δίσκο. Αντίθετα, όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος, τόσο περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να στριμώξετε, αλλά τόσο λιγότερο αποτελεσματικά χρησιμοποιείται ο χώρος για μικρά αρχεία. Το μέγιστο μέγεθος συμπλέγματος είναι 64kB, επομένως το μέγιστο για το FAT16 είναι 64kb*2^16 = 4GB.

Αρχικά δεδομένα: υπάρχει κάρτα μνήμης micro SD 1 GB. Με ετικέτα MYDISK, πλήρως μορφοποιημένο, μέγεθος συμπλέγματος 16 kB.

Θα χρειαστείτε ένα πρόγραμμα επεξεργασίας Hex, αλλά κανένα πρόγραμμα επεξεργασίας δεν θα λειτουργήσει· χρειάζεστε ένα που να μπορεί να προβάλει ολόκληρο τον δίσκο και όχι μόνο τα αρχεία του δίσκου. Από ότι κατάφερα να βρω: Το WinHex είναι το πιο κατάλληλο, αλλά πληρωμένο. Το HxD είναι απλό, δωρεάν, αλλά δεν μπόρεσα να το αποκτήσω για να αποθηκεύσω τις αλλαγές στο δίσκο. Το DMDE είναι λίγο φιλικό προς το χρήστη, δωρεάν και σας επιτρέπει να αποθηκεύετε αλλαγές. Σε γενικές γραμμές, στάθηκα στο HxD.

Πρώτον, αξίζει να λάβετε υπόψη τη δομή του FAT16, η εικόνα δείχνει με ποια σειρά βρίσκονται τα διάφορα μέρη του συστήματος αρχείων.

Όλες οι πληροφορίες υπηρεσίας αποθηκεύονται στον τομέα εκκίνησης. Η περιοχή FAT αποθηκεύει πληροφορίες σχετικά με το πώς βρίσκονται τα δεδομένα αρχείου στο δίσκο. Ο ριζικός κατάλογος περιέχει πληροφορίες σχετικά με τα αρχεία που βρίσκονται στη ρίζα του δίσκου. Η περιοχή δεδομένων περιέχει τις πληροφορίες που περιέχονται στα αρχεία. Όλες οι περιοχές ακολουθούν αυστηρά η μία την άλλη στη σειρά, δηλ. Μετά τον τομέα εκκίνησης, ξεκινά αμέσως η περιοχή FAT. Ας δούμε τις λεπτομέρειες παρακάτω.

Εργασία: να κατανοήσετε την αρχή με την οποία τα ονόματα αρχείων και τα περιεχόμενά τους ταξινομούνται. Ας ξεκινήσουμε λοιπόν κάνοντας αναζήτηση στον ριζικό κατάλογο για να καταλάβουμε ποια αρχεία έχουμε διαθέσιμα. Τα δεδομένα από την περιοχή εκκίνησης θα μας βοηθήσουν σε αυτό.

Τα πιο ενδιαφέροντα δεδομένα φαίνονται στον πίνακα

Το πρώτο πράγμα που χρειαζόμαστε είναι να γνωρίζουμε το μέγεθος της περιοχής εκκίνησης. Εξετάζουμε τη διεύθυνση 0x0E και βλέπουμε ότι έχουν εκχωρηθεί 4 τομείς για την περιοχή εκκίνησης, δηλ. Η περιοχή FAT ξεκινά στη διεύθυνση 4*512 = 0x800.

Ο αριθμός των πινάκων FAT μπορεί να προσδιοριστεί από τη διεύθυνση 0x10 της περιοχής εκκίνησης. Στο παράδειγμά μας, υπάρχουν δύο από αυτά, γιατί δύο, επειδή κάθε πίνακας αντιγράφεται ως εφεδρικός πίνακας, έτσι ώστε σε περίπτωση αποτυχίας να γίνει επαναφορά των δεδομένων. Το μέγεθος του πίνακα καθορίζεται στη διεύθυνση 0x16. Έτσι, το μέγεθος του αρχείου είναι 512*2*0xEE = 0x3B800 και ο ριζικός κατάλογος ξεκινά από τη διεύθυνση: 0x800 + 0x3B800 = 0x3C000

Μέσα στον ριζικό κατάλογο, όλα τα στοιχεία χωρίζονται σε 32 byte. Το πρώτο στοιχείο είναι η ετικέτα τόμου, αλλά τα επόμενα στοιχεία είναι αρχεία και φάκελοι. Εάν το όνομα του αρχείου ξεκινά με 0xE5, αυτό σημαίνει ότι το αρχείο έχει διαγραφεί. Εάν το όνομα ξεκινά με 0x00, σημαίνει ότι το προηγούμενο αρχείο ήταν το τελευταίο.

Βρήκα μια αρκετά ενδιαφέρουσα δομή ριζικού καταλόγου. Η κάρτα διαμορφώθηκε πλήρως και στη συνέχεια δημιουργήθηκαν 2 αρχείο κειμένου, τα οποία μετονομάζονται σε MyFile.txt και BigFile.txt.

Όπως καταλαβαίνετε, εκτός από τα δύο αρχεία μου, έχουν δημιουργηθεί και ένα σωρό αριστερών, η προέλευση των οποίων μπορεί μόνο να μαντέψει κανείς.

Το πιο σημαντικό πράγμα που μπορεί να τονιστεί εδώ είναι η διεύθυνση του πρώτου συμπλέγματος από το οποίο ξεκινούν τα δεδομένα του αρχείου μας. Η διεύθυνση βρίσκεται πάντα σε μετατόπιση 0x1A. Για παράδειγμα, το όνομα του αρχείου μας MyFile.txt βρίσκεται στη διεύθυνση 0x3C100, προσθέτουμε 0x1A σε αυτό, εκεί βλέπουμε τον αριθμό του πρώτου συμπλέγματος. = 0x0002 δηλ. δεύτερο σύμπλεγμα. Για το αρχείο BigFile.txt, τα δεδομένα ξεκινούν από το τρίτο σύμπλεγμα.

Επίσης, στον ριζικό κατάλογο μπορείτε επίσης να μάθετε την ημερομηνία και την ώρα της τελευταίας επεξεργασίας του αρχείου· αυτή η ερώτηση δεν ήταν πολύ ενδιαφέρουσα για μένα, οπότε θα την παρακάμψω. Το τελευταίο χρήσιμο πράγμα που μπορεί να σας πει ο ριζικός κατάλογος είναι το μέγεθός του, ώστε να μπορούμε να βρούμε από πού ξεκινούν τα δεδομένα.

Το μέγεθος υποδεικνύεται στον τομέα εκκίνησης στη διεύθυνση 0x11(2bytes) = 0x0200*32 = 0x4000 ή 16384 byte.

Ας προσθέσουμε το μέγεθός του στη διεύθυνση ρίζας: 3C000 + 4000 = 40000 είναι η διεύθυνση του πρώτου συμπλέγματος δεδομένων, αλλά χρειαζόμαστε το δεύτερο για να βρούμε το MyFile.txt. Ο αριθμός των τομέων στο σύμπλεγμα είναι 32, μέγεθος συμπλέγματος = 32*512 = 16384 ή 0x4000, οπότε ας προσθέσουμε στη διεύθυνση του πρώτου συμπλέγματος το μέγεθός του, δηλ. Θεωρητικά, το δεύτερο σύμπλεγμα πρέπει να ξεκινά από 0x44000.

Πηγαίνουμε στη διεύθυνση 0x44000 και βλέπουμε ότι τα δεδομένα ανήκουν στο BigFile.txt (είναι απλώς σκουπίδια)

Αποδεικνύεται ότι υπάρχει μια μικρή λεπτότητα, η αρίθμηση των συστάδων ξεκινά από τη δεύτερη, δεν είναι ξεκάθαρο γιατί έγινε αυτό, αλλά είναι γεγονός, δηλ. στην πραγματικότητα, έχουμε περάσει στο τρίτο σύμπλεγμα. Ας πάμε πίσω ένα σύμπλεγμα για τη διεύθυνση 0x40000 και ας δούμε τα αναμενόμενα δεδομένα.

Τώρα τίθεται το ερώτημα. Γιατί χρειαζόμαστε ένα FAT τραπέζι; Το θέμα είναι ότι τα δεδομένα μπορούν να κατακερματιστούν, δηλ. Η αρχή του αρχείου μπορεί να είναι σε ένα σύμπλεγμα και το τέλος σε ένα εντελώς διαφορετικό. Επιπλέον, αυτά μπορεί να είναι εντελώς διαφορετικά συμπλέγματα. Μπορεί να υπάρχουν πολλά από αυτά, διάσπαρτα σε διαφορετικές περιοχές δεδομένων. Ο πίνακας FAT είναι ένα είδος χάρτη που μας λέει πώς να κινούμαστε μεταξύ συστάδων.

Ας δώσουμε ένα παράδειγμα: μια δέσμη τυχαίων σκουπιδιών τοποθετείται στο αρχείο BigFile.txt έτσι ώστε να καταλαμβάνει όχι ένα σύμπλεγμα, αλλά πολλά. Πηγαίνουμε εκεί που ξεκινά ο πίνακας FAT και κοιτάμε το περιεχόμενό του.

Τα πρώτα οκτώ byte 0xF8FFFFFF είναι το αναγνωριστικό για την αρχή του πίνακα λίπους. Ακολουθούν 2 byte που αναφέρονται στο MyFile.txt· το γεγονός ότι είναι γραμμένο το 0xFFFF σε αυτά σημαίνει ότι το αρχείο καταλαμβάνει μόνο ένα σύμπλεγμα. Αλλά το επόμενο αρχείο BigFile.txt ξεκινά στο τρίτο σύμπλεγμα, το θυμόμαστε από τον ριζικό κατάλογο, συνεχίζει στον τέταρτο, μετά πηγαίνει στο 5,6,7... και τελειώνει στο 12, δηλ. καταλαμβάνει 10 συστάδες.

Ας ελέγξουμε αν αυτό ισχύει πραγματικά. Το αρχείο ζυγίζει 163 kB, δηλ. καταλαμβάνει 163000/(32*512) = 9,9 συμπλέγματα, κάτι που μοιάζει αρκετά με αυτό που αναμένεται. Ας επαναλάβουμε για άλλη μια φορά ότι ένα στοιχείο στον πίνακα FAT παίρνει 2 byte, δηλ. 16 bit, εξ ου και το όνομα FAT16. Αντίστοιχα, η μέγιστη διεύθυνση είναι 0xFFFF, δηλ. μέγιστη ένταση για FAT16 0xFFFF* μέγεθος συμπλέγματος.

Ας περάσουμε στο FAT32. Το τμήμα φόρτωσης έχει αλλάξει ελαφρώς.

Υπάρχουν κάποιες θεμελιώδεις αλλαγές. Το όνομα του συστήματος αρχείων έχει μετακινηθεί στη διεύθυνση 0x52, το ριζικό μέγεθος αγνοείται πλέον. Η περιοχή δεδομένων βρίσκεται ακριβώς πίσω από τους πίνακες FAT, ο ριζικός κατάλογος βρίσκεται μέσα στην περιοχή δεδομένων. Επιπλέον, ο ριζικός κατάλογος δεν έχει σταθερό μέγεθος.

Η διεύθυνση της περιοχής δεδομένων υπολογίζεται:
μέγεθος τομέα εκκίνησης + πίνακας FAT, στην περίπτωσή μου αποδείχθηκε:
746496 + (3821056 * 2) = 0x800000

Η διεύθυνση ριζικού καταλόγου υπολογίζεται:
(αριθμός του πρώτου συμπλέγματος του ριζικού καταλόγου - 2) * μέγεθος συμπλέγματος + διεύθυνση της αρχής της περιοχής δεδομένων,
εκείνοι. V σε αυτό το παράδειγμαθα συμπίπτει με την αρχή της περιοχής δεδομένων.

Όπως και πριν, τα δεδομένα στη ρίζα καταλαμβάνουν 32 byte, όπως και πριν, τα "διαγραμμένα" μαγικά αρχεία, υποθέτω ότι πρόκειται για προσωρινά αρχεία σημειωματάριου.

Αλλά η αρχή του πρώτου συμπλέγματος στο MYFILE.txt καθορίζεται τώρα από δύο byte, το υψηλότερο σε μετατόπιση 0x14, το χαμηλότερο όπως πριν από 1Α. Επομένως, ο αριθμός του πρώτου συμπλέγματος δεδομένων για το αρχείο θα είναι:
8000A0 + 0x14 = 0x8000B4 - υψηλό byte
8000A0 + 0x1A = 0x8000BA - χαμηλό byte
Στην περίπτωσή μου, η κάρτα είχε μόνο ένα αρχείο, επομένως αυτό είναι το τρίτο σύμπλεγμα.

Ο πίνακας FAT αναζητείται όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, μόνο που τώρα τα στοιχεία καταλαμβάνουν 4 byte, εξ ου και το όνομα FAT32. Η ιδεολογία της διάταξης των στοιχείων είναι ακριβώς η ίδια με την προηγούμενη περίπτωση.

Χρήσιμα πράγματα για το τραπέζι
F8 FF FF F0 - πρώτο σύμπλεγμα
FF FF FF 0F - τελευταίο σύμπλεγμα
FF FF FF F7 - κατεστραμμένο σύμπλεγμα

Πού είναι τα δεδομένα;
αρχή της περιοχής δεδομένων + μέγεθος συμπλέγματος * (αριθμός συμπλέγματος ρίζας - 1)
= 0x800000 + (2*4096) = 0x801000

Ελπίζω σε γενικές γραμμές να έγινε σαφές, φαίνεται ότι δεν υπάρχει τίποτα υπερφυσικό. Όσοι διαβάζουν και επαναλαμβάνουν μπορούν να φάνε ένα μπισκότο :)

Υλικό για κριτική διάλεξη Νο. 33

για φοιτητές ειδικότητας

«Λογισμικό Πληροφορικής»

Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος Επιστήμης Υπολογιστών, Ph.D. Livak E.N.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΑΡΧΕΙΩΝ

Βασικές έννοιες, γεγονότα

Σκοπός. Χαρακτηριστικά συστημάτων αρχείωνΛΙΠΟΣVFATFAT 32,HPFSNTFS. Συστήματα αρχείων UNIX OS (s5, ufs), Linux OS Ext2FS Περιοχές συστήματος του δίσκου (διαμέρισμα, τόμος). Αρχές τοποθέτησης αρχείων και αποθήκευσης πληροφοριών τοποθεσίας αρχείων. Οργάνωση καταλόγων. Περιορισμός της πρόσβασης σε αρχεία και καταλόγους.

Δεξιότητες

Χρήση γνώσης της δομής του συστήματος αρχείων για προστασία και ανάκτηση πληροφορίες υπολογιστή(αρχεία και κατάλογοι). Οργάνωση ελέγχου πρόσβασης σε αρχεία.

Συστήματα αρχείων. Δομή συστήματος αρχείων

Τα δεδομένα στο δίσκο αποθηκεύονται με τη μορφή αρχείων. Ένα αρχείο είναι ένα τμήμα ενός δίσκου με όνομα.

Τα συστήματα διαχείρισης αρχείων έχουν σχεδιαστεί για τη διαχείριση αρχείων.

Η δυνατότητα αντιμετώπισης δεδομένων που είναι αποθηκευμένα σε αρχεία σε λογικό επίπεδο παρέχεται από το σύστημα αρχείων. Είναι το σύστημα αρχείων που καθορίζει τον τρόπο οργάνωσης των δεδομένων σε οποιοδήποτε μέσο αποθήκευσης.

Ετσι, σύστημα αρχείων είναι ένα σύνολο προδιαγραφών και το αντίστοιχο λογισμικό τους που είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία, καταστροφή, οργάνωση, ανάγνωση, εγγραφή, τροποποίηση και μετακίνηση πληροφοριών αρχείων, καθώς και για τον έλεγχο της πρόσβασης σε αρχεία και τη διαχείριση των πόρων που χρησιμοποιούνται από τα αρχεία.

Το σύστημα διαχείρισης αρχείων είναι το κύριο υποσύστημα στη συντριπτική πλειοψηφία των σύγχρονων λειτουργικών συστημάτων.

Χρήση συστήματος διαχείρισης αρχείων

· Όλα τα προγράμματα επεξεργασίας συστήματος συνδέονται με χρήση δεδομένων.

· Επιλύονται προβλήματα κεντρικής διανομής χώρου στο δίσκο και διαχείρισης δεδομένων.

· παρέχονται ευκαιρίες στον χρήστη να εκτελεί λειτουργίες σε αρχεία (δημιουργία κ.λπ.), να ανταλλάσσει δεδομένα μεταξύ αρχείων και διαφόρων συσκευών και να προστατεύει τα αρχεία από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση.

Ορισμένα λειτουργικά συστήματα μπορεί να έχουν πολλαπλά συστήματα διαχείρισης αρχείων, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να χειρίζονται πολλαπλά συστήματα αρχείων.

Ας προσπαθήσουμε να κάνουμε διάκριση μεταξύ ενός συστήματος αρχείων και ενός συστήματος διαχείρισης αρχείων.

Ο όρος "σύστημα αρχείων" ορίζει τις αρχές πρόσβασης σε δεδομένα που είναι οργανωμένα σε αρχεία.

Ορος "σύστημα διαχείρισης αρχείων"αναφέρεται σε μια συγκεκριμένη υλοποίηση του συστήματος αρχείων, π.χ. Αυτό είναι ένα σύνολο λειτουργικών μονάδων λογισμικού που παρέχουν εργασία με αρχεία σε ένα συγκεκριμένο λειτουργικό σύστημα.

Έτσι, για να εργαστείτε με αρχεία οργανωμένα σύμφωνα με κάποιο σύστημα αρχείων, πρέπει να αναπτυχθεί ένα κατάλληλο σύστημα διαχείρισης αρχείων για κάθε λειτουργικό σύστημα. Αυτό το σύστημα UV θα λειτουργεί μόνο στο λειτουργικό σύστημα για το οποίο έχει σχεδιαστεί.

Για την οικογένεια λειτουργικών συστημάτων Windows, τα συστήματα αρχείων που χρησιμοποιούνται κυρίως είναι: VFAT, FAT 32, NTFS.

Ας δούμε τη δομή αυτών των συστημάτων αρχείων.

Στο σύστημα αρχείων ΛΙΠΟΣ χώρο στο δίσκο οποιουδήποτε λογική κίνησηχωρίζεται σε δύο τομείς:

περιοχή συστήματος και

· περιοχή δεδομένων.

Περιοχή συστήματος δημιουργήθηκε και αρχικοποιήθηκε κατά τη μορφοποίηση και στη συνέχεια ενημερώνεται όταν γίνεται χειρισμός της δομής του αρχείου.

Η περιοχή του συστήματος αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

· τομέας εκκίνησης που περιέχει την εγγραφή εκκίνησης (εγγραφή εκκίνησης).

· δεσμευμένους τομείς (μπορεί να μην υπάρχουν).

· πίνακες κατανομής αρχείων (FAT, Πίνακας κατανομής αρχείων);

· ριζικός κατάλογος (ROOT).

Αυτά τα στοιχεία βρίσκονται στο δίσκο το ένα μετά το άλλο.

Περιοχή δεδομένων περιέχει αρχεία και καταλόγους που εξαρτώνται από το root.

