Συστήματα αρχείων FAT, FAT32 και NTFS. Συστήματα αρχείων

Υπάρχουν πολλοί τρόποι αποθήκευσης πληροφοριών και προγραμμάτων σε έναν σκληρό δίσκο. Ένα πολύ γνωστό σύστημα που αποθηκεύει διάφορες πληροφορίες σε μορφή αρχείων, ομαδοποιώντας τις σε φακέλους με μια μοναδική ανάθεση. Ωστόσο, λίγοι άνθρωποι σκέφτηκαν πώς πραγματοποιείται στην πραγματικότητα η φυσική αποθήκευση πληροφοριών στα μέσα.

Προκειμένου οι πληροφορίες να αποθηκευτούν σε ένα φυσικό μέσο, ​​πρέπει να προετοιμαστούν για χρήση σε λειτουργικό σύστημα υπολογιστή. Το λειτουργικό σύστημα εκχωρεί ελεύθερο χώρο στο δίσκο για αποθήκευση πληροφοριών. Για να γίνει αυτό, πρέπει να χωρίσετε το δίσκο σε μικρά δοχεία - τομείς. Η μορφοποίηση ενός δίσκου σε χαμηλό επίπεδο εκχωρεί ένα συγκεκριμένο μέγεθος για κάθε τομέα. Το λειτουργικό σύστημα ομαδοποιεί αυτούς τους τομείς σε συμπλέγματα. Η μορφοποίηση ανώτατου επιπέδου ορίζει όλα τα συμπλέγματα στο ίδιο μέγεθος, συνήθως μεταξύ 2 και 16 τομέων. Στο μέλλον, ένα ή περισσότερα συμπλέγματα εκχωρούνται για κάθε αρχείο. Το μέγεθος του συμπλέγματος εξαρτάται από το λειτουργικό σύστημα, τη χωρητικότητα του δίσκου και την απαιτούμενη ταχύτητα.

Εκτός από την περιοχή αποθήκευσης αρχείων στο δίσκο, υπάρχουν και περιοχές απαραίτητες για τη λειτουργία του λειτουργικού συστήματος. Αυτές οι περιοχές έχουν σχεδιαστεί για να αποθηκεύουν πληροφορίες εκκίνησης και πληροφορίες για την αντιστοίχιση διευθύνσεων αρχείων σε φυσικές τοποθεσίες στο δίσκο. Η περιοχή εκκίνησης χρησιμοποιείται για την εκκίνηση του λειτουργικού συστήματος. Μετά τη φόρτωση του BIOS, η περιοχή εκκίνησης του δίσκου διαβάζεται και εκτελείται για να ξεκινήσει το λειτουργικό σύστημα.

Σύστημα αρχείων FAT

Το σύστημα αρχείων FAT εμφανίστηκε με το λειτουργικό σύστημα Microsoft DOS, μετά το οποίο βελτιώθηκε αρκετές φορές. Διαθέτει εκδόσεις FAT12, FAT16 και FAT32. Το ίδιο το όνομα FAT προέρχεται από τη χρήση του συστήματος αρχείων ενός είδους βάσης δεδομένων με τη μορφή ενός "πίνακα κατανομής αρχείων" (File Allocation Table), ο οποίος περιέχει μια καταχώρηση για κάθε σύμπλεγμα στο δίσκο. Οι αριθμοί έκδοσης αναφέρονται στον αριθμό των bit που χρησιμοποιούνται στους αριθμούς στοιχείων στον πίνακα. Επομένως, το σύστημα αρχείων έχει ένα όριο στο υποστηριζόμενο μέγεθος δίσκου. Το 1987, δεν υποστήριζε δίσκους μεγαλύτερους από 32 MB. Με την εμφάνιση των Windows 95, κυκλοφόρησε μια νέα έκδοση του συστήματος αρχείων FAT32 με θεωρητική υποστήριξη για μονάδες έως 2 TB. Εμφανίζονται επίμονα προβλήματα με την υποστήριξη μεγάλων δίσκων λόγω του σταθερού αριθμού στοιχείων, που περιορίζεται από τον αριθμό των bit που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της θέσης του συμπλέγματος. Για παράδειγμα, η έκδοση FAT16 δεν υποστηρίζει περισσότερα από 2 16 ή 65536 συμπλέγματα. Ο αριθμός των τομέων σε ένα σύμπλεγμα είναι επίσης περιορισμένος.

Ένα άλλο πρόβλημα με τους μεγάλους δίσκους ήταν η αδυναμία χρήσης του τεράστιου χώρου που διατίθεται για μικρά αρχεία. Λόγω του γεγονότος ότι ο αριθμός των συστάδων είναι περιορισμένος, το μέγεθός τους αυξήθηκε για να καλύψει όλη τη χωρητικότητα του δίσκου. Αυτό οδηγεί σε αναποτελεσματική χρήση του χώρου κατά την αποθήκευση των περισσότερων αρχείων που δεν είναι πολλαπλάσιο του μεγέθους του συμπλέγματος. Για παράδειγμα, το FAT32 εκχωρεί συμπλέγματα 16 KB για διαμερίσματα δίσκων που κυμαίνονται από 16 GB έως 32 GB. Για να αποθηκεύσετε ένα αρχείο 20 KB, θα χρειαστείτε δύο συμπλέγματα 16 KB, τα οποία θα καταλαμβάνουν 32 KB στο δίσκο. Τα αρχεία 1 KB καταλαμβάνουν 16 KB χώρου στο δίσκο. Έτσι, κατά μέσο όρο, το 30-40% της χωρητικότητας του δίσκου σπαταλιέται για την αποθήκευση μικρών αρχείων. Η κατάτμηση ενός δίσκου σε μικρά διαμερίσματα σάς επιτρέπει να μειώσετε το μέγεθος του συμπλέγματος, αλλά δεν χρησιμοποιείται στην πράξη για δίσκους χωρητικότητας άνω των 200 GB.

Ο κατακερματισμός αρχείων δεν είναι επίσης ένα μικρό πρόβλημα του συστήματος αρχείων. Δεδομένου ότι ένα αρχείο μπορεί να απαιτεί πολλά συμπλέγματα για τον εντοπισμό, τα οποία μπορεί να μην είναι φυσικά διαδοχικά, ο χρόνος που χρειάζεται για την ανάγνωση επιβραδύνει τα προγράμματα. Επομένως, υπάρχει συνεχής ανάγκη για.

Σύστημα αρχείων NTFS

Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, η Microsoft άρχισε να αναπτύσσει εντελώς νέο λογισμικό σχεδιασμένο για περιβάλλοντα με μεγαλύτερη κατανάλωση πόρων από τους τυπικούς οικιακούς χρήστες. Για τις ανάγκες των επιχειρήσεων και της βιομηχανίας, οι πόροι που παρέχονται από λειτουργικά συστήματα Windows που βασίζονται σε DOS έχουν γίνει ανεπαρκείς. Η Microsoft Corporation συνεργάστηκε με την IBM στο λειτουργικό σύστημα OS / 2 με το σύστημα αρχείων HPFS (High Performance File System). Η εταιρική ανάπτυξη δεν έφερε επιτυχία και σύντομα κάθε εταιρεία ακολούθησε ξανά το δικό της δρόμο. Η Microsoft ανέπτυξε διάφορες εκδόσεις του λειτουργικού συστήματος Windows NT στις οποίες βασίζονται τα Windows 2000 και τα Windows XP. Κάθε ένα από αυτά χρησιμοποιεί τη δική του έκδοση του συστήματος αρχείων NTFS, η οποία συνεχίζει να εξελίσσεται.