Η περιοχή δεδομένων χωρίζεται στα λεγόμενα clusters. Ένα σύμπλεγμα είναι ένας ή περισσότεροι παρακείμενοι τομείς μιας περιοχής δεδομένων. Από την άλλη πλευρά, ένα σύμπλεγμα είναι η ελάχιστη διευθυνσιοδοτούμενη μονάδα μνήμης δίσκου που εκχωρείται σε ένα αρχείο. Εκείνοι. ένα αρχείο ή κατάλογος καταλαμβάνει έναν ακέραιο αριθμό συμπλεγμάτων. Για να δημιουργήσετε και να γράψετε ένα νέο αρχείο στο δίσκο, το λειτουργικό σύστημα εκχωρεί πολλά δωρεάν συμπλέγματα δίσκων για αυτό. Αυτά τα συμπλέγματα δεν χρειάζεται να διαδέχονται το ένα το άλλο. Για κάθε αρχείο, αποθηκεύεται μια λίστα με όλους τους αριθμούς συμπλέγματος που έχουν εκχωρηθεί σε αυτό το αρχείο.

Η διαίρεση της περιοχής δεδομένων σε συμπλέγματα αντί της χρήσης τομέων σάς επιτρέπει:

· Μειώστε το μέγεθος του πίνακα FAT.

· Μείωση κατακερματισμού αρχείων.

· το μήκος των αλυσίδων αρχείων μειώνεται Þ επιταχύνει την πρόσβαση στα αρχεία.

Ωστόσο, ένα πολύ μεγάλο μέγεθος συμπλέγματος οδηγεί σε αναποτελεσματική χρήση της περιοχής δεδομένων, ειδικά στην περίπτωση μεγάλου αριθμού μικρών αρχείων (εξάλλου, κατά μέσο όρο χάνεται μισό σύμπλεγμα για κάθε αρχείο).

Στα σύγχρονα συστήματα αρχείων (FAT 32, HPFS, NTFS) αυτό το πρόβλημα επιλύεται περιορίζοντας το μέγεθος του συμπλέγματος (μέγιστο 4 KB)

Ο χάρτης περιοχής δεδομένων είναι Τ πίνακα κατανομής αρχείων (Πίνακας κατανομής αρχείων - FAT) Κάθε στοιχείο του πίνακα FAT (12, 16 ή 32 bit) αντιστοιχεί σε ένα σύμπλεγμα δίσκων και χαρακτηρίζει την κατάστασή του: ελεύθερο, απασχολημένο ή κακό σύμπλεγμα.

· Εάν ένα σύμπλεγμα έχει εκχωρηθεί σε ένα αρχείο (δηλαδή, απασχολημένο), τότε το αντίστοιχο στοιχείο FAT περιέχει τον αριθμό του επόμενου συμπλέγματος του αρχείου.

· το τελευταίο σύμπλεγμα του αρχείου επισημαίνεται με έναν αριθμό στην περιοχή FF8h - FFFh (FFF8h - FFFFh).

· εάν το σύμπλεγμα είναι ελεύθερο, περιέχει τη μηδενική τιμή 000h (0000h).

· ένα σύμπλεγμα που δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί (αποτυχία) επισημαίνεται με τον αριθμό FF7h (FFF7h).

Έτσι, στον πίνακα FAT, τα συμπλέγματα που ανήκουν στο ίδιο αρχείο συνδέονται σε αλυσίδες.

Ο πίνακας εκχώρησης αρχείων αποθηκεύεται αμέσως μετά την εγγραφή εκκίνησης του λογικού δίσκου· η ακριβής θέση του περιγράφεται σε ειδικό πεδίο στον τομέα εκκίνησης.

Αποθηκεύεται σε δύο πανομοιότυπα αντίγραφα, τα οποία διαδέχονται το ένα το άλλο. Εάν το πρώτο αντίγραφο του πίνακα καταστραφεί, χρησιμοποιείται το δεύτερο.

Λόγω του γεγονότος ότι το FAT χρησιμοποιείται πολύ εντατικά κατά την πρόσβαση στο δίσκο, συνήθως φορτώνεται στη μνήμη RAM (σε buffers I/O ή cache) και παραμένει εκεί για όσο το δυνατόν περισσότερο.

Το κύριο μειονέκτημα του FAT είναι η αργή επεξεργασία των αρχείων. Κατά τη δημιουργία ενός αρχείου, ο κανόνας είναι ότι εκχωρείται το πρώτο ελεύθερο σύμπλεγμα. Αυτό οδηγεί σε κατακερματισμό του δίσκου και πολύπλοκες αλυσίδες αρχείων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα πιο αργή εργασία με αρχεία.

Για να δείτε και να επεξεργαστείτε τον πίνακα FAT μπορείτε να χρησιμοποιήσετε χρησιμότηταΔίσκοςΣυντάκτης.

Λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με το ίδιο το αρχείο αποθηκεύονται σε μια άλλη δομή που ονομάζεται ριζικός κατάλογος. Κάθε λογική μονάδα δίσκου έχει τον δικό της ριζικό κατάλογο (ROOT).

Κατάλογος ρίζας περιγράφει αρχεία και άλλους καταλόγους. Ένα στοιχείο καταλόγου είναι ένας περιγραφέας αρχείου.

Κάθε περιγραφέας αρχείου και καταλόγου το περιλαμβάνει

· Ονομα

· επέκταση

ημερομηνία δημιουργίας ή τελευταίας τροποποίησης

· χρόνος δημιουργίας ή τελευταίας τροποποίησης

χαρακτηριστικά (αρχειοθέτηση, χαρακτηριστικό καταλόγου, χαρακτηριστικό τόμου, σύστημα, κρυφό, μόνο για ανάγνωση)

· Μήκος αρχείου (για κατάλογο - 0)

· δεσμευμένο πεδίο που δεν χρησιμοποιείται

· Ο αριθμός του πρώτου συμπλέγματος στην αλυσίδα των συμπλεγμάτων που έχει εκχωρηθεί σε ένα αρχείο ή κατάλογο. Έχοντας λάβει αυτόν τον αριθμό, το λειτουργικό σύστημα, αναφερόμενο στον πίνακα FAT, ανακαλύπτει όλους τους άλλους αριθμούς συμπλέγματος του αρχείου.

Έτσι, ο χρήστης εκκινεί το αρχείο για εκτέλεση. Το λειτουργικό σύστημα αναζητά ένα αρχείο με το επιθυμητό όνομα κοιτάζοντας τις περιγραφές των αρχείων στον τρέχοντα κατάλογο. Όταν το απαιτούμενο στοιχείο βρεθεί στον τρέχοντα κατάλογο, το λειτουργικό σύστημα διαβάζει τον πρώτο αριθμό συμπλέγματος αυτού του αρχείου και, στη συνέχεια, χρησιμοποιεί τον πίνακα FAT για να προσδιορίσει τους υπόλοιπους αριθμούς συμπλέγματος. Τα δεδομένα από αυτά τα συμπλέγματα διαβάζονται ΕΜΒΟΛΟ, συνδυάζονται σε ένα συνεχές τμήμα. Το λειτουργικό σύστημα μεταφέρει τον έλεγχο στο αρχείο και το πρόγραμμα αρχίζει να εκτελείται.

Για να προβάλετε και να επεξεργαστείτε τον ριζικό κατάλογο ROOT μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε χρησιμότηταΔίσκοςΣυντάκτης.

Σύστημα αρχείων VFAT

Το σύστημα αρχείων VFAT (εικονικό FAT) εμφανίστηκε για πρώτη φορά στα Windows for Workgroups 3.11 και σχεδιάστηκε για I/O αρχείου προστατευμένης λειτουργίας.

Αυτό το σύστημα αρχείων χρησιμοποιείται στα Windows 95.

Υποστηρίζεται επίσης στα Windows NT 4.

Το VFAT είναι το εγγενές σύστημα αρχείων 32-bit των Windows 95. Ελέγχεται από το πρόγραμμα οδήγησης VFAT .VXD.

Το VFAT χρησιμοποιεί κώδικα 32 bit για όλες τις λειτουργίες αρχείων και μπορεί να χρησιμοποιήσει προγράμματα οδήγησης προστατευμένης λειτουργίας 32 bit.

ΑΛΛΑ, οι καταχωρήσεις του πίνακα εκχώρησης αρχείων παραμένουν 12- ή 16-bit, επομένως ο δίσκος χρησιμοποιεί την ίδια δομή δεδομένων (FAT). Εκείνοι. φά μορφή πίνακαΤο VFAT είναι το ίδιο, όπως η μορφή FAT.

VFAT μαζί με ονόματα "8.3". υποστηρίζει μεγάλα ονόματα αρχείων. (Το VFAT λέγεται συχνά ότι είναι FAT με υποστήριξη για μεγάλα ονόματα).

Το κύριο μειονέκτημα του VFAT είναι οι μεγάλες απώλειες ομαδοποίησης με μεγάλα λογικά μεγέθη δίσκου και περιορισμούς στο μέγεθος του ίδιου του λογικού δίσκου.

Σύστημα αρχείων FAT 32

Αυτή είναι μια νέα υλοποίηση της ιδέας της χρήσης του πίνακα FAT.

Το FAT 32 είναι ένα πλήρως αυτόνομο σύστημα αρχείων 32 bit.

Χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στο Windows OSR 2 (OEM Service Release 2).

Επί του παρόντος, το FAT 32 χρησιμοποιείται στα Windows 98 και τα Windows ME.

Περιέχει πολλές βελτιώσεις και προσθήκες σε σχέση με προηγούμενες εφαρμογές FAT.

1. Χρησιμοποιεί το χώρο στο δίσκο πολύ πιο αποτελεσματικά λόγω του γεγονότος ότι χρησιμοποιεί μικρότερα συμπλέγματα (4 KB) - εκτιμάται ότι εξοικονομείται έως και 15%.

2. Διαθέτει εκτεταμένη εγγραφή εκκίνησης που σας επιτρέπει να δημιουργείτε αντίγραφα κρίσιμων δομών δεδομένων Þ αυξάνει την αντίσταση του δίσκου σε ζημιές στις δομές του δίσκου

3. Μπορεί να χρησιμοποιήσει Αντίγραφο ασφαλείας FAT αντί για τυπικό.

4. Μπορεί να μετακινήσει τον ριζικό κατάλογο, με άλλα λόγια, ο ριζικός κατάλογος μπορεί να βρίσκεται σε οποιαδήποτε θέση Þ καταργεί τον περιορισμό στο μέγεθος του ριζικού καταλόγου (512 στοιχεία, αφού το ROOT υποτίθεται ότι καταλάμβανε ένα σύμπλεγμα).

5. Βελτιωμένη δομή ριζικού καταλόγου

Έχουν εμφανιστεί πρόσθετα πεδία, για παράδειγμα, ώρα δημιουργίας, ημερομηνία δημιουργίας, ημερομηνία τελευταίας πρόσβασης, άθροισμα ελέγχου

Υπάρχουν ακόμη πολλές λαβές για ένα μεγάλο όνομα αρχείου.

Σύστημα αρχείων HPFS

Το HPFS (High Performance File System) είναι ένα σύστημα αρχείων υψηλής απόδοσης.

Το HPFS εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο OS/2 1.2 και στο LAN Manager.

Ας παραθέσουμε κύρια χαρακτηριστικά του HPFS.

· Η κύρια διαφορά είναι οι βασικές αρχές της τοποθέτησης αρχείων στο δίσκο και οι αρχές αποθήκευσης πληροφοριών σχετικά με τη θέση των αρχείων. Χάρη σε αυτές τις αρχές, το HPFS έχει υψηλή απόδοση και ανοχή σφαλμάτων, είναι αξιόπιστοσύστημα αρχείων.

· Ο χώρος στο δίσκο HPFS δεν εκχωρείται σε συμπλέγματα (όπως στο FAT), αλλά μπλοκ.Στη σύγχρονη υλοποίηση, το μέγεθος του μπλοκ λαμβάνεται ίσο με έναν τομέα, αλλά κατ' αρχήν θα μπορούσε να είναι διαφορετικού μεγέθους. (Στην πραγματικότητα, ένα μπλοκ είναι ένα σύμπλεγμα, μόνο ένα σύμπλεγμα ισούται πάντα με έναν τομέα). Η τοποθέτηση αρχείων σε τόσο μικρά μπλοκ επιτρέπει χρησιμοποιήστε το χώρο στο δίσκο πιο αποτελεσματικά, αφού η γενική επιβάρυνση του ελεύθερου χώρου είναι κατά μέσο όρο μόνο (μισός τομέας) 256 byte ανά αρχείο. Να θυμάστε ότι όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του συμπλέγματος, τόσο περισσότερος χώρος στο δίσκο σπαταλιέται.

· Το σύστημα HPFS προσπαθεί να τακτοποιήσει το αρχείο σε συνεχόμενα μπλοκ ή, εάν αυτό δεν είναι δυνατό, να το τοποθετήσει στο δίσκο με τέτοιο τρόπο ώστε εκτάσεις(θραύσματα) του αρχείου ήταν φυσικά όσο το δυνατόν πιο κοντά το ένα στο άλλο. Αυτή η προσέγγιση είναι απαραίτητη μειώνει τον χρόνο τοποθέτησης της κεφαλής εγγραφής/ανάγνωσηςσκληρός δίσκος και χρόνος αναμονής (καθυστέρηση μεταξύ της εγκατάστασης της κεφαλής ανάγνωσης/εγγραφής στο επιθυμητό κομμάτι). Ας θυμηθούμε ότι σε ένα αρχείο FAT το πρώτο ελεύθερο σύμπλεγμα απλώς εκχωρείται.

Εκτάσεις(έκταση) - θραύσματα αρχείου που βρίσκονται σε παρακείμενους τομείς του δίσκου. Ένα αρχείο έχει τουλάχιστον μία έκταση εάν δεν είναι κατακερματισμένη και πολλαπλές εκτάσεις διαφορετικά.

·Μεταχειρισμένος μέθοδοςισορροπημένα δυαδικά δέντρα για αποθήκευση και αναζήτηση πληροφοριών σχετικά με τη θέση των αρχείων (οι κατάλογοι αποθηκεύονται στο κέντρο του δίσκου, επιπλέον, παρέχεται αυτόματη ταξινόμηση των καταλόγων), κάτι που είναι απαραίτητο αυξάνει την παραγωγικότητα HPFS (έναντι FAT).

· Το HPFS παρέχει ειδικά εκτεταμένα χαρακτηριστικά αρχείου που επιτρέπουν έλεγχος της πρόσβασης σε αρχεία και καταλόγους.

Εκτεταμένα χαρακτηριστικά (εκτεταμένα χαρακτηριστικά, EAs ) σας επιτρέπει να αποθηκεύσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με το αρχείο. Για παράδειγμα, κάθε αρχείο μπορεί να συσχετιστεί με το μοναδικό του γραφικό (εικονίδιο), περιγραφή αρχείου, σχόλιο, πληροφορίες κατόχου αρχείου κ.λπ.

C Δομή διαμερισμάτων HPFS

Στην αρχή του διαμερίσματος με εγκατεστημένο το HPFS υπάρχουν τρία έλεγχοι μπλοκ:

μπλοκ εκκίνησης

· πρόσθετο μπλοκ (σούπερ μπλοκ) και

· εφεδρικό (εφεδρικό) μπλοκ (εφεδρικό μπλοκ).

Καταλαμβάνουν 18 τομείς.

Όλος ο υπόλοιπος χώρος στο δίσκο HPFS χωρίζεται σε μέρη από παρακείμενους τομείς - ρίγες(ζάντα - ταινία, ταινία). Κάθε λωρίδα καταλαμβάνει 8 MB χώρου στο δίσκο.

Κάθε λωρίδα έχει τη δική της bitmap κατανομής τομέα.Το bitmap δείχνει ποιοι τομείς μιας δεδομένης ζώνης είναι κατειλημμένοι και ποιοι είναι ελεύθεροι. Κάθε τομέας μιας λωρίδας δεδομένων αντιστοιχεί σε ένα bit στο bitmap της. Αν bit = 1, τότε ο τομέας είναι απασχολημένος, εάν 0, τότε είναι ελεύθερος.

Τα bitmaps των δύο λωρίδων βρίσκονται δίπλα-δίπλα στο δίσκο, όπως και οι ίδιες οι λωρίδες. Δηλαδή, η ακολουθία των λωρίδων και των καρτών μοιάζει με το Σχ.

Συγκρίνω μεΛΙΠΟΣ. Υπάρχει μόνο ένας "χάρτης bit" για ολόκληρο το δίσκο (πίνακας FAT). Και για να εργαστείτε με αυτό, πρέπει να μετακινήσετε τις κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής κατά μέσο όρο στο μισό δίσκο.

Είναι για να μειωθεί ο χρόνος τοποθέτησης των κεφαλών ανάγνωσης/εγγραφής ενός σκληρού δίσκου που στο HPFS ο δίσκος χωρίζεται σε λωρίδες.

Ας σκεφτούμε μπλοκ ελέγχου.

Μπλοκ εκκίνησης (μπόταΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ)

Περιέχει το όνομα του τόμου, τον σειριακό του αριθμό, το μπλοκ παραμέτρων BIOS και το πρόγραμμα εκκίνησης.

Το πρόγραμμα bootstrap βρίσκει το αρχείο OS 2 LDR , το διαβάζει στη μνήμη και μεταφέρει τον έλεγχο σε αυτό το πρόγραμμα εκκίνησης του λειτουργικού συστήματος, το οποίο, με τη σειρά του, φορτώνει τον πυρήνα του OS/2 από το δίσκο στη μνήμη - OS 2 KRNL. Και ήδη το OS 2 KRIML χρησιμοποιώντας πληροφορίες από το αρχείο CONFIG. SYS φορτώνει στη μνήμη όλα τα άλλα απαραίτητα ενότητες λογισμικούκαι μπλοκ δεδομένων.

Το μπλοκ εκκίνησης βρίσκεται στους τομείς 0 έως 15.

ΣούπερΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ(σούπερ μπλοκ)

Περιέχει

· δείκτης σε μια λίστα bitmaps (λίστα μπλοκ bitmap). Αυτή η λίστα παραθέτει όλα τα μπλοκ στο δίσκο που περιέχουν τα bitmaps που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό ελεύθερων τομέων.

· δείκτης στη λίστα των ελαττωματικών μπλοκ (κακή λίστα μπλοκ). Όταν το σύστημα εντοπίσει ένα κατεστραμμένο μπλοκ, προστίθεται σε αυτήν τη λίστα και δεν χρησιμοποιείται πλέον για την αποθήκευση πληροφοριών.

· Δείκτης στη ζώνη καταλόγου

· δείκτης στον κόμβο αρχείου (F -node) του ριζικού καταλόγου,

· ημερομηνία της τελευταίας σάρωσης του διαμερίσματος από το CHKDSK.

· πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος της λωρίδας (στην τρέχουσα εφαρμογή HPFS - 8 MB).

Το Super block βρίσκεται στον τομέα 16.

ΕφεδρικόςΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ(εφεδρικό μπλοκ)

Περιέχει

· δείκτης στον χάρτη αντικατάστασης έκτακτης ανάγκης (χάρτης επείγουσας επιδιόρθωσης ή περιοχές επείγουσας επιδιόρθωσης).

· δείκτης στη λίστα των δωρεάν ανταλλακτικών μπλοκ (κατάλογος χωρίς μπλοκ έκτακτης ανάγκης).

· ένας αριθμός σημαιών και περιγραφικών συστημάτων.

Αυτό το μπλοκ βρίσκεται στον τομέα 17 του δίσκου.

Το μπλοκ δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας παρέχει υψηλή ανοχή σφαλμάτων στο σύστημα αρχείων HPFS και σας επιτρέπει να ανακτήσετε κατεστραμμένα δεδομένα στο δίσκο.

Αρχή τοποθέτησης αρχείων

Εκτάσεις(έκταση) - θραύσματα αρχείου που βρίσκονται σε παρακείμενους τομείς του δίσκου. Ένα αρχείο έχει τουλάχιστον μία έκταση εάν δεν είναι κατακερματισμένη και πολλαπλές εκτάσεις διαφορετικά.

Για να μειωθεί ο χρόνος που απαιτείται για την τοποθέτηση των κεφαλών ανάγνωσης/εγγραφής ενός σκληρού δίσκου, το σύστημα HPFS προσπαθεί να

1) τοποθετήστε το αρχείο σε γειτονικά μπλοκ.

2) εάν αυτό δεν είναι δυνατό, τότε τοποθετήστε τις εκτάσεις του κατακερματισμένου αρχείου όσο το δυνατόν πιο κοντά μεταξύ τους,

Για να γίνει αυτό, το HPFS χρησιμοποιεί στατιστικά στοιχεία και επίσης προσπαθεί να δεσμεύσει υπό όρους τουλάχιστον 4 kilobyte χώρου στο τέλος των αρχείων που αυξάνονται.

Αρχές για την αποθήκευση πληροφοριών θέσης αρχείου

Κάθε αρχείο και κατάλογος στο δίσκο έχει το δικό του κόμβος αρχείου F-Node. Αυτή είναι μια δομή που περιέχει πληροφορίες σχετικά με τη θέση ενός αρχείου και τα εκτεταμένα χαρακτηριστικά του.

Κάθε F-Node καταλαμβάνει έναν τομέακαι βρίσκεται πάντα κοντά στο αρχείο ή τον κατάλογό του (συνήθως αμέσως πριν από το αρχείο ή τον κατάλογο). Το αντικείμενο F-Node περιέχει

· μήκος,

· οι πρώτοι 15 χαρακτήρες του ονόματος αρχείου,

· ειδικές πληροφορίες υπηρεσίας,

· στατιστικά στοιχεία για την πρόσβαση σε αρχεία,

· εκτεταμένα χαρακτηριστικά αρχείου,

· μια λίστα δικαιωμάτων πρόσβασης (ή μόνο μέρος αυτής της λίστας, εάν είναι πολύ μεγάλη). Εάν τα εκτεταμένα χαρακτηριστικά είναι πολύ μεγάλα για τον κόμβο αρχείου, τότε ένας δείκτης σε αυτά γράφεται σε αυτόν.

· συνειρμικές πληροφορίες για τη θέση και την υπαγωγή του αρχείου κ.λπ.

Εάν το αρχείο είναι συνεχόμενο, τότε η θέση του στο δίσκο περιγράφεται από δύο αριθμούς 32-bit. Ο πρώτος αριθμός είναι ένας δείκτης στο πρώτο μπλοκ του αρχείου και ο δεύτερος είναι το μήκος έκτασης (ο αριθμός των διαδοχικών μπλοκ που ανήκουν στο αρχείο).

Εάν ένα αρχείο είναι κατακερματισμένο, τότε η θέση των εκτάσεών του περιγράφεται στον κόμβο αρχείου από πρόσθετα ζεύγη αριθμών 32 bit.

Ένας κόμβος αρχείου μπορεί να περιέχει πληροφορίες για έως και οκτώ εκτάσεις ενός αρχείου. Εάν ένα αρχείο έχει περισσότερες εκτάσεις, τότε ένας δείκτης σε ένα μπλοκ εκχώρησης γράφεται στον κόμβο του αρχείου του, ο οποίος μπορεί να περιέχει έως και 40 δείκτες σε εκτάσεις ή, παρόμοια με ένα μπλοκ δέντρου καταλόγου, σε άλλα μπλοκ εκχώρησης.

Δομή και τοποθέτηση καταλόγου

Χρησιμοποιείται για την αποθήκευση καταλόγων λωρίδα που βρίσκεται στο κέντρο του δίσκου.

Αυτή η λωρίδα ονομάζεται Ευρετήριοζώνη.

Εάν είναι εντελώς γεμάτο, το HPFS ξεκινά να τοποθετεί καταλόγους αρχείων σε άλλες λωρίδες.

Η τοποθέτηση αυτής της δομής πληροφοριών στη μέση του δίσκου μειώνει σημαντικά τον μέσο χρόνο τοποθέτησης της κεφαλής ανάγνωσης/εγγραφής.

Ωστόσο, μια σημαντικά μεγαλύτερη συμβολή στην απόδοση του HPFS (σε σύγκριση με την τοποθέτηση της ζώνης καταλόγου στη μέση ενός λογικού δίσκου) γίνεται με τη χρήση μέθοδοςισορροπημένα δυαδικά δέντρα για την αποθήκευση και την ανάκτηση πληροφοριών σχετικά με τη θέση των αρχείων.

Θυμηθείτε ότι στο σύστημα αρχείωνΛΙΠΟΣ ο κατάλογος έχει μια γραμμική δομή, δεν είναι ταξινομημένη με ειδικό τρόπο, επομένως κατά την αναζήτηση ενός αρχείου πρέπει να το κοιτάξετε διαδοχικά από την αρχή.

Στο HPFS, η δομή καταλόγου είναι ένα ισορροπημένο δέντρο με καταχωρήσεις ταξινομημένες με αλφαβητική σειρά.

Κάθε καταχώρηση που περιλαμβάνεται στο δέντρο περιέχει

· ιδιότητες αρχείου,

· δείκτης στον αντίστοιχο κόμβο αρχείου,

πληροφορίες σχετικά με την ώρα και την ημερομηνία δημιουργίας του αρχείου, την ώρα και την ημερομηνία της τελευταίας ενημέρωσης και πρόσβασης,

μήκος δεδομένων που περιέχουν εκτεταμένα χαρακτηριστικά,

· μετρητής πρόσβασης αρχείων,

μήκος ονόματος αρχείου

· το ίδιο το όνομα,

· και άλλες πληροφορίες.

Το σύστημα αρχείων HPFS εξετάζει μόνο τους απαραίτητους κλάδους του δυαδικού δέντρου κατά την αναζήτηση ενός αρχείου σε έναν κατάλογο. Αυτή η μέθοδος είναι πολλές φορές πιο αποτελεσματική από τη διαδοχική ανάγνωση όλων των καταχωρήσεων σε έναν κατάλογο, όπως συμβαίνει με το σύστημα FAT.

Το μέγεθος κάθε μπλοκ όσον αφορά τους καταλόγους που έχουν εκχωρηθεί στην τρέχουσα εφαρμογή HPFS είναι 2 KB. Το μέγεθος της καταχώρησης που περιγράφει το αρχείο εξαρτάται από το μέγεθος του ονόματος του αρχείου. Εάν ένα όνομα είναι 13 byte (για μορφή 8,3), τότε ένα μπλοκ 2 KB μπορεί να χωρέσει έως και 40 περιγραφείς αρχείων. Τα μπλοκ συνδέονται μεταξύ τους μέσω μιας λίστας.

Προβλήματα

Κατά τη μετονομασία αρχείων, ενδέχεται να προκύψει η λεγόμενη αναπροσαρμογή του δέντρου. Η δημιουργία ενός αρχείου, η μετονομασία ή η διαγραφή του μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα μπλοκ καταλόγου. Στην πραγματικότητα, μια μετονομασία μπορεί να αποτύχει λόγω έλλειψης χώρου στο δίσκο, ακόμα κι αν το ίδιο το αρχείο δεν έχει αυξηθεί σε μέγεθος. Για να αποφευχθεί αυτή η καταστροφή, το HPFS διατηρεί μια μικρή ομάδα δωρεάν μπλοκ που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περίπτωση καταστροφής. Αυτή η λειτουργία μπορεί να απαιτεί την εκχώρηση πρόσθετων μπλοκ σε έναν πλήρη δίσκο. Ένας δείκτης σε αυτήν τη δεξαμενή δωρεάν μπλοκ αποθηκεύεται στο SpareBlock.

Αρχές για την τοποθέτηση αρχείων και καταλόγων στο δίσκοHPFS:

· Οι πληροφορίες σχετικά με τη θέση των αρχείων διασκορπίζονται σε όλο το δίσκο, με εγγραφές για κάθε συγκεκριμένο αρχείο που βρίσκονται (εάν είναι δυνατόν) σε παρακείμενους τομείς και κοντά στα δεδομένα σχετικά με τη θέση τους.

· Οι κατάλογοι βρίσκονται στη μέση του χώρου στο δίσκο.

· Οι κατάλογοι αποθηκεύονται ως ένα δυαδικό ισορροπημένο δέντρο με καταχωρήσεις ταξινομημένες με αλφαβητική σειρά.

Αξιοπιστία αποθήκευσης δεδομένων στο HPFS

Οποιοδήποτε σύστημα αρχείων πρέπει να διαθέτει ένα μέσο διόρθωσης σφαλμάτων που εμφανίζονται κατά την εγγραφή πληροφοριών στο δίσκο. Το σύστημα HPFS χρησιμοποιεί για αυτό μηχανισμός αντικατάστασης έκτακτης ανάγκης ( επείγουσα επιδιόρθωση).

Εάν το σύστημα αρχείων HPFS αντιμετωπίσει πρόβλημα κατά την εγγραφή δεδομένων στο δίσκο, εμφανίζει ένα μήνυμα σφάλματος. Στη συνέχεια, το HPFS αποθηκεύει τις πληροφορίες που θα έπρεπε να είχαν γραφτεί στον ελαττωματικό τομέα σε έναν από τους εφεδρικούς τομείς που έχουν δεσμευτεί εκ των προτέρων για αυτό το ενδεχόμενο. Η λίστα των δωρεάν εφεδρικών μπλοκ αποθηκεύεται στο ανταλλακτικό HPFS. Εάν εντοπιστεί σφάλμα κατά την εγγραφή δεδομένων σε ένα κανονικό μπλοκ, το HPFS επιλέγει ένα από τα δωρεάν εφεδρικά μπλοκ και αποθηκεύει τα δεδομένα εκεί. Στη συνέχεια, το σύστημα αρχείων ενημερώνεται κάρτα αντικατάστασης έκτακτης ανάγκης στη μονάδα εφεδρείας.

Αυτός ο χάρτης είναι απλά ζεύγη διπλών λέξεων, καθεμία από τις οποίες είναι ένας αριθμός τομέα 32 bit.

Ο πρώτος αριθμός υποδεικνύει τον ελαττωματικό τομέα και ο δεύτερος τον τομέα μεταξύ των διαθέσιμων ανταλλακτικών τομέων που επιλέχθηκε να τον αντικαταστήσει.

Μετά την αντικατάσταση του ελαττωματικού τομέα με έναν εφεδρικό, ο χάρτης αντικατάστασης έκτακτης ανάγκης εγγράφεται στο δίσκο και εμφανίζεται ένα αναδυόμενο παράθυρο στην οθόνη που ενημερώνει τον χρήστη ότι παρουσιάστηκε σφάλμα εγγραφής δίσκου. Κάθε φορά που το σύστημα γράφει ή διαβάζει έναν τομέα δίσκου, κοιτάζει τον χάρτη ανάκτησης και αντικαθιστά όλους τους αριθμούς κατεστραμμένου τομέα με αριθμούς εφεδρικού τομέα με τα αντίστοιχα δεδομένα.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η μετάφραση αριθμών δεν επηρεάζει σημαντικά την απόδοση του συστήματος, καθώς εκτελείται μόνο κατά την φυσική πρόσβαση στο δίσκο και όχι κατά την ανάγνωση δεδομένων από τη μνήμη cache του δίσκου.

Σύστημα αρχείων NTFS

Το σύστημα αρχείων NTFS (New Technology File System) περιέχει μια σειρά από σημαντικές βελτιώσεις και αλλαγές που το διακρίνουν σημαντικά από άλλα συστήματα αρχείων.

Σημειώστε ότι με σπάνιες εξαιρέσεις, με Τα διαμερίσματα NTFS μπορούν να εργαστούν μόνο απευθείας απόWindowsN.T.αν και υπάρχουν αντίστοιχες υλοποιήσεις συστημάτων διαχείρισης αρχείων για την ανάγνωση αρχείων από τόμους NTFS για έναν αριθμό λειτουργικών συστημάτων.

Ωστόσο, δεν υπάρχουν πλήρεις υλοποιήσεις για εργασία με NTFS εκτός των Windows NT.

Το NTFS δεν υποστηρίζεται στα ευρέως χρησιμοποιούμενα λειτουργικά συστήματα Windows 98 και Windows Millennium Edition.

Βασικά χαρακτηριστικάNT FS

· Η εργασία σε μεγάλους δίσκους γίνεται αποτελεσματικά (πολύ πιο αποτελεσματικά από ό,τι στο FAT).

· υπάρχουν εργαλεία για τον περιορισμό της πρόσβασης σε αρχεία και καταλόγους Þ Τα διαμερίσματα NTFS παρέχουν τοπική ασφάλεια τόσο για αρχεία όσο και για καταλόγους.

· έχει εισαχθεί μηχανισμός συναλλαγής στον οποίο ξύλευσηλειτουργίες αρχείων Þ σημαντική αύξηση της αξιοπιστίας·

· πολλοί περιορισμοί στον μέγιστο αριθμό τομέων ή/και συμπλεγμάτων δίσκου έχουν καταργηθεί.

· ένα όνομα αρχείου σε NTFS, σε αντίθεση με τα συστήματα αρχείων FAT και HPFS, μπορεί να περιέχει οποιουσδήποτε χαρακτήρες, συμπεριλαμβανομένου του πλήρους συνόλου των εθνικών αλφαβήτων, καθώς τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται σε Unicode - μια αναπαράσταση 16-bit που δίνει 65535 διαφορετικούς χαρακτήρες. Το μέγιστο μήκος ενός ονόματος αρχείου σε NTFS είναι 255 χαρακτήρες.

· Το NTFS έχει επίσης ενσωματωμένες δυνατότητες συμπίεσης που μπορείτε να εφαρμόσετε σε μεμονωμένα αρχεία, ολόκληρους καταλόγους, ακόμη και τόμους (και στη συνέχεια να τα αναιρέσετε ή να τα εκχωρήσετε όπως θέλετε).

Δομή τόμου με το σύστημα αρχείων NTFS

Ένα διαμέρισμα NTFS ονομάζεται τόμος (τόμος). Το μέγιστο δυνατό μέγεθος τόμου (και μέγεθος αρχείου) είναι 16 EB (exabyte 2**64).

Όπως και άλλα συστήματα, το NTFS διαιρεί το χώρο στο δίσκο ενός τόμου σε συμπλέγματα—μπλοκ δεδομένων που αντιμετωπίζονται ως μονάδες δεδομένων. Το NTFS υποστηρίζει μεγέθη συμπλέγματος από 512 byte έως 64 KB. το πρότυπο είναι ένα σύμπλεγμα μεγέθους 2 ή 4 KB.

Όλος ο χώρος στο δίσκο στο NTFS χωρίζεται σε δύο άνισα μέρη.

Το πρώτο 12% του δίσκου διατίθεται στη λεγόμενη ζώνη MFT - χώρος που μπορεί να καταλάβει η κύρια υπηρεσία μετααρχείο MFT.

Δεν είναι δυνατή η εγγραφή δεδομένων σε αυτήν την περιοχή. Η ζώνη MFT διατηρείται πάντα κενή - αυτό γίνεται έτσι ώστε το αρχείο MFT, αν είναι δυνατόν, να μην κατακερματίζεται καθώς μεγαλώνει.

Το υπόλοιπο 88% του τόμου είναι κανονικός χώρος αποθήκευσης αρχείων.

MFT (κύριοςαρχείοτραπέζι -γενικός πίνακας αρχείων) είναι ουσιαστικά ένας κατάλογος όλων των άλλων αρχείων στο δίσκο, συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του. Έχει σχεδιαστεί για να προσδιορίζει τη θέση των αρχείων.

Το MFT αποτελείται από εγγραφές σταθερού μεγέθους. Το μέγεθος εγγραφής MFT (τουλάχιστον 1 KB και μέγιστο 4 KB) προσδιορίζεται όταν διαμορφώνεται ο τόμος.

Κάθε καταχώρηση αντιστοιχεί σε ένα αρχείο.

Οι πρώτες 16 καταχωρήσεις είναι υπηρεσιακής φύσης και δεν είναι διαθέσιμες στο λειτουργικό σύστημα - καλούνται μετααρχεία,και το πρώτο μετα-αρχείο είναι το ίδιο το MFT.

Αυτά τα πρώτα 16 στοιχεία MFT είναι το μόνο μέρος του δίσκου που έχει μια αυστηρά σταθερή θέση. Ένα αντίγραφο αυτών των ίδιων 16 καταχωρήσεων διατηρείται στη μέση του τόμου για αξιοπιστία.

Τα υπόλοιπα μέρη του αρχείου MFT μπορούν να βρίσκονται, όπως κάθε άλλο αρχείο, σε αυθαίρετες θέσεις στο δίσκο.

Τα μετα-αρχεία είναι υπηρεσιακής φύσης - καθένα από αυτά είναι υπεύθυνο για κάποια πτυχή της λειτουργίας του συστήματος. Τα μετα-αρχεία βρίσκονται στον ριζικό κατάλογο του τόμου NTFS. Όλα ξεκινούν με το σύμβολο του ονόματος "$", αν και είναι δύσκολο να ληφθούν πληροφορίες σχετικά με αυτά χρησιμοποιώντας τυπικά μέσα. Στον πίνακα Δίνονται τα κύρια μετα-αρχεία και ο σκοπός τους.

Όνομα μετα-αρχείου	Σκοπός του μετα-αρχείου
$MFT	Ο ίδιος ο κύριος πίνακας αρχείων
$MFTmirr	Ένα αντίγραφο των πρώτων 16 εγγραφών MFT τοποθετημένο στη μέση του τόμου
$LogFile	Αρχείο υποστήριξης καταγραφής
$Volume	Πληροφορίες υπηρεσίας - ετικέτα τόμου, έκδοση συστήματος αρχείων κ.λπ.
$AttrDef	Λίστα τυπικών χαρακτηριστικών αρχείων στον τόμο
		Κατάλογος ρίζας
$Bitmap		Χάρτης ελεύθερου όγκου χώρου
$Boot		Τομέας εκκίνησης (εάν το διαμέρισμα είναι εκκινήσιμο)
$Quota		Ένα αρχείο που καταγράφει τα δικαιώματα χρήστη για χρήση χώρου στο δίσκο (αυτό το αρχείο άρχισε να λειτουργεί μόνο μέσα Windows 2000 με NTFS 5.0)
$Upcase		Αρχείο - πίνακας αντιστοιχίας μεταξύ κεφαλαίων και πεζών γραμμάτων στα ονόματα αρχείων. Στο NTFS, τα ονόματα αρχείων είναι γραμμένα Unicode (που ανέρχεται σε 65 χιλιάδες διαφορετικά σύμβολα) και η αναζήτηση μεγάλων και μικρών ισοδύναμων σε αυτήν την περίπτωση είναι μια μη τετριμμένη εργασία

Η αντίστοιχη εγγραφή MFT αποθηκεύει όλες τις πληροφορίες σχετικά με το αρχείο:

· όνομα αρχείου,

· Μέγεθος;

· Χαρακτηριστικά αρχείου.

· θέση στο δίσκο μεμονωμένων θραυσμάτων κ.λπ.

Εάν μια εγγραφή MFT δεν είναι αρκετή για τις πληροφορίες, τότε χρησιμοποιούνται πολλές εγγραφές, και όχι απαραίτητα διαδοχικές.

Εάν το αρχείο δεν είναι πολύ μεγάλο, τότε τα δεδομένα του αρχείου αποθηκεύονται απευθείας στο MFT, στον χώρο που απομένει από τα κύρια δεδομένα σε μία εγγραφή MFT.

Ένα αρχείο σε έναν τόμο NTFS προσδιορίζεται από το λεγόμενο σύνδεσμος αρχείου(Αναφορά αρχείου), το οποίο αναπαρίσταται ως αριθμός 64-bit.