Το NTFS (New Technology File System) είναι το τυπικό σύστημα αρχείων για λειτουργικά συστήματα που βασίζονται σε Windows NT. Σχεδιάστηκε για να αντικαταστήσει το FAT. Το NTFS είναι πιο ευέλικτο από το FAT. Οι περιοχές του συστήματός του αποθηκεύουν κυρίως αρχεία αντί για σταθερές δομές όπως το FAT, επιτρέποντάς τους να τροποποιηθούν, να επεκταθούν ή να μετακινηθούν κατά τη χρήση. Ένα απλό παράδειγμα είναι ο κύριος πίνακας αρχείων (MFT). Το MFT είναι ένα είδος βάσης δεδομένων με διάφορες πληροφορίες σχετικά με αρχεία σε δίσκο. Μικρά αρχεία (1 KB ή λιγότερο) μπορούν να αποθηκευτούν απευθείας στο MFT. Για μεγάλα αρχεία, το NTFS εκχωρεί συμπλέγματα, αλλά σε αντίθεση με το FAT, το μέγεθος του συμπλέγματος συνήθως δεν υπερβαίνει τα 4 KB και η ενσωματωμένη μέθοδος συμπίεσης εξαλείφει προβλήματα με τον αχρησιμοποίητο χώρο που εκχωρείται για αρχεία. Και σε NTFS μπορείτε να χρησιμοποιήσετε .

Το σύστημα αρχείων NTFS έχει σχεδιαστεί για περιβάλλον πολλών χρηστών και διαθέτει ενσωματωμένους μηχανισμούς ασφάλειας και ελέγχου πρόσβασης. Για παράδειγμα, τα λειτουργικά συστήματα Windows 2000 και Windows XP (εκτός από την "Home Edition") σάς επιτρέπουν να ορίζετε δικαιώματα πρόσβασης για μεμονωμένα αρχεία και να τα κρυπτογραφείτε. Ωστόσο, ένα υψηλό επίπεδο ασφάλειας περιπλέκει τη δουλειά των απλών χρηστών με έναν υπολογιστή. Πρέπει να είστε εξαιρετικά προσεκτικοί όταν ορίζετε κωδικούς πρόσβασης και δικαιώματα αρχείων, ώστε να μην χάσετε σημαντικά δεδομένα.

Το σύστημα αρχείων FAT (File Allocation Table) πήρε το όνομά του από έναν απλό πίνακα που παραθέτει:

Άμεσα διευθυνσιοδοτούμενα τμήματα ενός λογικού δίσκου, που διατίθενται για την τοποθέτηση αρχείων ή θραυσμάτων τους σε αυτά.

Ελεύθερες περιοχές χώρου στο δίσκο.

Ελαττωματικές περιοχές του δίσκου (αυτές οι περιοχές περιέχουν ελαττωματικές περιοχές και δεν εγγυώνται ανάγνωση και εγγραφή δεδομένων χωρίς σφάλματα).

Στο σύστημα αρχείων FAT, ο χώρος στο δίσκο οποιουδήποτε λογικού δίσκου χωρίζεται σε δύο περιοχές (Εικ. 6.1): περιοχή συστήματοςΚαι περιοχή δεδομένων.

Ρύζι. 6.1. Δομή λογικού δίσκου σε FAT

Η περιοχή συστήματος ενός λογικού δίσκου δημιουργείται και αρχικοποιείται κατά τη μορφοποίηση και στη συνέχεια ενημερώνεται κατά την εργασία με τη δομή του αρχείου. Η περιοχή δεδομένων μιας λογικής μονάδας δίσκου περιέχει κανονικά αρχεία και αρχεία καταλόγου. Αυτά τα αντικείμενα σχηματίζουν μια ιεραρχία που εξαρτάται από τον ριζικό κατάλογο. Στοιχείο καταλόγου

Σύστημα αρχείων FAT________________________________________________ 167

Το ha περιγράφει ένα αντικείμενο αρχείου, το οποίο μπορεί να είναι είτε κανονικό αρχείο είτε αρχείο καταλόγου. Η περιοχή δεδομένων, σε αντίθεση με την περιοχή συστήματος, είναι προσβάσιμη μέσω της διεπαφής χρήστη του λειτουργικού συστήματος. Η περιοχή του συστήματος αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία (που βρίσκονται το ένα μετά το άλλο στον χώρο λογικής διεύθυνσης):

Εγγραφή εκκίνησης (Boot Record, BR);

Δεσμευμένοι τομείς (Reserved Sectors, ResSec);

Πίνακας κατανομής αρχείων (FAT);

Ο ριζικός κατάλογος (Root Directory, Rdir).

Πίνακας κατανομής αρχείων

Ο πίνακας κατανομής αρχείων είναι μια πολύ σημαντική δομή πληροφοριών. Μπορούμε να πούμε ότι είναι ένας χάρτης διευθύνσεων της περιοχής δεδομένων, ο οποίος περιγράφει τόσο την κατάσταση κάθε τμήματος της περιοχής δεδομένων όσο και την ιδιότητά του σε ένα συγκεκριμένο αντικείμενο αρχείου.

Ολόκληρη η περιοχή δεδομένων χωρίζεται στα λεγόμενα συστάδες.Ένα σύμπλεγμα είναι ένας ή περισσότεροι συνεχόμενοι τομείς σε έναν λογικό χώρο διευθύνσεων δίσκου (ακριβέστερα, μόνο στην περιοχή δεδομένων). Ένα σύμπλεγμα είναι η μικρότερη διευθυνσιοδοτούμενη μονάδα χώρου στο δίσκο που εκχωρείται σε ένα αρχείο (ή μη ριζικό κατάλογο). Τα συμπλέγματα εισάγονται για να μειωθεί ο αριθμός των διευθυνσιοδοτούμενων μονάδων στην περιοχή δεδομένων μιας λογικής μονάδας δίσκου.

Κάθε αρχείο καταλαμβάνει έναν ακέραιο αριθμό συμπλεγμάτων. Σε αυτήν την περίπτωση, το τελευταίο σύμπλεγμα ενδέχεται να μην χρησιμοποιηθεί πλήρως, γεγονός που, εάν το μέγεθος του συμπλέγματος είναι μεγάλο, μπορεί να οδηγήσει σε αισθητή απώλεια χώρου στο δίσκο. Στις δισκέτες, ένα σύμπλεγμα καταλαμβάνει έναν ή δύο τομείς και στους σκληρούς δίσκους, το μέγεθός του εξαρτάται από το μέγεθος του διαμερίσματος (Πίνακας 6.1). Στον πίνακα FAT, τα συμπλέγματα που ανήκουν στο ίδιο αρχείο (ή αρχείο καταλόγου) συνδέονται σε αλυσίδες. Το σύστημα αρχείων FAT 16 χρησιμοποιεί μια λέξη 16-bit για να καθορίσει τον αριθμό του συμπλέγματος, ώστε να μπορείτε να έχετε έως και 210 = 65536 συμπλέγματα (αριθμημένα από 0 έως 65535).

Πίνακας 6.1. Σχέση μεταξύ μεγέθους διαμερίσματος και μεγέθους συμπλέγματος στο FAT16

Χωρητικότητα διαμερίσματος, MB Αριθμός τομέων σε ένα σύμπλεγμα Μέγεθος συμπλέγματος, KB

Σημειώστε ότι στα Windows NT/2000/XP, τα διαμερίσματα συστήματος αρχείων FAT μπορούν να έχουν μέγεθος έως και 4097 MB. Σε αυτή την περίπτωση, το cluster θα ενώσει ήδη 128 τομείς.