· αριθμός αρχείου που αντιστοιχεί στον αριθμό εγγραφής στο MFT,

· και αύξοντες αριθμούς. Αυτός ο αριθμός αυξάνεται κάθε φορά που ένας δεδομένος αριθμός στο MFT χρησιμοποιείται ξανά, επιτρέποντας στο σύστημα αρχείων NTFS να εκτελεί εσωτερικούς ελέγχους ακεραιότητας.

Κάθε αρχείο στο NTFS αντιπροσωπεύεται από ρέματα(ροές), δηλαδή δεν έχει «απλά δεδομένα» ως τέτοιο, αλλά υπάρχουν ροές.

Μία από τις ροές είναι τα δεδομένα αρχείου.

Τα περισσότερα χαρακτηριστικά αρχείων είναι επίσης ροές.

Έτσι, αποδεικνύεται ότι το αρχείο έχει μόνο μία βασική οντότητα - τον αριθμό στο MFT και οτιδήποτε άλλο, συμπεριλαμβανομένων των ροών του, είναι προαιρετικό.

Αυτή η προσέγγιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά - για παράδειγμα, μπορείτε να "επισυνάψετε" μια άλλη ροή σε ένα αρχείο γράφοντας τυχόν δεδομένα σε αυτό.

Τα τυπικά χαρακτηριστικά για αρχεία και καταλόγους σε έναν τόμο NTFS έχουν σταθερά ονόματα και κωδικούς τύπου.

Κατάλογοςστο NTFS είναι ένα ειδικό αρχείο που αποθηκεύει συνδέσμους προς άλλα αρχεία και καταλόγους.

Το αρχείο καταλόγου χωρίζεται σε μπλοκ, το καθένα περιέχει

· όνομα αρχείου,

βασικά χαρακτηριστικά και

Ο ριζικός κατάλογος του δίσκου δεν διαφέρει από τους κανονικούς καταλόγους, εκτός από έναν ειδικό σύνδεσμο προς αυτόν από την αρχή του μετα-αρχείου MFT.

Η δομή του εσωτερικού καταλόγου είναι ένα δυαδικό δέντρο, παρόμοιο με το HPFS.

Ο αριθμός των αρχείων στους καταλόγους root και non-root δεν είναι περιορισμένος.

Το σύστημα αρχείων NTFS υποστηρίζει το μοντέλο αντικειμένου ασφαλείας NT: Το NTFS αντιμετωπίζει τους καταλόγους και τα αρχεία ως διαφορετικούς τύπους αντικειμένων και διατηρεί ξεχωριστές (αν και επικαλυπτόμενες) λίστες δικαιωμάτων για κάθε τύπο.

Το NTFS παρέχει ασφάλεια σε επίπεδο αρχείου. Αυτό σημαίνει ότι τα δικαιώματα πρόσβασης σε τόμους, καταλόγους και αρχεία ενδέχεται να εξαρτώνται από λογαριασμόςχρήστη και τις ομάδες στις οποίες ανήκει. Κάθε φορά που ένας χρήστης αποκτά πρόσβαση σε ένα αντικείμενο συστήματος αρχείων, τα δικαιώματα πρόσβασής του ελέγχονται με τη λίστα αδειών αυτού του αντικειμένου. Εάν ο χρήστης έχει επαρκή δικαιώματα, το αίτημά του ικανοποιείται. διαφορετικά το αίτημα απορρίπτεται. Αυτό το μοντέλο ασφαλείας ισχύει τόσο για την εγγραφή τοπικού χρήστη σε υπολογιστές NT όσο και για αιτήματα απομακρυσμένου δικτύου.

Το σύστημα NTFS έχει επίσης ορισμένες δυνατότητες αυτοίασης. Το NTFS υποστηρίζει διάφορους μηχανισμούς για την επαλήθευση της ακεραιότητας του συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της καταγραφής συναλλαγών, η οποία επιτρέπει την επανάληψη των λειτουργιών εγγραφής αρχείων σε ένα ειδικό αρχείο καταγραφής συστήματος.

Στο ξύλευσηλειτουργίες αρχείων, το σύστημα διαχείρισης αρχείων καταγράφει τις αλλαγές που συμβαίνουν σε ένα ειδικό αρχείο υπηρεσίας. Στην αρχή μιας λειτουργίας που σχετίζεται με την αλλαγή της δομής του αρχείου, γίνεται μια αντίστοιχη σημείωση. Εάν παρουσιαστεί οποιαδήποτε αποτυχία κατά τη διάρκεια των λειτουργιών του αρχείου, η εν λόγω ένδειξη έναρξης λειτουργίας παραμένει ημιτελής. Όταν πραγματοποιείτε έλεγχο ακεραιότητας συστήματος αρχείων μετά την επανεκκίνηση του μηχανήματος, αυτές οι εκκρεμείς λειτουργίες θα ακυρωθούν και τα αρχεία θα αποκατασταθούν στην αρχική τους κατάσταση. Εάν η λειτουργία αλλαγής δεδομένων σε αρχεία ολοκληρωθεί κανονικά, τότε σε αυτό ακριβώς το αρχείο υποστήριξης καταγραφής υπηρεσιών η λειτουργία επισημαίνεται ως ολοκληρωμένη.

Το κύριο μειονέκτημα του συστήματος αρχείωνNTFS- τα δεδομένα υπηρεσίας καταλαμβάνουν πολύ χώρο (για παράδειγμα, κάθε στοιχείο καταλόγου καταλαμβάνει 2 KB) - για μικρά διαμερίσματα, τα δεδομένα υπηρεσίας μπορούν να καταλαμβάνουν έως και το 25% του όγκου των μέσων.

Þ Το NTFS δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διαμόρφωση δισκέτας. Δεν πρέπει να το χρησιμοποιείτε για να διαμορφώσετε διαμερίσματα μικρότερα από 100 MB.

σύστημα αρχείων OS UNIX

Στον κόσμο του UNIX, υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι συστημάτων αρχείων με τη δική τους δομή εξωτερικής μνήμης. Τα πιο γνωστά είναι το παραδοσιακό σύστημα αρχείων UNIX System V (s5) και το Οικογένεια UNIX BSD(ufs).

Σκεφτείτε το 5.

Ένα αρχείο σε ένα σύστημα UNIX είναι μια συλλογή χαρακτήρων τυχαίας πρόσβασης.

Το αρχείο έχει μια δομή που του επιβάλλεται από τον χρήστη.

Αρχείο Σύστημα Unix, είναι ένα ιεραρχικό σύστημα αρχείων πολλών χρηστών.

Το σύστημα αρχείων έχει δομή δέντρου. Οι κορυφές (ενδιάμεσοι κόμβοι) του δέντρου είναι κατάλογοι με συνδέσμους προς άλλους καταλόγους ή αρχεία. Τα φύλλα του δέντρου αντιστοιχούν σε αρχεία ή κενούς καταλόγους.

Σχόλιο.Στην πραγματικότητα, το σύστημα αρχείων Unix δεν βασίζεται σε δέντρα. Το γεγονός είναι ότι το σύστημα έχει τη δυνατότητα παραβίασης της ιεραρχίας με τη μορφή δέντρου, αφού είναι δυνατό να συσχετιστεί πολλά ονόματα με το ίδιο περιεχόμενο αρχείου.

Δομή δίσκου

Ο δίσκος χωρίζεται σε μπλοκ. Το μέγεθος του μπλοκ δεδομένων καθορίζεται κατά τη μορφοποίηση του συστήματος αρχείων με την εντολή mkfs και μπορεί να οριστεί σε 512, 1024, 2048, 4096 ή 8192 byte.

Μετράμε 512 byte (μέγεθος τομέα).

Ο χώρος του δίσκου χωρίζεται στις ακόλουθες περιοχές (βλ. εικόνα):

· μπλοκ φόρτωσης.

· Έλεγχος superblock.

· Συστοιχία κόμβων i.

· περιοχή για την αποθήκευση των περιεχομένων (δεδομένων) των αρχείων.

· ένα σύνολο από δωρεάν μπλοκ (συνδεδεμένα σε μια λίστα).

Μπλοκ εκκίνησης

Superblock

i - κόμβος

. . .

i - κόμβος

Σχόλιο.Για το σύστημα αρχείων UFS - όλα αυτά επαναλαμβάνονται για μια ομάδα κυλίνδρων (εκτός από το μπλοκ εκκίνησης) + εκχωρείται μια ειδική περιοχή για την περιγραφή της ομάδας κυλίνδρων

Μπλοκ εκκίνησης

Το μπλοκ βρίσκεται στο τετράγωνο Νο. 0. (Θυμηθείτε ότι η τοποθέτηση αυτού του μπλοκ στο μηδέν μπλοκ συσκευών συστήματος καθορίζεται από το υλικό, καθώς ο φορτωτής εκκίνησης υλικού έχει πάντα πρόσβαση στο μπλοκ μηδέν συσκευών συστήματος. Αυτό είναι το τελευταίο στοιχείο του συστήματος αρχείων που εξαρτάται από το υλικό.)

Το μπλοκ εκκίνησης περιέχει ένα πρόγραμμα προώθησης που χρησιμοποιείται για την αρχική εκκίνηση του λειτουργικού συστήματος UNIX. Στα συστήματα αρχείων S 5, χρησιμοποιείται στην πραγματικότητα μόνο το μπλοκ εκκίνησης του ριζικού συστήματος αρχείων. Σε πρόσθετα συστήματα αρχείων, αυτή η περιοχή υπάρχει, αλλά δεν χρησιμοποιείται.

Superblock

Περιέχει λειτουργικές πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του συστήματος αρχείων, καθώς και δεδομένα σχετικά με τις ρυθμίσεις του συστήματος αρχείων.

Συγκεκριμένα, το superblock περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες

· Αριθμός κόμβων i (περιγραφείς ευρετηρίου).

· μέγεθος διαμερίσματος;;;

· λίστα με δωρεάν μπλοκ.

· λίστα με δωρεάν i-nodes.

· και άλλες.

Ας προσέξουμε! Ο ελεύθερος χώρος στο δίσκο είναι συνδεδεμένη λίστα με δωρεάν μπλοκ. Αυτή η λίστα είναι αποθηκευμένη σε ένα superblock.

Τα στοιχεία λίστας είναι πίνακες 50 στοιχείων (αν μπλοκ = 512 byte, τότε στοιχείο = 16 bit):

· Τα στοιχεία πίνακα Νο. 1-48 περιέχουν τους αριθμούς των ελεύθερων μπλοκ χώρου μπλοκ αρχείων από το 2 έως το 49.

· Το στοιχείο #0 περιέχει έναν δείκτη στη συνέχεια της λίστας και

· το τελευταίο στοιχείο (αρ. 49) περιέχει έναν δείκτη σε ένα ελεύθερο στοιχείο του πίνακα.

Εάν κάποια διεργασία χρειάζεται ένα ελεύθερο μπλοκ για την επέκταση ενός αρχείου, τότε το σύστημα επιλέγει ένα στοιχείο πίνακα χρησιμοποιώντας έναν δείκτη (σε ένα ελεύθερο στοιχείο) και το μπλοκ με τον αριθμό που είναι αποθηκευμένο σε αυτό το στοιχείο παρέχεται στο αρχείο. Εάν το αρχείο μειωθεί, οι ελευθερωμένοι αριθμοί προστίθενται στη διάταξη των ελεύθερων μπλοκ και ο δείκτης στο ελεύθερο στοιχείο προσαρμόζεται.

Δεδομένου ότι το μέγεθος του πίνακα είναι 50 στοιχεία, είναι δυνατές δύο κρίσιμες καταστάσεις:

1. Όταν ελευθερώνουμε μπλοκ αρχείων, αλλά δεν μπορούν να χωρέσουν σε αυτόν τον πίνακα. Σε αυτήν την περίπτωση, επιλέγεται ένα ελεύθερο μπλοκ από το σύστημα αρχείων και ο πλήρως γεμάτος πίνακας ελεύθερων μπλοκ αντιγράφεται σε αυτό το μπλοκ, μετά το οποίο επαναφέρεται η τιμή του δείκτη προς το ελεύθερο στοιχείο, και το μηδενικό στοιχείο του πίνακα, το οποίο βρίσκεται στο superblock, περιέχει τον αριθμό του μπλοκ που έχει επιλέξει το σύστημα για να αντιγράψει τα περιεχόμενα του πίνακα. Αυτή τη στιγμή, δημιουργείται ένα νέο στοιχείο της λίστας των δωρεάν μπλοκ (το καθένα με 50 στοιχεία).

2. Όταν τα περιεχόμενα των στοιχείων του πίνακα των ελεύθερων μπλοκ έχουν εξαντληθεί (στην περίπτωση αυτή, το μηδενικό στοιχείο του πίνακα είναι μηδέν) Αν αυτό το στοιχείο δεν είναι ίσο με μηδέν, τότε αυτό σημαίνει ότι υπάρχει συνέχεια η συστοιχία. Αυτή η συνέχεια διαβάζεται σε ένα αντίγραφο του superblock στη μνήμη RAM.

Δωρεάν λίσταi-κόμβοι. Αυτό είναι ένα buffer που αποτελείται από 100 στοιχεία. Περιέχει πληροφορίες για 100 αριθμούς i-nodes που είναι δωρεάν αυτή τη στιγμή.

Το superblock είναι πάντα στη μνήμη RAM

Þ όλες οι λειτουργίες (η απελευθέρωση και η κατάληψη μπλοκ και κόμβων i συμβαίνουν στη μνήμη RAM Þ ελαχιστοποίηση των ανταλλαγών δίσκων.

Αλλά!Εάν τα περιεχόμενα του superblock δεν είναι γραμμένα στο δίσκο και η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη, θα προκύψουν προβλήματα (ασυμφωνία μεταξύ της πραγματικής κατάστασης του συστήματος αρχείων και των περιεχομένων του superblock). Αλλά αυτό είναι ήδη μια απαίτηση για την αξιοπιστία του εξοπλισμού του συστήματος.

Σχόλιο. Τα συστήματα αρχείων UFS υποστηρίζουν πολλαπλά αντίγραφα του superblock (ένα αντίγραφο ανά ομάδα κυλίνδρων) για τη βελτίωση της σταθερότητας.

Περιοχή Inode

Αυτή είναι μια σειρά από περιγραφές αρχείων που ονομάζεται i -κόμβοι (Εγώ-κόμβος).(64 byte;)

Κάθε περιγραφέας ευρετηρίου (i-node) ενός αρχείου περιέχει:

· Τύπος αρχείου (αρχείο/κατάλογος/ειδικό αρχείο/fifo/socket)

· Χαρακτηριστικά (δικαιώματα πρόσβασης) - 10

Αναγνωριστικό κατόχου αρχείου

· Αναγνωριστικό ομάδας του κατόχου του αρχείου

· Χρόνος δημιουργίας αρχείου

Χρόνος τροποποίησης αρχείου

· Χρόνος τελευταίας πρόσβασης στο αρχείο

· Μήκος αρχείου

· Αριθμός συνδέσμων σε ένα δεδομένο i-node από διάφορους καταλόγους

Διευθύνσεις μπλοκ αρχείων

!Σημείωση. Δεν υπάρχει όνομα αρχείου εδώ

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στον τρόπο οργάνωσης του διευθυνσιοδότηση μπλοκ, στο οποίο βρίσκεται το αρχείο. Έτσι, στο πεδίο διεύθυνσης υπάρχουν αριθμοί των πρώτων 10 μπλοκ του αρχείου.

Εάν το αρχείο υπερβαίνει τα δέκα μπλοκ, τότε αρχίζει να λειτουργεί ο ακόλουθος μηχανισμός: το 11ο στοιχείο του πεδίου περιέχει τον αριθμό μπλοκ, ο οποίος περιέχει 128 (256) συνδέσμους προς μπλοκ αυτού του αρχείου. Εάν το αρχείο είναι ακόμη μεγαλύτερο, τότε χρησιμοποιείται το 12ο στοιχείο του πεδίου - περιέχει τον αριθμό μπλοκ, ο οποίος περιέχει 128(256) αριθμούς μπλοκ, όπου κάθε μπλοκ περιέχει 128(256) αριθμούς μπλοκ συστήματος αρχείων. Και αν το αρχείο είναι ακόμη μεγαλύτερο, τότε χρησιμοποιείται το 13ο στοιχείο - όπου το βάθος ένθεσης της λίστας αυξάνεται κατά ένα άλλο.

Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να πάρουμε ένα αρχείο μεγέθους (10+128+128 2 +128 3)*512.

Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

Διεύθυνση του 1ου μπλοκ του αρχείου

Διεύθυνση του 2ου μπλοκ του αρχείου

Διεύθυνση του 10ου μπλοκ του αρχείου

Διεύθυνση μπλοκ έμμεσης διευθυνσιοδότησης (μπλοκ με 256 μπλοκ διευθύνσεις)

Διεύθυνση του 2ου μπλοκ έμμεσης διεύθυνσης (μπλοκ με 256 μπλοκ διευθύνσεων με διευθύνσεις)

Διεύθυνση του 3ου μπλοκ έμμεσης διευθυνσιοδότησης (μπλοκ με διευθύνσεις μπλοκ με διευθύνσεις μπλοκ με διευθύνσεις)

Προστασία αρχείων

Τώρα ας δούμε τα αναγνωριστικά κατόχου και ομάδας και τα bits ασφαλείας.

Στο Unix OS χρησιμοποιείται ιεραρχία χρηστών τριών επιπέδων:

Το πρώτο επίπεδο είναι όλοι οι χρήστες.

Το δεύτερο επίπεδο είναι οι ομάδες χρηστών. (Όλοι οι χρήστες χωρίζονται σε ομάδες.

Το τρίτο επίπεδο είναι ένας συγκεκριμένος χρήστης (Οι ομάδες αποτελούνται από πραγματικούς χρήστες). Λόγω αυτής της οργάνωσης τριών επιπέδων των χρηστών, κάθε αρχείο έχει τρία χαρακτηριστικά:

1) Κάτοχος του αρχείου. Αυτό το χαρακτηριστικό σχετίζεται με έναν συγκεκριμένο χρήστη, ο οποίος εκχωρείται αυτόματα από το σύστημα ως κάτοχος του αρχείου. Μπορείτε να γίνετε ο προεπιλεγμένος κάτοχος δημιουργώντας ένα αρχείο και υπάρχει επίσης μια εντολή που σας επιτρέπει να αλλάξετε τον κάτοχο ενός αρχείου.

2) Προστασία πρόσβασης σε αρχεία. Η πρόσβαση σε κάθε αρχείο περιορίζεται σε τρεις κατηγορίες:

· δικαιώματα κατόχου (τι μπορεί να κάνει ο ιδιοκτήτης με αυτό το αρχείο, στη γενική περίπτωση - όχι απαραίτητα τα πάντα).

· δικαιώματα της ομάδας στην οποία ανήκει ο κάτοχος του αρχείου. Ο κάτοχος δεν περιλαμβάνεται εδώ (για παράδειγμα, ένα αρχείο μπορεί να κλειδωθεί για ανάγνωση για τον κάτοχο, αλλά όλα τα άλλα μέλη της ομάδας μπορούν ελεύθερα να διαβάσουν από το αρχείο.

· όλους τους άλλους χρήστες του συστήματος.

Αυτές οι τρεις κατηγορίες ρυθμίζουν τρεις ενέργειες: την ανάγνωση από ένα αρχείο, την εγγραφή σε ένα αρχείο και την εκτέλεση ενός αρχείου (στο μνημονικό Συστήματα R,W,X, αντίστοιχα). Κάθε αρχείο σε αυτές τις τρεις κατηγορίες ορίζει ποιος χρήστης μπορεί να διαβάσει, ποιος να γράψει και ποιος μπορεί να το εκτελέσει ως διεργασία.