Ο αριθμός συμπλέγματος αναφέρεται πάντα στην περιοχή δεδομένων του δίσκου (ο χώρος που προορίζεται για αρχεία και υποκαταλόγους). Οι αριθμοί συμπλέγματος αντιστοιχούν σε

168________________________________________________ Κεφάλαιο 6, Συστήματα Αρχείων

πίνακας κατανομής αρχείων mentam. Ο πρώτος έγκυρος αριθμός συμπλέγματος ξεκινά πάντα με 2.

Η λογική κατάτμηση μιας περιοχής δεδομένων σε συμπλέγματα ως σύνολα τομέων αντί για χρήση μεμονωμένων τομέων έχει την ακόλουθη έννοια:

Πρώτα απ 'όλα, το μέγεθος του ίδιου του πίνακα FAT μειώνεται. - μειώνεται ο πιθανός κατακερματισμός των αρχείων.

Η πρόσβαση στο αρχείο επιταχύνεται, καθώς το μήκος των αλυσίδων των θραυσμάτων χώρου στο δίσκο που διατίθενται για αυτό μειώνεται αρκετές φορές.

Ωστόσο, ένα πολύ μεγάλο μέγεθος συμπλέγματος οδηγεί σε αναποτελεσματική χρήση της περιοχής δεδομένων, ειδικά στην περίπτωση μεγάλου αριθμού μικρών αρχείων. Όπως μόλις παρατηρήσαμε, κατά μέσο όρο, περίπου το ήμισυ του συμπλέγματος χάνεται για κάθε αρχείο. Από τον πίνακα. 6.1 προκύπτει ότι με μέγεθος συμπλέγματος 32 τομέων (ο όγκος του διαμερίσματος είναι από 512 έως 1023 MB), δηλαδή 16 KB, η μέση απώλεια ανά αρχείο είναι 8 KB και με πολλές χιλιάδες αρχεία 1, η απώλεια μπορεί να είναι περισσότερο από 100 MB. Επομένως, στα σύγχρονα συστήματα αρχείων, τα μεγέθη συμπλέγματος είναι περιορισμένα (συνήθως από 512 byte έως 4 KB) ή μπορείτε να επιλέξετε το μέγεθος του συμπλέγματος.

Πολύ ξεκάθαρα, η ιδέα ενός συστήματος αρχείων που χρησιμοποιεί έναν πίνακα κατανομής αρχείων απεικονίζεται στο Σχ. 6.2.

Ρύζι. 6.2. Απεικόνιση της βασικής έννοιας του FAT

Το σχήμα δείχνει ότι το αρχείο MYFILE.TXT τοποθετείται ξεκινώντας από το όγδοο σύμπλεγμα. Συνολικά, το αρχείο MYFILE.TXT καταλαμβάνει 12 συμπλέγματα. Η αλυσίδα των συμπλεγμάτων για το παράδειγμά μας μπορεί να γραφτεί ως εξής: 8, 9.0A, 0V, 15,16,17,19,

1 Για παράδειγμα, ο αριθμός των 10.000-15.000 αρχείων (ή ακόμη περισσότερο, ειδικά όταν τα αρχεία είναι μικρά) σε έναν λογικό δίσκο 1000 MB είναι αρκετά συνηθισμένος.

Σύστημα αρχείων FAT169

1A, 1B, 1C, 1D. Ο αριθμός συμπλέγματος 18 επισημαίνεται με έναν ειδικό κωδικό F7 ως κακό (κακό), δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τοποθέτηση δεδομένων. Κατά τη μορφοποίηση, η επιφάνεια του μαγνητικού δίσκου ελέγχεται συνήθως και αυτοί οι τομείς, κατά την ανάγνωση ελέγχου από τους οποίους προέκυψαν σφάλματα, επισημαίνονται με FAT ως κακοί. Το σύμπλεγμα 1D επισημαίνεται με τον κωδικό FF ως το τελικό (τελευταίο στην αλυσίδα) σύμπλεγμα που ανήκει σε αυτό το αρχείο. Τα ελεύθερα (χωρίς) συμπλέγματα επισημαίνονται με τον κωδικό 00. Όταν ένα νέο σύμπλεγμα εκχωρείται για τη σύνταξη ενός αρχείου, λαμβάνεται το πρώτο ελεύθερο σύμπλεγμα. Πιθανές τιμές που μπορούν να αντιστοιχιστούν στα στοιχεία του πίνακα FAT δίνονται στον Πίνακα. 6.2.

Πίνακας 6.2.Έννοιες των στοιχείων FAT

Περιγραφή αξίας

OOOOh Free Cluster

fffOh-fff6hΔεσμευμένο σύμπλεγμα

fff7h Κακό σύμπλεγμα

φφΣ-φφφφΤελευταίο σύμπλεγμα στην αλυσίδα

0002h-ffefh Επόμενος αριθμός συμπλέγματος στην αλυσίδα

Δεδομένου ότι τα αρχεία στο δίσκο αλλάζουν (διαγράφονται, μετακινούνται, αυξάνονται ή μειώνονται), ο αναφερόμενος κανόνας για την κατανομή του πρώτου ελεύθερου συμπλέγματος για ένα νέο τμήμα δεδομένων οδηγεί σε θρυμματισμόςαρχεία, δηλαδή τα δεδομένα ενός αρχείου μπορεί να μην βρίσκονται σε γειτονικά συμπλέγματα, αλλά μερικές φορές σε πολύ απομακρυσμένα μεταξύ τους, σχηματίζοντας σύνθετες αλυσίδες. Φυσικά, αυτό οδηγεί σε σημαντική επιβράδυνση στην εργασία με αρχεία.

Λόγω του γεγονότος ότι ο πίνακας FAT χρησιμοποιείται πολύ εντατικά κατά την πρόσβαση στο δίσκο, συνήθως φορτώνεται στη λειτουργική μνήμη (στο buffer I/O ή στην προσωρινή μνήμη) και παραμένει εκεί για όσο το δυνατόν περισσότερο. Εάν ο πίνακας είναι μεγάλος και η κρυφή μνήμη του αρχείου, από την άλλη πλευρά, είναι σχετικά μικρή, μόνο τα τμήματα αυτού του πίνακα που έχουν προσπελαστεί πρόσφατα τοποθετούνται στη μνήμη.

Λόγω της εξαιρετικής σημασίας του πίνακα FAT, συνήθως αποθηκεύεται σε δύο πανομοιότυπα αντίγραφα, το δεύτερο από τα οποία ακολουθεί αμέσως το πρώτο. Τα αντίγραφα FAT ενημερώνονται ταυτόχρονα, χρησιμοποιείται μόνο το πρώτο αντίγραφο. Εάν για κάποιο λόγο αποδειχθεί ότι έχει καταστραφεί, τότε θα γίνει πρόσβαση στο δεύτερο αντίγραφο. Έτσι, για παράδειγμα, το βοηθητικό πρόγραμμα για τον έλεγχο και την επαναφορά της δομής του αρχείου ScanDisk από τα Windows 9x, όταν εντοπίζει μια ασυμφωνία μεταξύ του κύριου και του εφεδρικού αντιγράφου FAT, προσφέρει την επαναφορά του κύριου πίνακα χρησιμοποιώντας τα δεδομένα από το αντίγραφο.

Ο ριζικός κατάλογος διαφέρει από ένα κανονικό αρχείο καταλόγου στο ότι, εκτός από το ότι βρίσκεται σε μια σταθερή θέση σε έναν λογικό δίσκο, έχει επίσης έναν σταθερό αριθμό στοιχείων. Για κάθε αρχείο και κατάλογο, οι πληροφορίες αποθηκεύονται στο σύστημα αρχείων σύμφωνα με τη δομή που παρουσιάζεται στον Πίνακα. 6.3.

Για να εργαστείτε με δεδομένα σε μαγνητικούς δίσκους σε συστήματα DOS που διαθέτουν σύστημα αρχείων FAT, είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε το γνωστό βοηθητικό πρόγραμμα επεξεργασίας δίσκων από

170___________________________________________ Κεφάλαιο 6 Συστήματα αρχείων

Βοηθητική σουίτα του Peter Norton. Έχει πολλές αρετές. Πρώτα απ 'όλα, είναι συμπαγές, τοποθετείται εύκολα σε δισκέτα συστήματος με MS DOS, εξοπλισμένο με ενσωματωμένο σύστημα προτροπής και απαραίτητες πληροφορίες αναφοράς. Χρησιμοποιώντας το, μπορείτε να αποθηκεύσετε, να τροποποιήσετε και να επαναφέρετε την εγγραφή εκκίνησης, να επαναφέρετε τον πίνακα FAT σε περίπτωση βλάβης και να εκτελέσετε πολλές άλλες λειτουργίες. Τα κύρια μειονεκτήματα αυτού του προγράμματος σήμερα είναι οι περιορισμοί στα μεγέθη του δίσκου και των διαμερισμάτων και η έλλειψη υποστήριξης για εργασία με κοινά συστήματα αρχείων όπως το FAT32 και το NTFS. Αντίθετα, το Partition Magic χρησιμοποιείται τώρα συχνά, αλλά η καλύτερη εναλλακτική λύση σε αυτό το πρόγραμμα σήμερα μπορεί να θεωρηθεί το βοηθητικό πρόγραμμα Disk Administrator από το Acronis.

Πίνακας 6.3.Δομή στοιχείων καταλόγου

Μέγεθος πεδίου δεδομένων, byte Περιεχόμενο πεδίου

11 Όνομα αρχείου ή καταλόγου

1 Χαρακτηριστικά αρχείου

1 Πεδίο κράτησης

3 Χρόνος δημιουργίας

2 Ημερομηνία δημιουργίας

2 Ημερομηνία τελευταίας πρόσβασης

2 Με κράτηση

2 Ώρα τελευταίας τροποποίησης

2 Ημερομηνία τελευταίας τροποποίησης

2 Αρχικός αριθμός συμπλέγματος σε FAT

4 Μέγεθος αρχείου

Δομή εγγραφής εκκίνησης DOS

Ο τομέας που περιέχει τον φορτωτή εκκίνησης DOS είναι ο πρώτος στη λογική μονάδα δίσκου C:. Θυμηθείτε ότι σε μια δισκέτα, ο φορτωτής εκκίνησης βρίσκεται στον πρώτο τομέα. Η φυσική του διεύθυνση είναι 0-0-1. Η εγγραφή εκκίνησης αποτελείται, όπως ήδη γνωρίζουμε, από δύο μέρη: μπλοκ παραμέτρων δίσκου(Μπλοκ παραμέτρων δίσκου, DPB) και bootloader(System Bootstrap, SB). Το μπλοκ παραμέτρων δίσκου χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των φυσικών και λογικών μορφών ενός λογικού δίσκου και ο φορτωτής εκκίνησης παίζει ουσιαστικό ρόλο στη διαδικασία εκκίνησης του DOS. Αυτή η δομή πληροφοριών φαίνεται στον Πίνακα. 6.4.

Τα δύο πρώτα byte της εγγραφής εκκίνησης καταλαμβάνονται από μια εντολή άνευ όρων άλματος (JMP) στο πρόγραμμα SB. Το τρίτο byte περιέχει τον κωδικό 90H (NOP - χωρίς λειτουργία). Ακολουθεί ένα αναγνωριστικό συστήματος οκτώ byte, το οποίο περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικά με τον προγραμματιστή και την έκδοση του λειτουργικού συστήματος. Αυτό ακολουθείται από ένα μπλοκ παραμέτρων δίσκου και μετά από αυτό - ο φορτωτής συστήματος.

Για να εργαστείτε με την εγγραφή εκκίνησης του DOS, καθώς και με άλλες δομές πληροφοριών υπηρεσίας, είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε το ήδη αναφερθέν πρόγραμμα Δίσκος.

Σύστημα αρχείων FAT________________________________________________ 171

Συντάκτης από τη σουίτα βοηθητικών προγραμμάτων του Peter Norton. Χρησιμοποιώντας το, μπορείτε να αποθηκεύσετε, να τροποποιήσετε και να επαναφέρετε την εγγραφή εκκίνησης, καθώς και να εκτελέσετε πολλές άλλες λειτουργίες. Η εργασία με αυτό το βοηθητικό πρόγραμμα περιγράφεται με επαρκείς λεπτομέρειες στο.

Πίνακας 6.4. Δομή εγγραφής εκκίνησης για FAT16

Μετατόπιση πεδίου, Μήκος πεδίου, Ονομασία Περιεχόμενο πεδίου
bytes πεδίου bytes

UN (0) 3 JUMP 3EH Άλμα άνευ όρων για εκκίνηση

bootloader

OZN (3) 8 Αναγνωριστικό συστήματος

RHS (11) 2 SectSize Μέγεθος τομέα, byte

UN (13) 1 ClastSize Αριθμός τομέων στο σύμπλεγμα

0EN(14) 2 ResSecs Αριθμός δεσμευμένων τομέων

10H (16) 1 FATcnt Αριθμός αντιγράφων FAT

11H (17) 2 RootSize Μέγιστος αριθμός στοιχείων Rdir

13H (19) 2 TotSecs Ο αριθμός των τομέων στον λογικό δίσκο,

εάν το μέγεθός του δεν υπερβαίνει τα 32 MB. αλλιώς 0000Н

15H (21) 1 Περιγραφέας πολυμέσων

16Н(22) 2 FATsize Μέγεθος FAT, τομείς

18H(24) 2 TrkSecs Αριθμός τομέων ανά κομμάτι

1AH(26) 2 HeadCnt Αριθμός επιφανειών εργασίας

1CH(28) 4 HidnSecs Αριθμός κρυφών τομέων

20Н (32) 4 Αριθμός τομέων στον λογικό δίσκο,

αν το μέγεθός του υπερβαίνει τα 32 MB

24H (36) 1 Τύπος λογικού δίσκου (UN - ευέλικτο,

80N - σκληρό)

25N (37) 1 Κράτηση

26Η (38) 1 Μαρκαδόρος με κωδικό 29Η

27N (39) 4 Αύξων αριθμός τόμου 1

2VN (43) 11 Ετικέτα τόμου

36H (54) 8 Όνομα συστήματος αρχείων

ZEN (62) Συστήματος Φορτωτή

1FEH (510) 2 Υπογραφή (λέξη AA55H)

1 Ένας τόμος είναι ένας ενιαίος λογικός χώρος διευθύνσεων. Ένας τόμος μπορεί να είναι μια κανονική λογική μονάδα δίσκου ή πολλαπλοί χώροι αποθήκευσης.