Οργάνωση καταλόγου

Από την άποψη του λειτουργικού συστήματος, ένας κατάλογος είναι ένα κανονικό αρχείο που περιέχει δεδομένα για όλα τα αρχεία που ανήκουν στον κατάλογο.

Ένα στοιχείο καταλόγου αποτελείται από δύο πεδία:

1) αριθμός του i-node (τακτικός αριθμός στη διάταξη των i-node) και

2) όνομα αρχείου:

Κάθε κατάλογος περιέχει δύο ειδικά ονόματα: «.» - ο ίδιος ο κατάλογος. «..» - γονικός κατάλογος.

(Για τον ριζικό κατάλογο, ο γονέας αναφέρεται στον ίδιο κατάλογο.)

Γενικά, ένας κατάλογος μπορεί να περιέχει πολλές εγγραφές που αναφέρονται στον ίδιο i-node, αλλά ο κατάλογος δεν μπορεί να περιέχει καταχωρήσεις με τα ίδια ονόματα. Δηλαδή, ένας αυθαίρετος αριθμός ονομάτων μπορεί να συσχετιστεί με τα περιεχόμενα του αρχείου. Ονομάζεται δέσιμο. Καλείται μια καταχώρηση καταλόγου που αναφέρεται σε ένα μόνο αρχείο επικοινωνία.

Τα αρχεία υπάρχουν ανεξάρτητα από τις καταχωρήσεις καταλόγου και οι σύνδεσμοι καταλόγου οδηγούν στην πραγματικότητα σε φυσικά αρχεία. Ένα αρχείο "εξαφανίζεται" όταν διαγραφεί ο τελευταίος σύνδεσμος που το δείχνει.

Έτσι, για να αποκτήσετε πρόσβαση σε ένα αρχείο με το όνομα,λειτουργικό σύστημα

1. βρίσκει αυτό το όνομα στον κατάλογο που περιέχει το αρχείο,

2. παίρνει τον αριθμό του i-node του αρχείου,

3. με αριθμό βρίσκει τον i-node στην περιοχή των i-nodes,

4. από το i-node λαμβάνει τις διευθύνσεις των μπλοκ στα οποία βρίσκονται τα δεδομένα του αρχείου,

5. διαβάζει μπλοκ από την περιοχή δεδομένων χρησιμοποιώντας διευθύνσεις μπλοκ.

Δομή διαμερισμάτων δίσκου σε ΕΞΩΤ2 FS

Ολόκληρος ο χώρος του διαμερίσματος χωρίζεται σε μπλοκ. Ένα μπλοκ μπορεί να έχει μέγεθος 1, 2 ή 4 kilobyte. Ένα μπλοκ είναι μια διευθυνσιοδοτούμενη μονάδα χώρου στο δίσκο.

Τα μπλοκ στην περιοχή τους συνδυάζονται σε ομάδες μπλοκ. Ομάδες μπλοκ σε ένα σύστημα αρχείων και μπλοκ μέσα σε μια ομάδα αριθμούνται διαδοχικά, ξεκινώντας από το 1. Το πρώτο μπλοκ σε έναν δίσκο έχει τον αριθμό 1 και ανήκει στην ομάδα αριθμός 1. Ο συνολικός αριθμός μπλοκ σε έναν δίσκο (σε ένα διαμέρισμα δίσκου) είναι ένας διαιρέτης της χωρητικότητας του δίσκου, εκφρασμένος σε τομείς. Και ο αριθμός των ομάδων μπλοκ δεν χρειάζεται να διαιρεί τον αριθμό των μπλοκ, επειδή η τελευταία ομάδα μπλοκ μπορεί να μην είναι πλήρης. Η αρχή κάθε ομάδας μπλοκ έχει μια διεύθυνση, η οποία μπορεί να ληφθεί ως ((αριθμός ομάδας - 1)* (αριθμός μπλοκ στην ομάδα)).

Κάθε ομάδα μπλοκ έχει την ίδια δομή. Η δομή του παρουσιάζεται στον πίνακα.

Το πρώτο στοιχείο αυτής της δομής (superblock) είναι το ίδιο για όλες τις ομάδες και όλα τα υπόλοιπα είναι ατομικά για κάθε ομάδα. Το superblock αποθηκεύεται στο πρώτο μπλοκ κάθε ομάδας μπλοκ (εκτός από την ομάδα 1, η οποία έχει εγγραφή εκκίνησης στο πρώτο μπλοκ). Superblockείναι το σημείο εκκίνησης του συστήματος αρχείων. Έχει μέγεθος 1024 byte και βρίσκεται πάντα σε μετατόπιση 1024 byte από την αρχή του συστήματος αρχείων. Η παρουσία πολλαπλών αντιγράφων ενός superblock εξηγείται από την εξαιρετική σημασία αυτού του στοιχείου του συστήματος αρχείων. Τα διπλότυπα Superblock χρησιμοποιούνται κατά την ανάκτηση ενός συστήματος αρχείων μετά από αποτυχίες.

Οι πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στο superblock χρησιμοποιούνται για την οργάνωση της πρόσβασης στα υπόλοιπα δεδομένα του δίσκου. Το superblock καθορίζει το μέγεθος του συστήματος αρχείων, τον μέγιστο αριθμό αρχείων στο διαμέρισμα, την ποσότητα του ελεύθερου χώρου και περιέχει πληροφορίες σχετικά με το πού να αναζητήσετε περιοχές που δεν έχουν εκχωρηθεί. Όταν ξεκινά το λειτουργικό σύστημα, το superblock διαβάζεται στη μνήμη και όλες οι αλλαγές στο σύστημα αρχείων αντικατοπτρίζονται πρώτα σε ένα αντίγραφο του superblock που βρίσκεται στο λειτουργικό σύστημα και εγγράφονται στο δίσκο μόνο περιοδικά. Αυτό βελτιώνει την απόδοση του συστήματος επειδή πολλοί χρήστες και διεργασίες ενημερώνουν συνεχώς τα αρχεία. Από την άλλη πλευρά, όταν το σύστημα είναι απενεργοποιημένο, το superblock πρέπει να εγγραφεί στο δίσκο, το οποίο δεν επιτρέπει την απενεργοποίηση του υπολογιστή με απλή απενεργοποίηση του ρεύματος. Διαφορετικά, την επόμενη φορά που θα εκκινήσετε, οι πληροφορίες που καταγράφονται στο superblock δεν θα αντιστοιχούν στην πραγματική κατάσταση του συστήματος αρχείων.

Μετά το superblock ακολουθεί μια περιγραφή της ομάδας των μπλοκ (Group Descriptors). Αυτή η περιγραφή περιέχει:

Διεύθυνση του μπλοκ που περιέχει το bitmap του μπλοκ αυτής της ομάδας.

Διεύθυνση του μπλοκ που περιέχει το bitmap inode αυτής της ομάδας.

Διεύθυνση του μπλοκ που περιέχει τον πίνακα inode αυτής της ομάδας.

Μετρητής του αριθμού των δωρεάν μπλοκ σε αυτήν την ομάδα.

Ο αριθμός των ελεύθερων ινωδών σε αυτήν την ομάδα.

Ο αριθμός των ινωδών σε μια δεδομένη ομάδα που είναι κατάλογοι

και άλλα στοιχεία.

Οι πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στην περιγραφή της ομάδας χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό των bitmaps μπλοκ και inode, καθώς και του πίνακα inode.

Σύστημα αρχείωνΕξωτ 2 χαρακτηρίζεται από:

• ιεραρχική δομή,
• συντονισμένη επεξεργασία συνόλων δεδομένων,
• δυναμική επέκταση αρχείου,
• προστασία των πληροφοριών σε αρχεία,
• αντιμετωπίζοντας τις περιφερειακές συσκευές (όπως τερματικά και συσκευές ταινίας) ως αρχεία.

Αναπαράσταση εσωτερικού αρχείου

Κάθε αρχείο στο σύστημα Ext 2 έχει ένα μοναδικό ευρετήριο. Το ευρετήριο περιέχει τις πληροφορίες που απαιτούνται από οποιαδήποτε διαδικασία για την πρόσβαση στο αρχείο. Επεξεργάζεται την πρόσβαση στα αρχεία χρησιμοποιώντας ένα καλά καθορισμένο σύνολο κλήσεων συστήματος και αναγνωρίζοντας το αρχείο με μια σειρά χαρακτήρων που λειτουργεί ως αναγνωρισμένο όνομα αρχείου. Κάθε σύνθετο όνομα προσδιορίζει μοναδικά ένα αρχείο, έτσι ο πυρήνας του συστήματος μετατρέπει αυτό το όνομα σε ευρετήριο αρχείου.Το ευρετήριο περιλαμβάνει έναν πίνακα διευθύνσεων όπου οι πληροφορίες του αρχείου βρίσκονται στο δίσκο. Δεδομένου ότι κάθε μπλοκ σε έναν δίσκο αντιμετωπίζεται από τον δικό του αριθμό, αυτός ο πίνακας αποθηκεύει μια συλλογή αριθμών μπλοκ δίσκων. Για να αυξήσει την ευελιξία, ο πυρήνας προσαρτά ένα αρχείο ένα μπλοκ κάθε φορά, επιτρέποντας στις πληροφορίες του αρχείου να διασκορπίζονται σε όλο το σύστημα αρχείων. Αλλά αυτή η διάταξη περιπλέκει το έργο της αναζήτησης δεδομένων. Ο πίνακας διευθύνσεων περιέχει μια λίστα με αριθμούς μπλοκ που περιέχουν πληροφορίες που ανήκουν στο αρχείο.

Αρχείο inodes

Κάθε αρχείο στο δίσκο έχει ένα αντίστοιχο αρχείο inode, το οποίο προσδιορίζεται από τον σειριακό αριθμό του - το ευρετήριο αρχείου. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των αρχείων που μπορούν να δημιουργηθούν σε ένα σύστημα αρχείων περιορίζεται από τον αριθμό των inodes, ο οποίος είτε προσδιορίζεται ρητά κατά τη δημιουργία του συστήματος αρχείων είτε υπολογίζεται με βάση το φυσικό μέγεθος του διαμερίσματος του δίσκου. Τα inodes υπάρχουν στο δίσκο σε στατική μορφή και ο πυρήνας τα διαβάζει στη μνήμη πριν εργαστεί μαζί τους.

Το αρχείο inode περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες:

- Ο τύπος και τα δικαιώματα πρόσβασης σε αυτό το αρχείο.

Αναγνωριστικό κατόχου αρχείου (Owner Uid).

Μέγεθος αρχείου σε byte.

Ώρα τελευταίας πρόσβασης στο αρχείο (Χρόνος πρόσβασης).

Χρόνος δημιουργίας αρχείου.

Ώρα τελευταίας τροποποίησης του αρχείου.

Χρόνος διαγραφής αρχείου.

Αναγνωριστικό ομάδας (GID).

Οι σύνδεσμοι μετράνε.

Ο αριθμός των μπλοκ που καταλαμβάνει το αρχείο.

Σημαίες αρχείου

Με κράτηση για OS

Δείκτες σε μπλοκ στα οποία είναι γραμμένα τα δεδομένα αρχείου (ένα παράδειγμα άμεσης και έμμεσης διευθυνσιοδότησης στην Εικ. 1)

Έκδοση αρχείου (για NFS)

Αρχείο ACL

Κατάλογος ACL

Διεύθυνση θραύσματος

Αριθμός θραύσματος

Μέγεθος θραύσματος

Κατάλογοι

Οι κατάλογοι είναι αρχεία.

Ο πυρήνας αποθηκεύει δεδομένα σε έναν κατάλογο ακριβώς όπως κάνει σε έναν κανονικό τύπο αρχείου, χρησιμοποιώντας μια δομή ευρετηρίου και μπλοκ με άμεσο και έμμεσο επίπεδο διευθυνσιοδότησης. Οι διεργασίες μπορούν να διαβάζουν δεδομένα από καταλόγους με τον ίδιο τρόπο που διαβάζουν τα κανονικά αρχεία, ωστόσο, η αποκλειστική πρόσβαση εγγραφής στον κατάλογο δεσμεύεται από τον πυρήνα, διασφαλίζοντας ότι η δομή του καταλόγου είναι σωστή.)

Όταν μια διεργασία χρησιμοποιεί μια διαδρομή αρχείου, ο πυρήνας αναζητά στους καταλόγους τον αντίστοιχο αριθμό inode. Αφού το όνομα αρχείου έχει μετατραπεί σε αριθμό inode, το inode τοποθετείται στη μνήμη και στη συνέχεια χρησιμοποιείται σε επόμενα αιτήματα.

Πρόσθετα χαρακτηριστικά του EXT2 FS

Εκτός από τις τυπικές δυνατότητες Unix, το EXT2fs παρέχει ορισμένες πρόσθετες δυνατότητες που δεν υποστηρίζονται συνήθως από συστήματα αρχείων Unix.

Τα χαρακτηριστικά αρχείου σάς επιτρέπουν να αλλάξετε τον τρόπο με τον οποίο αντιδρά ο πυρήνας όταν εργάζεστε με σύνολα αρχείων. Μπορείτε να ορίσετε χαρακτηριστικά σε ένα αρχείο ή κατάλογο. Στη δεύτερη περίπτωση, τα αρχεία που δημιουργούνται σε αυτόν τον κατάλογο κληρονομούν αυτά τα χαρακτηριστικά.

Κατά την προσάρτηση του συστήματος, ενδέχεται να οριστούν ορισμένες δυνατότητες που σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά του αρχείου. Η επιλογή προσάρτησης επιτρέπει στον διαχειριστή να επιλέξει πώς δημιουργούνται τα αρχεία. Σε ένα συγκεκριμένο σύστημα αρχείων BSD, τα αρχεία δημιουργούνται με το ίδιο αναγνωριστικό ομάδας με τον γονικό κατάλογο. Τα χαρακτηριστικά του System V είναι κάπως πιο περίπλοκα. Εάν ένας κατάλογος έχει το σύνολο bit setgid, τότε τα δημιουργημένα αρχεία κληρονομούν το αναγνωριστικό ομάδας αυτού του καταλόγου και οι υποκατάλογοι κληρονομούν το αναγνωριστικό ομάδας και το bit setgid. Διαφορετικά, δημιουργούνται αρχεία και κατάλογοι με το κύριο αναγνωριστικό ομάδας της διαδικασίας κλήσης.

Το σύστημα EXT2fs μπορεί να χρησιμοποιήσει σύγχρονη τροποποίηση δεδομένων παρόμοια με το σύστημα BSD. Η επιλογή προσάρτησης επιτρέπει στον διαχειριστή να καθορίσει ότι όλα τα δεδομένα (ινωδοί, μπλοκ bit, έμμεσα μπλοκ και μπλοκ καταλόγου) θα εγγράφονται στο δίσκο συγχρονισμένα όταν τροποποιούνται. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίτευξη υψηλής ικανότητας εγγραφής δεδομένων, αλλά και ως αποτέλεσμα κακής απόδοσης. Στην πραγματικότητα, αυτή η λειτουργία δεν χρησιμοποιείται συνήθως επειδή, εκτός από την υποβάθμιση της απόδοσης, μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια δεδομένων χρήστη που δεν επισημαίνονται κατά τον έλεγχο του συστήματος αρχείων.

Το EXT2fs σάς επιτρέπει να επιλέξετε το λογικό μέγεθος μπλοκ κατά τη δημιουργία ενός συστήματος αρχείων. Μπορεί να έχει μέγεθος 1024, 2048 ή 4096 byte. Η χρήση μεγαλύτερων μπλοκ έχει ως αποτέλεσμα ταχύτερες λειτουργίες εισόδου/εξόδου (καθώς γίνονται λιγότερα αιτήματα δίσκου) και επομένως λιγότερη κίνηση της κεφαλής. Από την άλλη πλευρά, η χρήση μεγάλων μπλοκ οδηγεί σε σπατάλη χώρου στο δίσκο. Συνήθως, το τελευταίο μπλοκ ενός αρχείου δεν χρησιμοποιείται πλήρως για την αποθήκευση πληροφοριών, επομένως όσο αυξάνεται το μέγεθος του μπλοκ, αυξάνεται ο χαμένος χώρος στο δίσκο.

Το EXT2fs σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε επιταχυνόμενους συμβολικούς συνδέσμους. Όταν χρησιμοποιείτε τέτοιους συνδέσμους, δεν χρησιμοποιούνται μπλοκ δεδομένων συστήματος αρχείων. Το όνομα του αρχείου προορισμού δεν αποθηκεύεται στο μπλοκ δεδομένων, αλλά στο ίδιο το inode. Αυτή η δομή σάς επιτρέπει να εξοικονομήσετε χώρο στο δίσκο και να επιταχύνετε την επεξεργασία συμβολικών συνδέσμων. Φυσικά, ο χώρος που προορίζεται για μια λαβή είναι περιορισμένος, επομένως δεν μπορεί να αναπαρασταθεί κάθε σύνδεσμος ως επιταχυνόμενος σύνδεσμος. Το μέγιστο μήκος ενός ονόματος αρχείου σε έναν επιταχυνόμενο σύνδεσμο είναι 60 χαρακτήρες. Στο εγγύς μέλλον σχεδιάζεται να επεκταθεί αυτό το σχήμα για μικρά αρχεία.

Το EXT2fs παρακολουθεί την κατάσταση του συστήματος αρχείων. Ο πυρήνας χρησιμοποιεί ένα ξεχωριστό πεδίο στο superblock για να υποδείξει την κατάσταση του συστήματος αρχείων. Εάν το σύστημα αρχείων είναι προσαρτημένο σε λειτουργία ανάγνωσης/εγγραφής, τότε η κατάστασή του ορίζεται σε "Not Clean". Εάν αποσυναρμολογηθεί ή επανατοποθετηθεί σε λειτουργία μόνο για ανάγνωση, τότε η κατάστασή του ορίζεται σε "Καθαρισμός". Κατά την εκκίνηση του συστήματος και τους ελέγχους κατάστασης συστήματος αρχείων, αυτές οι πληροφορίες χρησιμοποιούνται για να καθοριστεί εάν είναι απαραίτητος ένας έλεγχος συστήματος αρχείων. Ο πυρήνας τοποθετεί επίσης ορισμένα σφάλματα σε αυτό το πεδίο. Όταν ο πυρήνας εντοπίσει αναντιστοιχία, το σύστημα αρχείων επισημαίνεται ως "Εσφαλμένο". Ο έλεγχος συστήματος αρχείων ελέγχει αυτές τις πληροφορίες για να ελέγξει το σύστημα, ακόμα κι αν η κατάστασή του είναι πραγματικά Καθαρή.

Η παράβλεψη της δοκιμής του συστήματος αρχείων για μεγάλο χρονικό διάστημα μπορεί μερικές φορές να οδηγήσει σε ορισμένες δυσκολίες, επομένως το EXT2fs περιλαμβάνει δύο μεθόδους για τακτικό έλεγχο του συστήματος. Το superblock περιέχει τον μετρητή βάσης συστήματος. Αυτός ο μετρητής αυξάνεται κάθε φορά που το σύστημα τοποθετείται σε λειτουργία ανάγνωσης/εγγραφής. Εάν η τιμή του φτάσει στο μέγιστο (αποθηκεύεται επίσης στο superblock), τότε το πρόγραμμα δοκιμής συστήματος αρχείων αρχίζει να το ελέγχει, ακόμα κι αν η κατάστασή του είναι "Clean". Ο τελευταίος χρόνος ελέγχου και το μέγιστο διάστημα μεταξύ των ελέγχων αποθηκεύονται επίσης στο superblock. Όταν επιτευχθεί το μέγιστο διάστημα μεταξύ των σαρώσεων, η κατάσταση του συστήματος αρχείων αγνοείται και ξεκινά η σάρωσή του.