Αυτό το άρθρο αφορά συστήματα αρχείων . Κατά την εγκατάσταση των Windows, σας ζητά να επιλέξετε το σύστημα αρχείων στο διαμέρισμα όπου θα εγκατασταθεί και οι χρήστες υπολογιστών πρέπει να επιλέξουν από δύο επιλογές ΛΙΠΟΣή NTFS.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι χρήστες είναι ικανοποιημένοι γνωρίζοντας αυτό Το NTFS είναι "καλύτερο"και επιλέξτε αυτή την επιλογή.

Ωστόσο, μερικές φορές αναρωτιούνται και τι ακριβως ειναι καλυτερο?

Σε αυτό το άρθρο, θα προσπαθήσω να εξηγήσω τι είναι ένα σύστημα αρχείων, τι είναι, πώς διαφέρουν και ποιο πρέπει να χρησιμοποιηθεί.

Το άρθρο απλοποίησε ορισμένα από τα τεχνικά χαρακτηριστικά των συστημάτων αρχείων για μια πιο κατανοητή αντίληψη του υλικού.

Σύστημα αρχείωνείναι ένας τρόπος οργάνωσης δεδομένων σε μέσα αποθήκευσης. Το σύστημα αρχείων καθορίζει πού και πώς θα εγγραφούν τα αρχεία στα μέσα και παρέχει στο λειτουργικό σύστημα πρόσβαση σε αυτά τα αρχεία.

Στα σύγχρονα συστήματα αρχείων επιβάλλονται πρόσθετες απαιτήσεις: δυνατότητα κρυπτογράφησης αρχείων, έλεγχος πρόσβασης για αρχεία και πρόσθετα χαρακτηριστικά. Συνήθως το σύστημα αρχείων είναι γραμμένο στην αρχή του σκληρού δίσκου. ().

Από την άποψη του λειτουργικού συστήματος, ένας σκληρός δίσκος είναι ένα σύνολο συμπλεγμάτων.

σύμπλεγμαείναι μια περιοχή ενός δίσκου συγκεκριμένου μεγέθους για την αποθήκευση δεδομένων. Το ελάχιστο μέγεθος συμπλέγματος είναι 512 byte. Εφόσον χρησιμοποιείται το δυαδικό σύστημα αριθμών, τα μεγέθη των συστάδων είναι πολλαπλάσιο της δύναμης του δύο.

Ο χρήστης μπορεί μεταφορικά να φανταστεί έναν σκληρό δίσκο ως ένα καρό σημειωματάριο. Ένα κελί στη σελίδα είναι ένα σύμπλεγμα. Το σύστημα αρχείων είναι το περιεχόμενο του σημειωματάριου και το αρχείο είναι η λέξη.

Για σκληρούς δίσκους σε υπολογιστή, δύο συστήματα αρχείων είναι επί του παρόντος τα πιο κοινά: ΛΙΠΟΣή NTFS. Εμφανίστηκε για πρώτη φορά ΛΙΠΟΣ (FAT16), έπειτα FAT32, και μετά NTFS.

ΛΙΠΟΣ(FAT16) – είναι συντομογραφία του Πίνακας κατανομής αρχείων(σε μετάφραση Πίνακας κατανομής αρχείων).

Η δομή FAT αναπτύχθηκε από τους Bill Gates και Mark MacDonald το 1977. Χρησιμοποιήθηκε ως το κύριο σύστημα αρχείων στα λειτουργικά συστήματα DOS και Microsoft Windows (έως την έκδοση Windows ME).

Υπάρχουν τέσσερις εκδόσεις του FAT - FAT12, FAT16, FAT32Και exFAT. Διαφέρουν ως προς τον αριθμό των bit που έχουν εκχωρηθεί για την αποθήκευση του αριθμού συμπλέγματος.

FAT12χρησιμοποιείται κυρίως για δισκέτες, FAT16- για μικρούς δίσκους, και το νέο exFATκυρίως για μονάδες flash. Το μέγιστο μέγεθος συμπλέγματος που υποστηρίζεται από το FAT είναι 64 Kb. ()

FAT16παρουσιάστηκε για πρώτη φορά τον Νοέμβριο του 1987. Δείκτης 16 στο όνομα υποδηλώνει ότι χρησιμοποιούνται 16 bit για τον αριθμό συμπλέγματος. Ως αποτέλεσμα, το μέγιστο μέγεθος ενός διαμερίσματος δίσκου (τόμος) που μπορεί να υποστηρίξει αυτό το σύστημα είναι 4 GB.

Αργότερα, με την ανάπτυξη της τεχνολογίας και την εμφάνιση δίσκων με χωρητικότητα άνω των 4 GB, εμφανίστηκε ένα σύστημα αρχείων. FAT32. Χρησιμοποιεί διευθυνσιοδότηση συμπλέγματος 32-bit και παρουσιάστηκε με το Windows 95 OSR2 τον Αύγουστο του 1996. FAT32περιορισμένο σε μέγεθος όγκου στα 128 GB. Επίσης, αυτό το σύστημα μπορεί να υποστηρίξει μεγάλα ονόματα αρχείων. ().

NTFS(συντομογραφία ΝέοςτεχνολογίααρχείοΣύστημα - Σύστημα αρχείων νέας τεχνολογίας) είναι το τυπικό σύστημα αρχείων για την οικογένεια λειτουργικών συστημάτων Microsoft Windows NT.

Παρουσιάστηκε στις 27 Ιουλίου 1993 με τα Windows NT 3.1. Το NTFS βασίζεται στο σύστημα αρχείων HPFS (συντομογραφία υψηλόςΕκτέλεσηαρχείοΣύστημα - Σύστημα αρχείων υψηλής απόδοσης), το οποίο δημιουργήθηκε από τη Microsoft μαζί με την IBM για το λειτουργικό σύστημα OS / 2.

Κύρια χαρακτηριστικά του NTFS:ενσωματωμένες δυνατότητες περιορισμού της πρόσβασης σε δεδομένα για διαφορετικούς χρήστες και ομάδες χρηστών, καθώς και εκχώρηση ποσοστώσεων (περιορισμοί στο μέγιστο χώρο στο δίσκο που καταλαμβάνουν ορισμένοι χρήστες), η χρήση ενός συστήματος ημερολογίου για τη βελτίωση της αξιοπιστίας του συστήματος αρχείων .

Οι προδιαγραφές του συστήματος αρχείων είναι κλειστές. Συνήθως το μέγεθος του συμπλέγματος είναι 4Kb. Στην πράξη, δεν συνιστάται η δημιουργία τόμων μεγαλύτερων από 2 TB. Οι σκληροί δίσκοι μόλις έφτασαν σε αυτό το μέγεθος, ίσως στο μέλλον έχουμε ένα νέο σύστημα αρχείων. ().

Κατά την εγκατάσταση των Windows XP, σας ζητείται να διαμορφώσετε το δίσκο στο σύστημα ΛΙΠΟΣή NTFS. Αυτό σημαίνει FAT32.

Όλα τα συστήματα αρχείων είναι χτισμένα με βάση την αρχή: ένα σύμπλεγμα - ένα αρχείο. Εκείνοι. ένα σύμπλεγμα αποθηκεύει τα δεδομένα ενός μόνο αρχείου.

Η κύρια διαφορά για τον μέσο χρήστη μεταξύ αυτών των συστημάτων είναι το μέγεθος του συμπλέγματος. "Πριν από πολύ καιρό, όταν οι δίσκοι ήταν μικροί και τα αρχεία ήταν πολύ μικρά", ήταν πολύ αξιοσημείωτο.

Εξετάστε το παράδειγμα ενός τόμου σε δίσκο 120 GB και αρχείο 10 Kb.

Για FAT32το μέγεθος του συμπλέγματος θα είναι 32Kb και για NTFS- 4Kb.

ΣΕ FAT32ένα τέτοιο αρχείο θα καταλαμβάνει 1 σύμπλεγμα, αφήνοντας 32-10=22Kb αδιάθετου χώρου.

ΣΕ NTFSένα τέτοιο αρχείο θα καταλαμβάνει 3 συμπλέγματα, αφήνοντας 12-10=2Kb αδιάθετου χώρου.

Κατ' αναλογία με ένα σημειωματάριο, ένα σύμπλεγμα είναι ένα κελί. Και έχοντας βάλει μια τελεία σε ένα κελί, λογικά τα καταλαμβάνουμε όλα, αλλά στην πραγματικότητα υπάρχει πολύς ελεύθερος χώρος.

Έτσι, η μετάβαση από FAT32Προς την NTFSεπιτρέπει τη βέλτιστη χρήση του σκληρού δίσκου όταν υπάρχει μεγάλος αριθμός μικρών αρχείων στο σύστημα.

Το 2003, είχα μια μονάδα δίσκου 120 GB χωρισμένη σε τόμους 40 και 80 GB. Όταν άλλαξα από τα Windows 98 σε Windows XP και μετέτρεψα τη μονάδα δίσκου από FAT32 V NTFS, πήρα περίπου 1 GB ελεύθερου χώρου στο δίσκο. Τότε ήταν μια σημαντική «αύξηση».

Για να μάθετε ποιο σύστημα αρχείων χρησιμοποιείται στους τόμους σκληρού δίσκου του υπολογιστή σας, πρέπει να ανοίξετε το παράθυρο ιδιοτήτων τόμου και στην καρτέλα "Είναι κοινά"διαβάστε αυτά τα δεδομένα.

Ενταση ΗΧΟΥ- αυτό είναι συνώνυμο για ένα διαμέρισμα δίσκου, οι χρήστες συνήθως αποκαλούν τον τόμο "drive C", "drive D" κ.λπ. Ένα παράδειγμα φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:

Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται ευρέως δίσκοι χωρητικότητας 320 GB και άνω. Επομένως, συνιστώ τη χρήση του συστήματος NTFSγια βέλτιστη χρήση του χώρου στο δίσκο.

Επίσης, εάν υπάρχουν πολλοί χρήστες σε έναν υπολογιστή, το NTFS σάς επιτρέπει να ρυθμίσετε την πρόσβαση στα αρχεία με τέτοιο τρόπο ώστε διαφορετικοί χρήστες να μην μπορούν να διαβάσουν και να τροποποιήσουν αρχεία άλλων χρηστών.

Σε οργανισμούς, όταν εργάζονται σε ένα τοπικό δίκτυο, οι διαχειριστές συστήματος χρησιμοποιούν άλλες δυνατότητες του NTFS.

Εάν ενδιαφέρεστε να οργανώσετε την πρόσβαση σε αρχεία για πολλούς χρήστες σε έναν υπολογιστή, τότε τα ακόλουθα άρθρα θα το περιγράψουν λεπτομερώς.

Κατά τη σύνταξη του άρθρου χρησιμοποιήθηκαν υλικά από τους ιστότοπους en.wikipedia.org

Συντάκτης άρθρου: Μαξίμ Τελπάρι
Χρήστης Η/Υ με 15ετή εμπειρία. Ειδικός υποστήριξης του μαθήματος βίντεο "Confident PC User", αφού μελετήσετε το οποίο θα μάθετε πώς να συναρμολογείτε έναν υπολογιστή, να εγκαταστήσετε Windows XP και προγράμματα οδήγησης, να επαναφέρετε το σύστημα, να εργαστείτε σε προγράμματα και πολλά άλλα.

Κερδίστε χρήματα σε αυτό το άρθρο!
Εγγραφείτε για ένα πρόγραμμα συνεργατών. Αντικαταστήστε τον σύνδεσμο του μαθήματος στο άρθρο με τον σύνδεσμο συνεργάτη σας. Προσθέστε ένα άρθρο στον ιστότοπό σας. Μπορείτε να πάρετε μια επανεκτύπωση.

Υλικό για κριτική διάλεξη Νο. 33

για φοιτητές της ειδικότητας

«Λογισμικό Πληροφορικής»

Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος ΤΠΕ, Ph.D. Livak E.N.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΑΡΧΕΙΩΝ

Βασικές έννοιες, γεγονότα

Ραντεβού. Χαρακτηριστικά των συστημάτων αρχείωνΛίπος,VFAT,FAT32,hpfs,NTFS. Συστήματα αρχείων OS UNIX (s5, ufs), OS Linux Ext2FS Περιοχές συστήματος του δίσκου (διαμέρισμα, τόμος). Αρχές τοποθέτησης αρχείων και αποθήκευσης πληροφοριών σχετικά με τη θέση των αρχείων. Οργάνωση καταλόγου. Περιορισμός της πρόσβασης σε αρχεία και καταλόγους.

Δεξιότητες

Χρήση γνώσεων σχετικά με τη δομή του συστήματος αρχείων για την προστασία και την επαναφορά πληροφοριών υπολογιστή (αρχεία και καταλόγους). Οργάνωση ελέγχου πρόσβασης σε αρχεία.

συστήματα αρχείων. Δομή συστήματος αρχείων

Τα δεδομένα αποθηκεύονται στο δίσκο ως αρχεία. 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 ένα μέσο αποθήκευσης.

Ετσι, σύστημα αρχείων είναι ένα σύνολο προδιαγραφών και το σχετικό λογισμικό που είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία, την καταστροφή, την οργάνωση, την ανάγνωση, τη γραφή, την τροποποίηση και τη μετακίνηση πληροφοριών αρχείων, καθώς και 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 του συστήματος διαχείρισης αρχείων

· Όλα τα προγράμματα επεξεργασίας συστήματος συνδέονται σύμφωνα με τα δεδομένα.

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

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

Ορισμένα λειτουργικά συστήματα μπορεί να έχουν πολλαπλά συστήματα διαχείρισης αρχείων, επιτρέποντάς τους να λειτουργούν με πολλά συστήματα αρχείων.

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

Ο όρος "σύστημα αρχείων" ορίζει τις αρχές για την πρόσβαση 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 δημιουργήθηκε.

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

Εξετάστε τη δομή αυτών των συστημάτων αρχείων.

Στο σύστημα αρχείων ΛΙΠΟΣ Ο χώρος στο δίσκο οποιασδήποτε λογικής μονάδας δίσκου χωρίζεται σε δύο περιοχές:

περιοχή συστήματος και

την περιοχή δεδομένων.

Περιοχή συστήματος δημιουργείται και αρχικοποιείται κατά τη μορφοποίηση και στη συνέχεια ενημερώνεται κατά τον χειρισμό της δομής του αρχείου.

Η περιοχή του συστήματος αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

Ένας τομέας εκκίνησης που περιέχει μια εγγραφή εκκίνησης (εγγραφή εκκίνησης).

Δεσμευμένοι τομείς (μπορεί να μην είναι).

πίνακες κατανομής αρχείων (FAT, Πίνακας κατανομής αρχείων);

Κατάλογος ρίζας (ROOT).