Βελτιστοποίηση απόδοσης

Το σύστημα EXT2fs περιέχει πολλές δυνατότητες που βελτιστοποιούν την απόδοσή του, γεγονός που οδηγεί σε αυξημένη ταχύτητα ανταλλαγής πληροφοριών κατά την ανάγνωση και εγγραφή αρχείων.

Το EXT2fs χρησιμοποιεί ενεργά την προσωρινή μνήμη του δίσκου. Όταν ένα μπλοκ χρειάζεται να διαβαστεί, ο πυρήνας εκδίδει ένα αίτημα λειτουργίας I/O σε πολλά γειτονικά μπλοκ. Έτσι, ο πυρήνας προσπαθεί να βεβαιωθεί ότι το επόμενο μπλοκ προς ανάγνωση έχει ήδη φορτωθεί στην προσωρινή μνήμη του δίσκου. Τέτοιες λειτουργίες εκτελούνται συνήθως κατά τη διαδοχική ανάγνωση αρχείων.

Το σύστημα EXT2fs περιέχει επίσης μεγάλο αριθμό βελτιστοποιήσεων για την τοποθέτηση πληροφοριών. Οι ομάδες μπλοκ χρησιμοποιούνται για την ομαδοποίηση αντίστοιχων ινωδών και μπλοκ δεδομένων. Ο πυρήνας προσπαθεί πάντα να τοποθετήσει τα μπλοκ δεδομένων ενός αρχείου στην ίδια ομάδα, καθώς και τον περιγραφέα του. Αυτό προορίζεται να μειώσει την κίνηση των κεφαλών κίνησης κατά την ανάγνωση του περιγραφέα και των αντίστοιχων μπλοκ δεδομένων του.

Κατά την εγγραφή δεδομένων σε ένα αρχείο, το EXT2fs εκχωρεί εκ των προτέρων έως και 8 συνεχόμενα μπλοκ κατά την εκχώρηση ενός νέου μπλοκ. Αυτή η μέθοδος σας επιτρέπει να επιτύχετε υψηλή απόδοση κάτω από μεγάλο φορτίο συστήματος. Αυτό επιτρέπει επίσης την τοποθέτηση αρχείων σε συνεχόμενα μπλοκ, γεγονός που επιταχύνει την επακόλουθη ανάγνωσή τους.

Πολλοί χρήστες αντιμετωπίζουν έλλειψη κατανόησης των βασικών συστημάτων αρχείων των Windows. Φαίνεται, γιατί μια περιττή θεωρία; Στην πραγματικότητα, είναι η γνώση της βαθιάς λειτουργίας διαφόρων συστημάτων αρχείων που σας επιτρέπει να επιλέξετε σωστά ένα ή άλλο σύστημα αρχείων για ένα συγκεκριμένο μέσο αποθήκευσης. Μερικές φορές ένα λάθος στην επιλογή μπορεί να γίνει κρίσιμο αργότερα κατά την επίλυση του προβλήματος της ανάκτησης πληροφοριών ή της πρόωρης φθοράς των μέσων.

Το σύστημα αρχείων αποτελείται από ένα σύστημα διαχείρισης αρχείων και μια συλλογή αρχείων σε συγκεκριμένο τύπο μέσων (CD, DVD, FDD, HDD, Flash κ.λπ.). Ένα σύστημα διαχείρισης αρχείων επιτρέπει στους χρήστες και τις εφαρμογές να έχουν πρόσβαση στα αρχεία, να τα αποθηκεύουν και να διατηρούν την ακεραιότητα του περιεχομένου τους. Το πιο κοινό μέσο μακροπρόθεσμης αποθήκευσης στο σύγχρονο υπολογιστικά συστήματαείναι HDD- «Γουίντσεστερ». Αυτός ο όρος ισχύει για κάθε σφραγισμένο δίσκο με αεροδυναμικά σχεδιασμένες μαγνητικές κεφαλές ανάγνωσης.

Τα συστήματα αρχείων των σύγχρονων λειτουργικών συστημάτων εγκαθίστανται σε διαμερίσματα σκληρού δίσκου.

FAT 32. Απλότητα και αξιοπιστία.

Υπάρχουν τρία συστήματα αρχείων FAT: FAT12 (για δισκέτες FDD), FAT16, FAT32. Διαφέρουν ως προς τον αριθμό των bit (12, 16, 32) για να υποδείξουν τον αριθμό συμπλέγματος στο σύστημα διαχείρισης αρχείων. Στα συστήματα αρχείων FAT, ο λογικός χώρος στο δίσκο οποιασδήποτε λογικής μονάδας δίσκου χωρίζεται σε μια περιοχή συστήματος και μια περιοχή δεδομένων. BR – Εγγραφή εκκίνησης. RS – αποκλειστικοί τομείς. FAT1, FAT2 – πίνακες κατανομής αρχείων 1 και 2. Rdir (Root directory, ROOT) – ριζικός κατάλογος. Η περιοχή δεδομένων χωρίζεται σε συμπλέγματα, τα οποία αντιπροσωπεύουν 1 ή περισσότερους γειτονικούς τομείς. Σε έναν πίνακα FAT, τα συμπλέγματα που ανήκουν στο ίδιο αρχείο συνδέονται σε μια αλυσίδα. Ο χάρτης της περιοχής δεδομένων είναι, στην πραγματικότητα, ο Πίνακας Εκχώρησης Αρχείων (FAT). Κάθε στοιχείο του πίνακα FAT (12, 16 ή 32 bit) αντιστοιχεί σε ένα σύμπλεγμα δίσκου και χαρακτηρίζει την κατάστασή του: ελεύθερος, απασχολημένος ή κακός συστάδα.. Για να υποδείξετε τον αριθμό συμπλέγματος στο σύστημα διαχείρισης αρχείων FAT16, χρησιμοποιείται μια λέξη 16-bit και μπορούν να αντιμετωπιστούν 65536 συμπλέγματα.

Ένα σύμπλεγμα είναι μια ελάχιστα διευθυνσιοδοτούμενη μονάδα μνήμης δίσκου που εκχωρείται σε ένα αρχείο. Ένα αρχείο ή κατάλογος καταλαμβάνει έναν ακέραιο αριθμό συμπλεγμάτων. Η διαίρεση της περιοχής δεδομένων σε συμπλέγματα αντί της χρήσης τομέων σάς επιτρέπει: να μειώσετε το μέγεθος του πίνακα FAT, να μειώσετε τον κατακερματισμό των αρχείων, να μειώσετε το μήκος των αλυσίδων αρχείων, να επιταχύνετε την πρόσβαση στα αρχεία. Το τελευταίο σύμπλεγμα ενδέχεται να μην χρησιμοποιηθεί πλήρως, γεγονός που θα οδηγήσει σε αισθητή απώλεια χώρου στο δίσκο εάν το μέγεθος του συμπλέγματος είναι μεγάλο. Σε μια δισκέτα, το σύμπλεγμα καταλαμβάνει 1 ή 2 τομείς. Ο σκληρός δίσκος έχει 4, 8, 16, 32, 64 τομείς σε ένα σύμπλεγμα. Κάθε στοιχείο έχει την ακόλουθη δομή: όνομα αρχείου, χαρακτηριστικό αρχείου, πεδίο αποθήκευσης, χρόνος δημιουργίας, ημερομηνία δημιουργίας, ημερομηνία τελευταίας πρόσβασης, κράτηση, ημερομηνία τελευταίας τροποποίησης, χρόνος τελευταίας τροποποίησης, αριθμός αρχικού συμπλέγματος Fat, μέγεθος αρχείου.

Σε αυτό το παράδειγμα, ένα αρχείο με το όνομα MyFile.txt τοποθετείται ξεκινώντας από το 8ο σύμπλεγμα και καταλαμβάνει 12 συμπλέγματα. Η αλυσίδα των συστάδων για αυτήν την περίπτωση: 8,9,A,B,15,16,17,19,1A,1B,1C,1D. Το σύμπλεγμα 18 επισημαίνεται με τον κωδικό F7 ως κακό. Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για φιλοξενία δεδομένων. Αυτός ο κώδικας ορίζεται από βοηθητικά προγράμματα μορφοποίησης και ελέγχου δίσκου. Το σύμπλεγμα 1D επισημαίνεται με τον κωδικό FF ως τον τελικό που ανήκει σε αυτό το αρχείο. Τα ελεύθερα συμπλέγματα επισημαίνονται με τον κωδικό 0. Όταν εκχωρείται ένα νέο σύμπλεγμα, το πρώτο ελεύθερο σύμπλεγμα λαμβάνεται για εγγραφή σε ένα αρχείο. Καθώς τα αρχεία στο δίσκο αλλάζουν, διαγράφονται, μετακινούνται, μεγαλώνουν και συρρικνώνονται, αυτός ο κανόνας τοποθέτησης οδηγεί σε κατακερματισμό, π.χ. τα δεδομένα ενός αρχείου δεν βρίσκονται σε γειτονικά συμπλέγματα, αλλά μερικές φορές πολύ μακριά το ένα από το άλλο. Σχηματίζεται μια σύνθετη αλυσίδα. Αυτό οδηγεί σε πιο αργή εργασία με αρχεία. Δεδομένου ότι το Fat χρησιμοποιείται πολύ εντατικά κατά την πρόσβαση στο δίσκο, φορτώνεται στη μνήμη RAM. Το σύστημα Fat32 είναι πολύ πιο αποτελεσματικό στη χρήση του χώρου στο δίσκο, επειδή χρησιμοποιεί μικρότερα συμπλέγματα σε σύγκριση με προηγούμενες εκδόσεις του Fat. Σε σύγκριση με το Fat16, αυτό δίνει εξοικονόμηση 10-16%.

Το πεδίο χαρακτηριστικών ενός στοιχείου καταλόγου μπορεί να αποθηκεύσει τις ακόλουθες τιμές:

1) αρχειοθέτηση (εγκαθίσταται όταν το αρχείο αλλάζει και αφαιρείται από το πρόγραμμα που εκτελείται αντιγράφων ασφαλείαςαρχεία σε άλλο μέσο).

2) κατάλογος?

3) ετικέτα τόμου.

4) συστημική?

5) κρυφό?

6) μόνο για ανάγνωση.

Τα μεγάλα ονόματα στο FAT32 παρέχονται με χρήση πολλαπλών καταχωρήσεων καταλόγου: για ένα αρχείο (μία καταχώρηση είναι μία καταχώρηση για το όνομα 8.3 και 24 καταχωρήσεις για το μεγαλύτερο όνομα, που μπορεί να είναι έως 256 χαρακτήρες. Επομένως, δεν συνιστάται η χρησιμοποιήστε μεγάλα ονόματα.

Το κύριο μειονέκτημα του FAT είναι η αργή επεξεργασία των αρχείων. Κατά τη δημιουργία ενός αρχείου, ο κανόνας είναι ότι εκχωρείται το πρώτο ελεύθερο σύμπλεγμα. Αυτό οδηγεί σε κατακερματισμό του δίσκου και πολύπλοκες αλυσίδες αρχείων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα πιο αργή εργασία με αρχεία.

Βασικά, το σύστημα αρχείων FAT είναι κάτι που πρέπει να αποφευχθεί σήμερα. Επομένως, είναι ζωτικής σημασίας να επιλέξετε ένα κατάλληλο που θα σας επιτρέψει να αποφύγετε αυτό το σύστημα αρχείων.

NTFS: ευκολία και υψηλή ταχύτητα.

Μία από τις κύριες έννοιες που χρησιμοποιούνται κατά την εργασία με NTFS είναι η έννοια του όγκου. Είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένας τόμος με ανοχή σε σφάλματα που να καταλαμβάνει πολλά διαμερίσματα, δηλαδή να χρησιμοποιεί τεχνολογία RAID. Το NTFS διαιρεί όλο τον χρησιμοποιήσιμο χώρο στο δίσκο ενός τόμου σε συμπλέγματα—μπλοκ δεδομένων που αντιμετωπίζονται ως μονάδες δεδομένων. Το NTFS υποστηρίζει μεγέθη συμπλέγματος από 512 byte έως 64 KB. 2 ή 4 KB δίσκου εκχωρούνται για τη ζώνη MFT - χώρος που μπορεί να καταλάβει το κύριο μετααρχείο υπηρεσίας MFT, αυξάνοντας σε μέγεθος. Δεν είναι δυνατή η εγγραφή δεδομένων σε αυτήν την περιοχή. Η ζώνη MFT είναι κενή, έτσι ώστε το αρχείο υπηρεσίας (MFT) να μην κατακερματίζεται καθώς μεγαλώνει.

Το MFT (κοινός πίνακας αρχείων) είναι ένας κεντρικός κατάλογος όλων των άλλων αρχείων στο δίσκο, συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του. Το MFT χωρίζεται σε εγγραφές σταθερού μεγέθους 1 KB, κάθε εγγραφή αντιστοιχεί σε ένα αρχείο. Τα πρώτα 16 αρχεία είναι υπηρεσιακής φύσης και δεν είναι προσβάσιμα από το λειτουργικό σύστημα - ονομάζονται metafiles, με το πρώτο μετα-αρχείο να είναι το ίδιο το MFT. Αυτά τα πρώτα 16 στοιχεία MFT είναι το μόνο μέρος του δίσκου που έχει μια αυστηρά σταθερή θέση. Ένα αντίγραφο αυτών των ίδιων 16 καταχωρήσεων διατηρείται στη μέση του τόμου για ασφάλεια, καθώς είναι πολύ σημαντικές. Τα υπόλοιπα μέρη του αρχείου MFT μπορούν να βρίσκονται σε αυθαίρετα σημεία στο δίσκο - μπορείτε να επαναφέρετε τη θέση του χρησιμοποιώντας το ίδιο το αρχείο, "πιάνοντας" στην ίδια βάση - στο πρώτο στοιχείο MFT. Κάθε αρχείο στο NTFS αναπαρίσταται χρησιμοποιώντας ροές· δεν έχει δεδομένα, αλλά μάλλον "ροές". Μία από τις ροές είναι τα δεδομένα αρχείων. Μπορείτε να ορίσετε πολλαπλές ροές δεδομένων για ένα αρχείο.

Κύρια χαρακτηριστικά του NTFS:

Η εργασία σε μεγάλους δίσκους γίνεται αποτελεσματικά (πολύ πιο αποτελεσματικά από ότι στο FAT).

Υπάρχουν εργαλεία για τον περιορισμό της πρόσβασης σε αρχεία και καταλόγους.

Τα διαμερίσματα NTFS παρέχουν τοπική ασφάλεια τόσο για αρχεία όσο και για καταλόγους.

Έχει εισαχθεί ένας μηχανισμός συναλλαγής, στον οποίο καταγράφονται οι λειτουργίες αρχείων.

Σημαντική αύξηση της αξιοπιστίας.

Πολλοί περιορισμοί στον μέγιστο αριθμό τομέων ή/και συμπλεγμάτων δίσκου έχουν καταργηθεί.

Ένα όνομα αρχείου στο NTFS, σε αντίθεση με τα συστήματα αρχείων FAT και HPFS, μπορεί να περιέχει οποιουσδήποτε χαρακτήρες, συμπεριλαμβανομένου του πλήρους συνόλου των εθνικών αλφαβήτων, καθώς τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται σε Unicode - μια αναπαράσταση 16-bit που δίνει 65535 διαφορετικούς χαρακτήρες. Το μέγιστο μήκος ενός ονόματος αρχείου σε NTFS είναι 255 χαρακτήρες.

Το NTFS έχει επίσης ενσωματωμένες δυνατότητες συμπίεσης που μπορείτε να εφαρμόσετε σε μεμονωμένα αρχεία, σε ολόκληρους καταλόγους, ακόμη και σε τόμους (και στη συνέχεια να τα αναιρέσετε ή να τα εκχωρήσετε ξανά όπως κρίνετε κατάλληλο). Ένας κατάλογος στο NTFS είναι ένα ειδικό αρχείο που αποθηκεύει συνδέσμους προς άλλα αρχεία και καταλόγους.

Το NTFS παρέχει ασφάλεια σε επίπεδο αρχείου. Αυτό σημαίνει ότι τα δικαιώματα πρόσβασης σε τόμους, καταλόγους και αρχεία ενδέχεται να εξαρτώνται από τον λογαριασμό χρήστη και τις ομάδες στις οποίες ανήκει ο χρήστης. Κάθε φορά που ένας χρήστης αποκτά πρόσβαση σε ένα αντικείμενο συστήματος αρχείων, τα δικαιώματα πρόσβασής του ελέγχονται με τη λίστα αδειών αυτού του αντικειμένου. Εάν ο χρήστης έχει επαρκή δικαιώματα, το αίτημά του ικανοποιείται. διαφορετικά το αίτημα απορρίπτεται. Αυτό το μοντέλο ασφαλείας ισχύει τόσο για την εγγραφή τοπικών χρηστών σε υπολογιστές NT όσο και για αιτήματα απομακρυσμένου δικτύου.

Το σύστημα NTFS έχει επίσης ορισμένες δυνατότητες αυτοίασης. Το NTFS υποστηρίζει διάφορους μηχανισμούς για την επαλήθευση της ακεραιότητας του συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της καταγραφής συναλλαγών, η οποία επιτρέπει την επανάληψη των λειτουργιών εγγραφής αρχείων σε ένα ειδικό αρχείο καταγραφής συστήματος.

Το κύριο μειονέκτημα του συστήματος αρχείων NTFS είναι ότι τα δεδομένα υπηρεσίας καταλαμβάνουν πολύ χώρο (για παράδειγμα, κάθε στοιχείο καταλόγου καταλαμβάνει 2 KB) - για μικρά διαμερίσματα, τα δεδομένα υπηρεσίας μπορούν να καταλάβουν έως και το 25% του όγκου των μέσων.

Έτσι, όταν επιλέγουμε έναν τύπο συστήματος αρχείων, δεν επιλέγουμε κάποια αφηρημένη ενέργεια, λαμβάνουμε ένα σύνολο αποφάσεων που επηρεάζουν ολόκληρο το σύστημα ως σύνολο. Γιατί να γνωρίζετε όλα τα στοιχεία του συστήματος αρχείων με τόση λεπτομέρεια; Αυτό είναι απαραίτητο για την πιθανή αποκατάστασή του, την οποία θα συζητήσουμε σε ένα από τα ακόλουθα άρθρα =)

ΛΙΠΟΣ(Αγγλικά) Αρχείο Κατανομή Τραπέζι- "πίνακας κατανομής αρχείων") είναι μια κλασική αρχιτεκτονική συστήματος αρχείων που, λόγω της απλότητάς της, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως για μονάδες flash. Χρησιμοποιείται σε δισκέτες και σε ορισμένα άλλα μέσα αποθήκευσης. Παλαιότερα χρησιμοποιήθηκε σε σκληρούς δίσκους.

Το σύστημα αρχείων αναπτύχθηκε από τους Bill Gates και Mark MacDonald το 1977 και χρησιμοποιήθηκε αρχικά στο λειτουργικό σύστημα 86-DOS. Το 86-DOS εξαγοράστηκε στη συνέχεια από τη Microsoft και έγινε η βάση για το MS-DOS 1.0, που κυκλοφόρησε τον Αύγουστο του 1981. Το FAT σχεδιάστηκε για να λειτουργεί με δισκέτες μικρότερες από 1 MB και αρχικά δεν παρείχε υποστήριξη για σκληρούς δίσκους.

Αυτήν τη στιγμή υπάρχουν τέσσερις εκδόσεις του FAT - FAT8, FAT12, FAT16Και FAT32. Διαφέρουν ως προς το βάθος bit των εγγραφών στη δομή του δίσκου, δηλαδή τον αριθμό των bit που έχουν εκχωρηθεί για την αποθήκευση του αριθμού συμπλέγματος. Το FAT12 χρησιμοποιείται κυρίως για δισκέτες, FAT16 - για μικρούς δίσκους, FAT32 - για σκληροι ΔΙΣΚΟΙ. Ένα νέο σύστημα αρχείων αναπτύχθηκε με βάση το FAT exFAT(εκτεταμένο FAT), που χρησιμοποιείται κυρίως για μονάδες flash.

Το σύστημα αρχείων FAT γεμίζει τον ελεύθερο χώρο στο δίσκο διαδοχικά από την αρχή μέχρι το τέλος. Κατά τη δημιουργία ενός νέου αρχείου ή την αύξηση ενός υπάρχοντος, αναζητά το πρώτο ελεύθερο σύμπλεγμα στον πίνακα εκχώρησης αρχείων. Εάν ορισμένα αρχεία έχουν διαγραφεί και άλλα έχουν αλλάξει σε μέγεθος, τα κενά συμπλέγματα που προκύπτουν θα διασκορπιστούν στον δίσκο. Εάν τα συμπλέγματα που περιέχουν τα δεδομένα αρχείου δεν βρίσκονται σε μια σειρά, τότε το αρχείο βρίσκεται κατακερματισμένη. Τα πολύ κατακερματισμένα αρχεία μειώνουν σημαντικά την απόδοση, καθώς οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής θα πρέπει να μετακινηθούν από τη μια περιοχή του δίσκου στην άλλη κατά την αναζήτηση για την επόμενη εγγραφή αρχείου. Συνιστάται τα συμπλέγματα που διατίθενται για την αποθήκευση του αρχείου να βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο, καθώς έτσι μειώνεται ο χρόνος που απαιτείται για την αναζήτησή του. Ωστόσο, αυτό μπορεί να γίνει μόνο χρησιμοποιώντας ένα ειδικό πρόγραμμα· αυτή η διαδικασία ονομάζεται ανασυγκρότησηαρχείο.

Ένα άλλο μειονέκτημα του FAT είναι ότι η απόδοσή του εξαρτάται από τον αριθμό των αρχείων σε έναν κατάλογο. Εάν υπάρχει μεγάλος αριθμός αρχείων (περίπου χίλια), η λειτουργία ανάγνωσης της λίστας αρχείων σε έναν κατάλογο μπορεί να διαρκέσει αρκετά λεπτά. Το FAT δεν αποθηκεύει πληροφορίες όπως ιδιοκτησία αρχείου ή δικαιώματα αρχείων.

Το FAT είναι ένα απλό σύστημα αρχείων που δεν αποτρέπει την καταστροφή αρχείων λόγω μη φυσιολογικού τερματισμού λειτουργίας του υπολογιστή, είναι ένα από τα πιο κοινά συστήματα αρχείων και υποστηρίζεται από τα περισσότερα λειτουργικά συστήματα.

Οργάνωση του συστήματος αρχείων fat

Όλα τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα δίσκων παρέχουν τη δημιουργία ενός συστήματος αρχείων σχεδιασμένου να αποθηκεύει δεδομένα σε δίσκους και να παρέχει πρόσβαση σε αυτούς Για να εγγραφούν δεδομένα σε έναν δίσκο, η επιφάνειά του πρέπει να είναι δομημένη - δηλ. διαιρέστε σε τομείςΚαι κομμάτια.

Ενα κομμάτι

C-cluster

Εικόνα 1 - Δομή δίσκου

Μονοπάτια- αυτοί είναι ομόκεντροι κύκλοι που καλύπτουν την επιφάνεια του δίσκου. Στο κομμάτι που βρίσκεται πιο κοντά στην άκρη του δίσκου εκχωρείται ο αριθμός 0, στο επόμενο - 1, κ.λπ. Εάν η δισκέτα είναι διπλής όψης, τότε και οι δύο πλευρές είναι αριθμημένες. Ο αριθμός της πρώτης πλευράς είναι 0, ο αριθμός της δεύτερης είναι 1.

Κάθε κομμάτι χωρίζεται σε τμήματα που ονομάζονται κλάδους. Στους τομείς εκχωρούνται επίσης αριθμοί. Στον πρώτο τομέα στην πίστα εκχωρείται ο αριθμός 1, ο δεύτερος - 2 κ.λπ.

Ένας σκληρός δίσκος αποτελείται από μία ή περισσότερες στρογγυλές πιατέλες. Και οι δύο επιφάνειες της πλάκας χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση πληροφοριών. Κάθε επιφάνεια χωρίζεται σε ίχνη, πίστες, με τη σειρά τους, σε τομείς. Μονοπάτια ίδιας ακτίνας είναι κύλινδρος. Έτσι, όλα τα ίχνη μηδέν αποτελούν τον κύλινδρο αριθμό μηδέν, τα ίχνη με τον αριθμό 1 τον κύλινδρο αριθμό 1, κ.λπ.

Επομένως, η επιφάνεια ενός σκληρού δίσκου μπορεί να θεωρηθεί ως μια τρισδιάστατη μήτρα, οι διαστάσεις της οποίας είναι οι αριθμοί επιφάνεια, κύλινδροςΚαι κλάδους.Ως κύλινδρος νοείται το σύνολο όλων των τροχιών που ανήκουν σε διαφορετικές επιφάνειες και βρίσκονται σε ίση απόσταση από τον άξονα περιστροφής.

Συστήματα αρχείων FAT

FAT16

Το σύστημα αρχείων FAT16 χρονολογείται από την εποχή πριν από το MS-DOS και υποστηρίζεται από όλα τα λειτουργικά συστήματα της Microsoft για συμβατότητα. Το όνομά του File Allocation Table αντικατοπτρίζει τέλεια τη φυσική οργάνωση του συστήματος αρχείων, τα κύρια χαρακτηριστικά του οποίου περιλαμβάνουν το γεγονός ότι το μέγιστο μέγεθος ενός υποστηριζόμενου τόμου (σκληρός δίσκος ή διαμέρισμα σε σκληρό δίσκο) δεν υπερβαίνει τα 4095 MB. Την εποχή του MS-DOS, οι σκληροί δίσκοι 4 GB έμοιαζαν σαν ένα όνειρο (οι μονάδες δίσκου 20-40 MB ήταν πολυτέλεια), επομένως μια τέτοια δέσμευση ήταν απολύτως δικαιολογημένη.

Ένας τόμος που έχει διαμορφωθεί για χρήση FAT16 χωρίζεται σε συμπλέγματα. Το προεπιλεγμένο μέγεθος συμπλέγματος εξαρτάται από το μέγεθος του όγκου και μπορεί να κυμαίνεται από 512 byte έως 64 KB. Στον πίνακα Το σχήμα 2 δείχνει πώς το μέγεθος του συμπλέγματος ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος του όγκου. Σημειώστε ότι το μέγεθος του συμπλέγματος μπορεί να διαφέρει από την προεπιλεγμένη τιμή, αλλά πρέπει να έχει μία από τις τιμές που καθορίζονται στον πίνακα. 2.

Δεν συνιστάται η χρήση του συστήματος αρχείων FAT16 σε όγκους μεγαλύτερους από 511 MB, καθώς για σχετικά μικρά αρχεία, ο χώρος στο δίσκο θα χρησιμοποιηθεί εξαιρετικά αναποτελεσματική (ένα αρχείο 1 byte θα καταλαμβάνει 64 KB). Ανεξάρτητα από το μέγεθος του συμπλέγματος, το σύστημα αρχείων FAT16 δεν υποστηρίζεται για τόμους μεγαλύτερους από 4 GB.

FAT32

Ξεκινώντας με το Microsoft Windows 95 OEM Service Release 2 (OSR2), τα Windows παρουσίασαν υποστήριξη για FAT 32-bit. Για συστήματα που βασίζονται σε Windows NT, αυτό το σύστημα αρχείων υποστηρίχθηκε για πρώτη φορά στα Microsoft Windows 2000. Ενώ το FAT16 μπορεί να υποστηρίξει τόμους έως 4 GB, το FAT32 μπορεί να υποστηρίξει τόμους έως 2 TB. Το μέγεθος συμπλέγματος στο FAT32 μπορεί να ποικίλλει από 1 (512 byte) έως 64 τομείς (32 KB). Οι τιμές συμπλέγματος FAT32 απαιτούν 4 byte (32 bit, όχι 16 bit όπως στο FAT16) για την αποθήκευση τιμών συμπλέγματος. Αυτό σημαίνει, συγκεκριμένα, ότι ορισμένα βοηθητικά προγράμματα αρχείων που έχουν σχεδιαστεί για το FAT16 δεν μπορούν να λειτουργήσουν με το FAT32.

Η κύρια διαφορά μεταξύ FAT32 και FAT16 είναι ότι το μέγεθος του λογικού διαμερίσματος του δίσκου έχει αλλάξει. Το FAT32 υποστηρίζει όγκους έως 127 GB. Επιπλέον, εάν όταν χρησιμοποιείτε FAT16 με δίσκους 2 GB απαιτείται ένα σύμπλεγμα μεγέθους 32 KB, τότε στο FAT32 ένα σύμπλεγμα μεγέθους 4 KB είναι κατάλληλο για δίσκους χωρητικότητας 512 MB έως 8 GB (Πίνακας 4).

Αυτό, κατά συνέπεια, σημαίνει πιο αποτελεσματική χρήση του χώρου στο δίσκο - όσο μικρότερο είναι το σύμπλεγμα, τόσο λιγότερος χώρος απαιτείται για την αποθήκευση του αρχείου και, ως εκ τούτου, ο δίσκος είναι λιγότερο πιθανό να κατακερματιστεί.

Όταν χρησιμοποιείτε το FAT32, το μέγιστο μέγεθος αρχείου μπορεί να φτάσει τα 4 GB μείον 2 byte. Εάν χρησιμοποιώντας το FAT16, ο μέγιστος αριθμός καταχωρήσεων στον ριζικό κατάλογο περιορίστηκε σε 512, τότε το FAT32 σάς επιτρέπει να αυξήσετε αυτόν τον αριθμό σε 65.535.

Το FAT32 επιβάλλει περιορισμούς στο ελάχιστο μέγεθος όγκου - πρέπει να είναι τουλάχιστον 65.527 συμπλέγματα. Σε αυτήν την περίπτωση, το μέγεθος του συμπλέγματος δεν μπορεί να είναι τέτοιο ώστε το FAT να καταλαμβάνει περισσότερα από 16 MB–64 KB / 4 ή 4 εκατομμύρια συμπλέγματα.

Χρησιμοποιώντας μεγάλα ονόματα αρχείων, τα δεδομένα που απαιτούνται για πρόσβαση από το FAT16 και το FAT32 δεν επικαλύπτονται. Όταν δημιουργείτε ένα αρχείο με μεγάλο όνομα, τα Windows δημιουργούν ένα αντίστοιχο όνομα σε μορφή 8.3 και μία ή περισσότερες καταχωρήσεις στον κατάλογο για την αποθήκευση του μεγάλου ονόματος (13 χαρακτήρες του ονόματος μεγάλου αρχείου ανά καταχώρηση). Κάθε επόμενη εμφάνιση αποθηκεύει το αντίστοιχο τμήμα του ονόματος αρχείου σε μορφή Unicode. Τέτοιες εμφανίσεις έχουν τα χαρακτηριστικά "αναγνωριστικό τόμου", "μόνο για ανάγνωση", "σύστημα" και "κρυφό" - ένα σύνολο που αγνοείται από το MS-DOS. Σε αυτό το λειτουργικό σύστημα, γίνεται πρόσβαση σε ένα αρχείο με το "ψευδώνυμο" του σε μορφή 8.3.

Σύστημα αρχείων NTFS

Τα Microsoft Windows 2000 περιλαμβάνουν υποστήριξη για μια νέα έκδοση του συστήματος αρχείων NTFS, η οποία, ειδικότερα, παρέχει εργασία με υπηρεσίες καταλόγου Active Directory, σημεία επανεξέτασης, εργαλεία ασφάλειας πληροφοριών, έλεγχο πρόσβασης και μια σειρά από άλλες δυνατότητες.

Όπως και με το FAT, η κύρια μονάδα πληροφοριών στο NTFS είναι το σύμπλεγμα. Στον πίνακα Το σχήμα 5 δείχνει τα προεπιλεγμένα μεγέθη συμπλέγματος για όγκους διαφόρων χωρητικοτήτων.

Όταν δημιουργείτε ένα σύστημα αρχείων NTFS, ο μορφοποιητής δημιουργεί ένα αρχείο Master File Table (MTF) και άλλες περιοχές για την αποθήκευση μεταδεδομένων. Τα μεταδεδομένα χρησιμοποιούνται από το NTFS για την υλοποίηση της δομής του αρχείου. Οι πρώτες 16 καταχωρήσεις στο MFT δεσμεύονται από το ίδιο το NTFS. Η θέση των αρχείων μεταδεδομένων $Mft και $MftMirr καταγράφεται στον τομέα εκκίνησης του δίσκου. Εάν η πρώτη καταχώρηση στο MFT είναι κατεστραμμένη, το NTFS διαβάζει τη δεύτερη καταχώρηση για να βρει ένα αντίγραφο της πρώτης. Ένα πλήρες αντίγραφο του τομέα εκκίνησης βρίσκεται στο τέλος του τόμου. Στον πίνακα Το Σχήμα 6 παραθέτει τα κύρια μεταδεδομένα που είναι αποθηκευμένα στο MFT.

Οι υπόλοιπες εγγραφές MFT περιέχουν καταχωρήσεις για κάθε αρχείο και κατάλογο που βρίσκεται στον τόμο.

Συνήθως ένα αρχείο χρησιμοποιεί μία καταχώρηση MFT, αλλά εάν ένα αρχείο έχει ένα μεγάλο σύνολο χαρακτηριστικών ή κατακερματίζεται υπερβολικά, ενδέχεται να απαιτούνται πρόσθετες καταχωρίσεις για την αποθήκευση πληροφοριών σχετικά με αυτό. Σε αυτήν την περίπτωση, η πρώτη εγγραφή ενός αρχείου, που ονομάζεται εγγραφή βάσης, αποθηκεύει τη θέση των άλλων εγγραφών. Τα δεδομένα σχετικά με μικρά αρχεία και καταλόγους (έως 1500 byte) περιέχονται πλήρως στην πρώτη εγγραφή.

Χαρακτηριστικά αρχείου σε NTFS

Κάθε κατειλημμένος τομέας σε έναν τόμο NTFS ανήκει σε ένα ή άλλο αρχείο. Ακόμη και τα μεταδεδομένα του συστήματος αρχείων είναι μέρος του αρχείου. Το NTFS αντιμετωπίζει κάθε αρχείο (ή κατάλογο) ως ένα σύνολο χαρακτηριστικών αρχείου. Στοιχεία όπως το όνομα του αρχείου, οι πληροφορίες ασφάλειάς του, ακόμη και τα δεδομένα μέσα σε αυτό είναι χαρακτηριστικά αρχείου. Κάθε χαρακτηριστικό προσδιορίζεται από έναν συγκεκριμένο κωδικό τύπου και, προαιρετικά, ένα όνομα χαρακτηριστικού.

Εάν τα χαρακτηριστικά αρχείου ταιριάζουν σε μια εγγραφή αρχείου, ονομάζονται χαρακτηριστικά κατοίκου. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι πάντα το όνομα του αρχείου και η ημερομηνία δημιουργίας του. Σε περιπτώσεις όπου οι πληροφορίες του αρχείου είναι πολύ μεγάλες για να χωρέσουν σε μια μεμονωμένη εγγραφή MFT, ορισμένα χαρακτηριστικά αρχείου γίνονται μη μόνιμα. Τα χαρακτηριστικά κατοίκου αποθηκεύονται σε ένα ή περισσότερα συμπλέγματα και αντιπροσωπεύουν μια ροή εναλλακτικών δεδομένων για τον τρέχοντα τόμο (περισσότερα για αυτό παρακάτω). Το NTFS δημιουργεί ένα χαρακτηριστικό λίστας χαρακτηριστικών για να περιγράψει τη θέση των χαρακτηριστικών κατοίκου και μη.

Στον πίνακα Το σχήμα 7 δείχνει τα κύρια χαρακτηριστικά του αρχείου που ορίζονται στο NTFS. Αυτή η λίστα μπορεί να επεκταθεί στο μέλλον.

Σύστημα αρχείων CDFS

Τα Windows 2000 παρέχουν υποστήριξη για το σύστημα αρχείων CDFS, το οποίο συμμορφώνεται με το πρότυπο ISO'9660 που περιγράφει τη διάταξη των πληροφοριών σε ένα CD-ROM. Τα μεγάλα ονόματα αρχείων υποστηρίζονται σύμφωνα με το ISO'9660 Επίπεδο 2.

Κατά τη δημιουργία ενός CD-ROM για χρήση με Έλεγχος των Windows 2000 πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα:

• όλα τα ονόματα καταλόγων και αρχείων πρέπει να περιέχουν λιγότερους από 32 χαρακτήρες.
• όλα τα ονόματα καταλόγων και αρχείων πρέπει να αποτελούνται μόνο από κεφαλαίους χαρακτήρες.
• Το βάθος του καταλόγου δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 8 επίπεδα από τη ρίζα.
• Η χρήση των επεκτάσεων ονόματος αρχείου είναι προαιρετική.

Σύγκριση συστημάτων αρχείων

Στα Microsoft Windows 2000, είναι δυνατή η χρήση των συστημάτων αρχείων FAT16, FAT32, NTFS ή συνδυασμών αυτών. Η επιλογή του λειτουργικού συστήματος εξαρτάται από τα ακόλουθα κριτήρια:

• πώς χρησιμοποιείται ο υπολογιστής.
• πλατφόρμα υλικού?
• μέγεθος και αριθμός σκληρών δίσκων.
• ασφάλεια πληροφοριών

Συστήματα αρχείων FAT

Όπως ίσως έχετε ήδη παρατηρήσει, οι αριθμοί στα ονόματα των συστημάτων αρχείων - FAT16 και FAT32 - υποδεικνύουν τον αριθμό των bit που απαιτούνται για την αποθήκευση πληροφοριών σχετικά με τους αριθμούς συμπλέγματος που χρησιμοποιούνται από το αρχείο. Έτσι, το FAT16 χρησιμοποιεί διευθυνσιοδότηση 16-bit και, κατά συνέπεια, είναι δυνατή η χρήση έως και 2 16 διευθύνσεων. Στα Windows 2000, τα πρώτα τέσσερα bit του πίνακα θέσης αρχείων FAT32 χρησιμοποιούνται για δικούς τους σκοπούς, επομένως στο FAT32 ο αριθμός των διευθύνσεων φτάνει τα 2 28 .

Στον πίνακα Το σχήμα 8 δείχνει τα μεγέθη συμπλέγματος για τα συστήματα αρχείων FAT16 και FAT32.

Εκτός από τις σημαντικές διαφορές στο μέγεθος του συμπλέγματος, το FAT32 επιτρέπει επίσης την επέκταση του ριζικού καταλόγου (στο FAT16, ο αριθμός των καταχωρήσεων περιορίζεται σε 512 και μπορεί να είναι ακόμη μικρότερος εάν χρησιμοποιούνται μεγάλα ονόματα αρχείων).

Πλεονεκτήματα του FAT16

Μεταξύ των πλεονεκτημάτων του FAT16 είναι τα ακόλουθα:

• το σύστημα αρχείων υποστηρίζεται από τα λειτουργικά συστήματα MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, καθώς και ορισμένα λειτουργικά συστήματα UNIX.
• υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός προγραμμάτων που σας επιτρέπουν να διορθώσετε σφάλματα σε αυτό το σύστημα αρχείων και να επαναφέρετε δεδομένα.
• Εάν προκύψουν προβλήματα με την εκκίνηση από τον σκληρό δίσκο, το σύστημα μπορεί να εκκινηθεί από μια δισκέτα.
• Αυτό το σύστημα αρχείων είναι αρκετά αποδοτικό για όγκους μικρότερους από 256 MB.

Μειονεκτήματα του FAT16

Τα κύρια μειονεκτήματα του FAT16 περιλαμβάνουν:

• ο ριζικός κατάλογος δεν μπορεί να περιέχει περισσότερα από 512 στοιχεία. Η χρήση μεγάλων ονομάτων αρχείων μειώνει σημαντικά τον αριθμό αυτών των στοιχείων.
• Το FAT16 υποστηρίζει έως και 65.536 συμπλέγματα και επειδή ορισμένα συμπλέγματα είναι δεσμευμένα από το λειτουργικό σύστημα, ο αριθμός των διαθέσιμων συμπλεγμάτων είναι 65.524. Κάθε σύμπλεγμα έχει ένα σταθερό μέγεθος για μια δεδομένη λογική συσκευή. Όταν επιτευχθεί ο μέγιστος αριθμός συμπλεγμάτων στο μέγιστο μέγεθος συμπλέγματος (32 KB), το μέγιστο υποστηριζόμενο μέγεθος τόμου περιορίζεται στα 4 GB (στα Windows 2000). Για να διατηρηθεί η συμβατότητα με το MS-DOS, τα Windows 95 και τα Windows 98, το μέγεθος του όγκου κάτω από το FAT16 δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 2 GB.
• Το FAT16 δεν υποστηρίζει ενσωματωμένη προστασία και συμπίεση αρχείων.
• Σε μεγάλους δίσκους, χάνεται πολύς χώρος λόγω του γεγονότος ότι χρησιμοποιείται το μέγιστο μέγεθος συμπλέγματος. Ο χώρος για ένα αρχείο εκχωρείται με βάση όχι το μέγεθος του αρχείου, αλλά το μέγεθος του συμπλέγματος.

Πλεονεκτήματα του FAT32

Μεταξύ των πλεονεκτημάτων του FAT32 είναι τα ακόλουθα:

• Η κατανομή χώρου στο δίσκο είναι πιο αποτελεσματική, ειδικά για μεγάλους δίσκους.
• Ο ριζικός κατάλογος στο FAT32 είναι μια κανονική αλυσίδα συμπλεγμάτων και μπορεί να βρίσκεται οπουδήποτε στο δίσκο. Χάρη σε αυτό, το FAT32 δεν επιβάλλει περιορισμούς στον αριθμό των στοιχείων στον ριζικό κατάλογο.
• Λόγω της χρήσης μικρότερων συμπλεγμάτων (4 KB σε δίσκους έως 8 GB), ο κατειλημμένος χώρος στο δίσκο είναι συνήθως 10-15% μικρότερος από ό,τι στο FAT16.
• Το FAT32 είναι ένα πιο αξιόπιστο σύστημα αρχείων. Συγκεκριμένα, υποστηρίζει τη δυνατότητα μετακίνησης του ριζικού καταλόγου και χρήσης αντιγράφου ασφαλείας FAT. Επιπλέον, η εγγραφή εκκίνησης περιέχει έναν αριθμό κρίσιμων δεδομένων για το σύστημα αρχείων.

Μειονεκτήματα του FAT32

Τα κύρια μειονεκτήματα του FAT32:

• Το μέγεθος του όγκου κατά τη χρήση του FAT32 στα Windows 2000 περιορίζεται στα 32 GB.
• Οι τόμοι FAT32 δεν είναι διαθέσιμοι από άλλα λειτουργικά συστήματα - μόνο από Windows 95 OSR2 και Windows 98.
• Το αντίγραφο ασφαλείας του τομέα εκκίνησης δεν υποστηρίζεται.
• Το FAT32 δεν υποστηρίζει ενσωματωμένη προστασία και συμπίεση αρχείων.

Σύστημα αρχείων NTFS

Κατά την εκτέλεση των Windows 2000, η ​​Microsoft συνιστά τη μορφοποίηση όλων των διαμερισμάτων του σκληρού δίσκου σε NTFS, εκτός από εκείνες τις διαμορφώσεις όπου χρησιμοποιούνται πολλά λειτουργικά συστήματα (εκτός των Windows 2000 και των Windows NT). Η χρήση NTFS αντί για FAT σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε τις δυνατότητες που είναι διαθέσιμες στο NTFS. Αυτά περιλαμβάνουν, ειδικότερα:

• δυνατότητα ανάκαμψης. Αυτή η δυνατότητα είναι ενσωματωμένη στο σύστημα αρχείων. Το NTFS εγγυάται την ασφάλεια των δεδομένων λόγω του γεγονότος ότι χρησιμοποιεί ένα πρωτόκολλο και ορισμένους αλγόριθμους ανάκτησης πληροφοριών. Σε περίπτωση αποτυχίας του συστήματος, το NTFS χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο και πρόσθετες πληροφορίες για να επαναφέρει αυτόματα την ακεραιότητα του συστήματος αρχείων.
• συμπίεση πληροφοριών. Για τόμους NTFS, τα Windows 2000 υποστηρίζουν τη συμπίεση μεμονωμένων αρχείων. Τέτοια συμπιεσμένα αρχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν από εφαρμογές των Windows χωρίς προηγούμενη αποσυμπίεση, η οποία πραγματοποιείται αυτόματα κατά την ανάγνωση από το αρχείο. Όταν κλείσει και αποθηκευτεί, το αρχείο συσκευάζεται ξανά.
• Επιπλέον, μπορούν να επισημανθούν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα του NTFS:

Ορισμένες λειτουργίες του λειτουργικού συστήματος απαιτούν NTFS.

Η ταχύτητα πρόσβασης είναι πολύ μεγαλύτερη - το NTFS ελαχιστοποιεί τον αριθμό των προσβάσεων στο δίσκο που απαιτούνται για την εύρεση ενός αρχείου.

Προστασία αρχείων και καταλόγων. Μόνο σε τόμους NTFS είναι δυνατό να ορίσετε χαρακτηριστικά πρόσβασης για αρχεία και φακέλους.

Όταν χρησιμοποιείτε NTFS, τα Windows 2000 υποστηρίζουν τόμους έως 2 TB.

Το σύστημα αρχείων διατηρεί ένα αντίγραφο ασφαλείας του τομέα εκκίνησης - βρίσκεται στο τέλος του τόμου.

Το NTFS υποστηρίζει το Encrypted File System (EFS), το οποίο παρέχει προστασία από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση στα περιεχόμενα του αρχείου.

Όταν χρησιμοποιείτε quotas, μπορείτε να περιορίσετε την ποσότητα του χώρου στο δίσκο που καταναλώνουν οι χρήστες.

Μειονεκτήματα του NTFS

Μιλώντας για τα μειονεκτήματα του συστήματος αρχείων NTFS, πρέπει να σημειωθεί ότι:

• Οι τόμοι NTFS δεν είναι διαθέσιμοι σε MS-DOS, Windows 95 και Windows 98. Επιπλέον, ορισμένες δυνατότητες που υλοποιούνται στο NTFS στα Windows 2000 δεν είναι διαθέσιμες στα Windows 4.0 και σε παλαιότερες εκδόσεις.
• Για μικρούς τόμους που περιέχουν πολλά μικρά αρχεία, η απόδοση ενδέχεται να είναι μειωμένη σε σύγκριση με το FAT.

Σύστημα αρχείων και ταχύτητα

Όπως έχουμε ήδη ανακαλύψει, για μικρούς όγκους το FAT16 ή το FAT32 παρέχει ταχύτερη πρόσβαση σε αρχεία σε σύγκριση με το NTFS, επειδή:

• Το FAT έχει απλούστερη δομή.
• Το μέγεθος του καταλόγου είναι μικρότερο.
• Το FAT δεν υποστηρίζει προστασία αρχείων από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση - το σύστημα δεν χρειάζεται να ελέγχει τα δικαιώματα αρχείων.

Το NTFS ελαχιστοποιεί τον αριθμό των προσβάσεων στο δίσκο και τον χρόνο που απαιτείται για την εύρεση ενός αρχείου. Επιπλέον, εάν το μέγεθος του καταλόγου είναι αρκετά μικρό ώστε να χωράει σε μία μόνο καταχώρηση MFT, ολόκληρη η καταχώρηση διαβάζεται ταυτόχρονα.

Μία καταχώρηση στο FAT περιέχει τον αριθμό συμπλέγματος για το πρώτο σύμπλεγμα στον κατάλογο. Η προβολή ενός αρχείου FAT απαιτεί αναζήτηση ολόκληρης της δομής του αρχείου.

Όταν συγκρίνετε την ταχύτητα των λειτουργιών που εκτελούνται σε καταλόγους που περιέχουν σύντομα και μεγάλα ονόματα αρχείων, έχετε υπόψη σας ότι η ταχύτητα των λειτουργιών για το FAT εξαρτάται από την ίδια τη λειτουργία και το μέγεθος του καταλόγου. Εάν το FAT αναζητά ένα ανύπαρκτο αρχείο, πραγματοποιεί αναζήτηση σε ολόκληρο τον κατάλογο - μια λειτουργία που διαρκεί περισσότερο από την αναζήτηση της δομής που βασίζεται σε δέντρο B που χρησιμοποιείται από το NTFS. Ο μέσος χρόνος που απαιτείται για την εύρεση ενός αρχείου εκφράζεται ως συνάρτηση του N/2 στο FAT και ως log N στο NTFS, όπου N είναι ο αριθμός των αρχείων.

Οι ακόλουθοι παράγοντες επηρεάζουν την ταχύτητα με την οποία τα Windows 2000 μπορούν να διαβάσουν και να γράψουν αρχεία:

• κατακερματισμός αρχείων. Εάν το αρχείο είναι πολύ κατακερματισμένο, το NTFS απαιτεί συνήθως λιγότερες προσβάσεις στο δίσκο από το FAT για να βρει όλα τα τμήματα.
• μέγεθος συμπλέγματος. Και για τα δύο συστήματα αρχείων, το προεπιλεγμένο μέγεθος συμπλέγματος εξαρτάται από το μέγεθος του όγκου και εκφράζεται πάντα ως ισχύς 2. Οι διευθύνσεις στο FAT16 είναι 16-bit, στο FAT32 - 32-bit, στο NTFS - 64-bit.
• Το προεπιλεγμένο μέγεθος συμπλέγματος στο FAT βασίζεται στο γεγονός ότι ο πίνακας θέσης αρχείου μπορεί να έχει έως 65.535 καταχωρήσεις - το μέγεθος του συμπλέγματος είναι συνάρτηση του μεγέθους του τόμου διαιρούμενο με το 65.535. Επομένως, το προεπιλεγμένο μέγεθος συμπλέγματος για έναν τόμο FAT είναι πάντα μεγαλύτερο από το μέγεθος του συμπλέγματος για έναν τόμο NTFS του ίδιου μεγέθους. Σημειώστε ότι το μεγαλύτερο μέγεθος συμπλέγματος για όγκους FAT σημαίνει ότι οι όγκοι FAT μπορούν να είναι λιγότερο κατακερματισμένοι.
• θέση μικρών αρχείων. Χρησιμοποιώντας Αρχεία NTFSμικρό μέγεθος περιέχονται στην εγγραφή MFT. Το μέγεθος του αρχείου που χωράει σε μία εγγραφή MFT εξαρτάται από τον αριθμό των χαρακτηριστικών σε αυτό το αρχείο.

Μέγιστο μέγεθος τόμων NTFS

Θεωρητικά, το NTFS υποστηρίζει τόμους με έως και 2 32 συμπλέγματα. Ωστόσο, εκτός από την έλλειψη σκληρών δίσκων αυτού του μεγέθους, υπάρχουν και άλλοι περιορισμοί στο μέγιστο μέγεθος όγκου.

Ένας τέτοιος περιορισμός είναι ο πίνακας κατατμήσεων. Τα βιομηχανικά πρότυπα περιορίζουν το μέγεθος ενός πίνακα διαμερισμάτων από 2 σε 32 τομείς. Ένας άλλος περιορισμός είναι το μέγεθος του τομέα, το οποίο είναι συνήθως 512 byte. Επειδή το μέγεθος του τομέα μπορεί να αλλάξει στο μέλλον, το τρέχον μέγεθος περιορίζει το μέγεθος ενός μεμονωμένου τόμου στα 2 TB (2 32 x 512 byte = 2 41). Έτσι, τα 2 TB είναι το πρακτικό όριο για φυσικούς και λογικούς τόμους NTFS.

Στον πίνακα Το σχήμα 11 δείχνει τους κύριους περιορισμούς του NTFS.

Έλεγχος πρόσβασης σε αρχεία και καταλόγους

Όταν χρησιμοποιείτε τόμους NTFS, μπορείτε να ορίσετε δικαιώματα πρόσβασης σε αρχεία και καταλόγους. Αυτά τα δικαιώματα υποδεικνύουν ποιοι χρήστες και ομάδες έχουν πρόσβαση σε αυτά και ποιο επίπεδο πρόσβασης επιτρέπεται. Αυτά τα δικαιώματα πρόσβασης ισχύουν τόσο για χρήστες που εργάζονται στον υπολογιστή στον οποίο βρίσκονται τα αρχεία όσο και για χρήστες που έχουν πρόσβαση στα αρχεία μέσω του δικτύου όταν το αρχείο βρίσκεται σε έναν κατάλογο που είναι ανοιχτός σε απομακρυσμένη πρόσβαση.

Στο NTFS μπορείτε επίσης να ορίσετε δικαιώματα απομακρυσμένη πρόσβαση, σε συνδυασμό με δικαιώματα αρχείων και καταλόγου. Επιπλέον, τα χαρακτηριστικά του αρχείου (μόνο για ανάγνωση, κρυφά, σύστημα) περιορίζουν επίσης την πρόσβαση στο αρχείο.

Στα FAT16 και FAT32 είναι επίσης δυνατό να ορίσετε χαρακτηριστικά αρχείου, αλλά δεν παρέχουν δικαιώματα πρόσβασης σε αρχεία.

Η έκδοση του NTFS που χρησιμοποιείται στα Windows 2000 εισήγαγε έναν νέο τύπο άδειας πρόσβασης - κληρονομικά δικαιώματα. Η καρτέλα Ασφάλεια περιέχει την επιλογή Να επιτρέπεται η μετάδοση κληρονομούμενων δικαιωμάτων από τον γονέα σε αυτό το αντικείμενο αρχείου, το οποίο είναι ενεργό από προεπιλογή. Αυτή η επιλογή μειώνει σημαντικά τον χρόνο που απαιτείται για την αλλαγή των δικαιωμάτων πρόσβασης σε αρχεία και υποκαταλόγους. Για παράδειγμα, για να αλλάξετε τα δικαιώματα πρόσβασης σε ένα δέντρο που περιέχει εκατοντάδες υποκαταλόγους και αρχεία, απλώς ενεργοποιήστε αυτήν την επιλογή - στα Windows NT 4 πρέπει να αλλάξετε τα χαρακτηριστικά κάθε μεμονωμένου αρχείου και υποκαταλόγου.

Στο Σχ. Το σχήμα 5 δείχνει τον πίνακα διαλόγου Ιδιότητες και την καρτέλα Ασφάλεια (Ενότητα για προχωρημένους) - παρατίθενται τα εκτεταμένα δικαιώματα πρόσβασης στο αρχείο.

Να σας υπενθυμίσουμε ότι για τόμους FAT μπορείτε να ελέγξετε την πρόσβαση μόνο σε επίπεδο έντασης και τέτοιος έλεγχος είναι δυνατός μόνο με απομακρυσμένη πρόσβαση.

Συμπίεση αρχείων και καταλόγων

Τα Windows 2000 υποστηρίζουν τη συμπίεση αρχείων και καταλόγων που βρίσκονται σε τόμους NTFS. Συμπιεσμένα αρχείαδιαθέσιμο για ανάγνωση και γραφή από οποιαδήποτε εφαρμογή των Windows. Για να γίνει αυτό, δεν χρειάζεται να τα αποσυσκευάσετε εκ των προτέρων. Ο αλγόριθμος συμπίεσης που χρησιμοποιείται είναι παρόμοιος με αυτόν που χρησιμοποιείται στο DoubleSpace (MS-DOS 6.0) και στο DriveSpace (MS-DOS 6.22), αλλά έχει μια σημαντική διαφορά - στο MS-DOS ολόκληρο το κύριο διαμέρισμα ή η λογική συσκευή συμπιέζεται, ενώ στο NTFS εσείς μπορεί να συσκευάσει μεμονωμένα αρχεία και καταλόγους.

Ο αλγόριθμος συμπίεσης NTFS έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίζει συμπλέγματα μεγέθους έως 4 KB. Εάν το μέγεθος του συμπλέγματος είναι μεγαλύτερο από 4 KB, οι δυνατότητες συμπίεσης NTFS δεν είναι διαθέσιμες.

Αυτο-θεραπευόμενο NTFS

Το σύστημα αρχείων NTFS έχει την ικανότητα να αυτοθεραπεύεται και μπορεί να διατηρήσει την ακεραιότητά του μέσω της χρήσης ενός αρχείου καταγραφής εκτελούμενων ενεργειών και ενός αριθμού άλλων μηχανισμών.

Το NTFS θεωρεί κάθε λειτουργία που τροποποιεί αρχεία συστήματος σε τόμους NTFS ως συναλλαγή και αποθηκεύει πληροφορίες σχετικά με μια τέτοια συναλλαγή σε ένα αρχείο καταγραφής. Μια συναλλαγή που ξεκίνησε μπορεί είτε να ολοκληρωθεί πλήρως (δέσμευση) είτε να επαναφερθεί (επαναστροφή). Στην τελευταία περίπτωση, ο τόμος NTFS επιστρέφει στην κατάσταση πριν από την έναρξη της συναλλαγής. Για τη διαχείριση συναλλαγών, το NTFS εγγράφει όλες τις λειτουργίες που περιλαμβάνονται σε μια συναλλαγή σε ένα αρχείο καταγραφής πριν από την εγγραφή στο δίσκο. Μόλις ολοκληρωθεί η συναλλαγή, ολοκληρώνονται όλες οι λειτουργίες. Έτσι, δεν μπορεί να υπάρχουν εκκρεμείς λειτουργίες υπό τον έλεγχο NTFS. Σε περίπτωση αποτυχίας του δίσκου, οι εκκρεμείς λειτουργίες απλώς ματαιώνονται.

Το NTFS εκτελεί επίσης λειτουργίες που του επιτρέπουν να εντοπίζει ελαττωματικά συμπλέγματα εν κινήσει και να εκχωρεί νέα συμπλέγματα για λειτουργίες αρχείων. Αυτός ο μηχανισμός ονομάζεται remapping συστάδων.

Σε αυτήν την ανασκόπηση, εξετάσαμε τα διάφορα συστήματα αρχείων που υποστηρίζονται στα Microsoft Windows 2000, συζητήσαμε τη σχεδίαση καθενός από αυτά και σημειώσαμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Το πιο πολλά υποσχόμενο είναι το σύστημα αρχείων NTFS, το οποίο έχει ένα μεγάλο σύνολο λειτουργιών που δεν είναι διαθέσιμες σε άλλα συστήματα αρχείων. Η νέα έκδοση του NTFS, που υποστηρίζεται από τα Microsoft Windows 2000, έχει ακόμη μεγαλύτερη λειτουργικότητα και επομένως συνιστάται για χρήση κατά την εγκατάσταση του λειτουργικού συστήματος Win 2000.

ComputerPress 7"2000