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

Περιοχή δεδομένων περιέχει αρχεία και καταλόγους που εξαρτώνται από τη ρίζα.

Η περιοχή δεδομένων χωρίζεται στα λεγόμενα clusters. Ένα σύμπλεγμα είναι ένας ή περισσότεροι συνεχόμενοι τομείς μιας περιοχής δεδομένων. Από την άλλη πλευρά, ένα σύμπλεγμα είναι η μικρότερη διευθυνσιοδοτούμενη μονάδα χώρου στο δίσκο 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 παρέχονται σε αυτό το αρχείο.

Ο διαχωρισμός μιας περιοχής δεδομένων σε συμπλέγματα αντί της χρήσης τομέων σάς επιτρέπει:

· Μειώστε το μέγεθος του πίνακα FAT.

Μειώστε τον κατακερματισμό των αρχείων

Μειώνει το μήκος των αλυσίδων αρχείων Þ επιταχύνετε 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 είναι κακό σύμπλεγμα.

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

· 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 που διαδέχονται το ένα το άλλο. Όταν το πρώτο αντίγραφο του πίνακα καταστρέφεται, χρησιμοποιείται το δεύτερο.

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

Το κύριο μειονέκτημα του FAT είναι ο αργός χειρισμός αρχείων. Κατά τη δημιουργία ενός αρχείου, ο κανόνας λειτουργεί - επιλέγεται το πρώτο ελεύθερο σύμπλεγμα. Αυτό οδηγεί σε κατακερματισμό του δίσκου και πολύπλοκες αλυσίδες αρχείων. Εξ ου και η επιβράδυνση στην εργασία με αρχεία.

Για να προβάλετε 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 λογικός δίσκος έχει τον δικό του ριζικό κατάλογο (ROOT, Αγγλικά - root).

Κατάλογος ρίζας περιγράφει αρχεία και άλλους καταλόγους. Το στοιχείο καταλόγου είναι ένας περιγραφέας αρχείου (περιγραφέας).

Ο περιγραφέας κάθε αρχείου και καταλόγου το περιλαμβάνει

· Ονομα

· επέκταση

ημερομηνία δημιουργίας ή τελευταίας τροποποίησης

χρόνο δημιουργίας ή τελευταίας τροποποίησης

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

μήκος αρχείου (για κατάλογο - 0)

ένα δεσμευμένο πεδίο που δεν χρησιμοποιείται

· Ο αριθμός του πρώτου συμπλέγματος στην αλυσίδα των συμπλεγμάτων που έχει εκχωρηθεί στο αρχείο ή τον κατάλογο. Έχοντας λάβει αυτόν τον αριθμό, το λειτουργικό σύστημα, αναφερόμενο στον πίνακα FAT, θα ανακαλύψει επίσης όλους τους άλλους αριθμούς συμπλεγμάτων αρχείων.

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

Για να προβάλετε και να επεξεργαστείτε τον 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 αρχείων σε προστατευμένη λειτουργία.

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 η ίδια δομή δεδομένων (FAT) χρησιμοποιείται στο δίσκο. Εκείνοι. φά μορφή πίνακαΤο VFAT είναι το ίδιο, όπως ακριβώς και 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 για ομαδοποίηση με μεγάλα λογικά μεγέθη δίσκου και περιορισμοί 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 εντελώς ανεξάρτητο σύστημα αρχείων 32-bit.

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

Το FAT 32 χρησιμοποιείται επί του παρόντος σε Windows 98 και Windows ME.

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

1. Πολύ πιο αποτελεσματική χρήση του χώρου στο δίσκο λόγω του γεγονότος ότι χρησιμοποιεί μικρότερα clusters (4 KB) - υπολογίζεται ότι εξοικονομεί έως και 15%.

2. Διαθέτει εκτεταμένη εγγραφή εκκίνησης που σας επιτρέπει να δημιουργείτε αντίγραφα κρίσιμων δομών δεδομένων Þ αυξάνει την αντίσταση του δίσκου σε παραβιάσεις των δομών 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 αυθαίρετη θέση Þ καταργεί το όριο στο μέγεθος του ριζικού καταλόγου (512 στοιχεία, αφού το ROOT υποτίθεται ότι καταλάμβανε ένα σύμπλεγμα).

5. Βελτιωμένη δομή ριζικού καταλόγου

Εμφανίστηκαν πρόσθετα πεδία, για παράδειγμα, χρόνος δημιουργίας, ημερομηνία δημιουργίας, ημερομηνία τελευταίας πρόσβασης, άθροισμα ελέγχου

Υπάρχουν ακόμη πολλοί περιγραφείς 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 τοποθέτησης αρχείων σε 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 στο HPFS δεν εκχωρείται από 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 τακτοποίηση αρχείων σε τόσο μικρά μπλοκ επιτρέπει χρησιμοποιήστε το χώρο στο δίσκο πιο αποτελεσματικά, δεδομένου ότι ο ελεύθερος χώρος είναι κατά μέσο όρο μόνο (μισός τομέας) 256 byte ανά αρχείο. Θυμηθείτε ότι όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του συμπλέγματος, τόσο περισσότερος χώρος στο δίσκο σπαταλιέται.

Το σύστημα HPFS επιδιώκει 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 των κεφαλών εγγραφής/ανάγνωσηςμονάδα σκληρού δίσκου και καθυστέρηση (καθυστέρηση μεταξύ της θέσης της κεφαλής ανάγνωσης/εγγραφής στο σωστό κομμάτι). Θυμηθείτε ότι σε ένα αρχείο FAT, το πρώτο ελεύθερο σύμπλεγμα απλώς εκχωρείται.

Εκτάσεις(έκταση) - θραύσματα αρχείου που βρίσκονται σε παρακείμενους τομείς δίσκου. Ένα αρχείο έχει τουλάχιστον μία έκταση εάν δεν είναι κατακερματισμένη και περισσότερες από μία έκταση 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 καταλόγων), κάτι που είναι απαραίτητο βελτιώνει την παραγωγικότητα HPFS (έναντι FAT).

Το HPFS παρέχει ειδικά εκτεταμένα χαρακτηριστικά αρχείου που επιτρέπουν διαχείριση 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 τη μοναδική του γραφική εικόνα (εικονίδιο), περιγραφή αρχείου, σχόλιο, πληροφορίες σχετικά με τον κάτοχο του αρχείου κ.λπ.

C HPFS Partition Structure

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

μπλοκ εκκίνησης (μπλοκ εκκίνησης),

πρόσθετο μπλοκ (σούπερ μπλοκ) και

Ανταλλακτικό (εφεδρικό) μπλοκ (εφεδρικό μπλοκ).

Καταλαμβάνουν 18 τομείς.

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

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

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

Συγκρίνω μεΛΙΠΟΣ. Υπάρχει μόνο ένα "bitmap" 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 του σκληρού δίσκου που ο δίσκος HPFS χωρίζεται σε λωρίδες.

Σκεφτείτε μπλοκ ελέγχου.

Μπλοκ εκκίνησης (μπόταΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ)

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

Το αρχείο βρίσκει το Bootstrap 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 ένα αρχείο CONFIG. SYS φορτώνει όλες τις άλλες απαραίτητες μονάδες προγράμματος και μπλοκ δεδομένων στη μνήμη.

Το μπλοκ εκκίνησης βρίσκεται στους τομείς 0 έως 15.

ΣούπερΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ(σούπερ μπλοκ)

Περιέχει

Ένας 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 κακών μπλοκ (κατάλογος κακών μπλοκ). Όταν το σύστημα εντοπίσει ένα κατεστραμμένο μπλοκ, προστίθεται σε αυτήν τη λίστα και δεν χρησιμοποιείται πλέον για αποθήκευση πληροφοριών.

ένας δείκτης σε μια ομάδα καταλόγων (ζώνη καταλόγου),

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

· την ημερομηνία του τελευταίου ελέγχου του διαμερίσματος από το πρόγραμμα CHKDSK.

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

Το Super block τοποθετείται στον 16ο τομέα.

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).

μια σειρά από σημαίες και περιγραφείς συστήματος.

Αυτό το μπλοκ βρίσκεται στον τομέα 17 του δίσκου.

Το εφεδρικό μπλοκ παρέχει υψηλή ανοχή σφαλμάτων του συστήματος αρχείων HPFS και σας επιτρέπει να ανακτήσετε κατεστραμμένα δεδομένα στο δίσκο.

Η αρχή της τοποθέτησης αρχείων

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

Για τη μείωση του χρόνου τοποθέτησης των κεφαλών ανάγνωσης/εγγραφής του σκληρού δίσκου, το σύστημα HPFS αναζητά

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 μεγαλώνουν.

Αρχές αποθήκευσης πληροφοριών σχετικά με τη θέση των αρχείων

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 του αρχείου και τα εκτεταμένα χαρακτηριστικά του.

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

μήκος,

τους πρώτους 15 χαρακτήρες του ονόματος αρχείου,

Ειδικές πληροφορίες σέρβις

Στατιστικά στοιχεία πρόσβασης σε αρχεία

Εκτεταμένα χαρακτηριστικά αρχείου

μια λίστα δικαιωμάτων πρόσβασης (ή μόνο ένα 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.

συσχετιστικές πληροφορίες σχετικά με τη θέση και την υπαγωγή του αρχείου κ.λπ.

Εάν το αρχείο είναι συνεχές, 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 το αρχείο είναι κατακερματισμένο, τότε η θέση των εκτάσεών του περιγράφεται στον κόμβο αρχείου με 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, κατ' αναλογία με ένα μπλοκ δέντρου καταλόγου, σε άλλα μπλοκ εκχώρησης.

Δομή και τοποθέτηση καταλόγων

Χρησιμοποιείται για την αποθήκευση καταλόγων. ρίγα στο κέντρο του δίσκου.

Αυτή η λωρίδα ονομάζεται Ευρετήριοζώνη.

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

Η θέση αυτής της δομής πληροφοριών στη μέση του δίσκου μειώνει σημαντικά τον μέσο χρόνο τοποθέτησης των κεφαλών ανάγνωσης/εγγραφής.

Ωστόσο, μια σημαντικά μεγαλύτερη συμβολή (σε σύγκριση με την τοποθέτηση της ζώνης καταλόγου στη μέση ενός λογικού δίσκου) στην απόδοση του HPFS προέρχεται από 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, όχι ειδικά διατεταγμένη, 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 με αλφαβητική σειρά.

Κάθε καταχώρηση στο δέντρο περιέχει

ιδιότητες αρχείου,

έναν δείκτη 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

Το μήκος του ονόματος αρχείου

το ίδιο το όνομα

και άλλες πληροφορίες.

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

Το μέγεθος καθενός από τα μπλοκ ως προς τα οποία εκχωρούνται οι κατάλογοι στην τρέχουσα υλοποίηση του HPFS είναι 2 KB. Το μέγεθος μιας εγγραφής που περιγράφει ένα αρχείο εξαρτάται από το μέγεθος του ονόματος του αρχείου. Εάν το όνομα είναι 13 byte (για μορφή 8,3), τότε ένα μπλοκ 2K μπορεί να χωρέσει έως και 40 περιγραφείς αρχείων. Τα μπλοκ συνδέονται μεταξύ τους μέσω μιας λίστας.

Προβλήματα

Κατά τη μετονομασία αρχείων, μπορεί να προκύψει μια λεγόμενη επανεξισορρόπηση του δέντρου. Η δημιουργία ενός αρχείου, η μετονομασία ή η διαγραφή του μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα μπλοκ καταλόγων. Στην πραγματικότητα, η 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 ενδέχεται να απαιτεί εκχώρηση πρόσθετων μπλοκ σε έναν πλήρη δίσκο. Ένας δείκτης σε αυτήν την ομάδα ελεύθερων μπλοκ αποθηκεύεται σε ένα SpareBlock,

Πώς τοποθετούνται αρχεία και κατάλογοι στο δίσκοHPFS:

· Οι πληροφορίες σχετικά με τη θέση των αρχείων διασκορπίζονται σε όλο το δίσκο, ενώ οι εγγραφές κάθε συγκεκριμένου αρχείου τοποθετούνται (αν είναι δυνατόν) σε παρακείμενους τομείς και κοντά στα δεδομένα της θέσης τους.

Οι κατάλογοι τοποθετούνται 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 τα μέσα για τη διόρθωση σφαλμάτων που προκύπτουν κατά την εγγραφή πληροφοριών στο δίσκο. Το σύστημα HPFS χρησιμοποιεί μηχανισμός αντικατάστασης έκτακτης ανάγκης ( επείγουσα επιδιόρθωση).

Εάν το σύστημα αρχείων HPFS αντιμετωπίσει πρόβλημα κατά την εγγραφή δεδομένων στο δίσκο, εμφανίζει ένα κατάλληλο μήνυμα σφάλματος. Στη συνέχεια, το HPFS αποθηκεύει τις πληροφορίες που θα έπρεπε να είχαν γραφτεί στον κακό τομέα σε έναν από τους εφεδρικούς τομείς που έχουν δεσμευτεί εκ των προτέρων για αυτήν την περίπτωση. 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 σε αυτό. 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.

Αφού αντικατασταθεί ο κατεστραμμένος τομέας με έναν εφεδρικό, η κάρτα αντικατάστασης 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 καυτό εφεδρικό χάρτη 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, αλλά 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, Τα διαμερίσματα NTFS είναι προσβάσιμα μόνο απευθείας απόWindowsNT,αν και υπάρχουν αντίστοιχες υλοποιήσεις συστημάτων διαχείρισης αρχείων για μια σειρά λειτουργικών συστημάτων για την ανάγνωση αρχείων από τόμους NTFS.

Ωστόσο, δεν υπάρχουν ακόμη 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 χαρακτηριστικάNTFS

Η εργασία σε μεγάλους δίσκους είναι αποτελεσματική (πολύ πιο αποτελεσματική 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 ένας 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 παρουσιάζονται σε Unicode - μια αναπαράσταση 16-bit, η οποία δίνει 65535 διαφορετικούς χαρακτήρες. Το μέγιστο μήκος ενός ονόματος αρχείου σε NTFS είναι 255 χαρακτήρες.

· Το NTFS διαθέτει επίσης ενσωματωμένα εργαλεία συμπίεσης που μπορείτε να εφαρμόσετε σε μεμονωμένα αρχεία, ολόκληρους καταλόγους, ακόμη και τόμους (και στη συνέχεια να τα ακυρώσετε ή να τα εκχωρήσετε κατά την κρίση σας).

Δομή τόμου με σύστημα αρχείων NTFS

Ένα διαμέρισμα NTFS ονομάζεται τόμος. Τα μέγιστα δυνατά μεγέθη τόμου (και μεγέθη αρχείων) είναι 16 Ebyte (2 exabyte**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 2 ή 4 KB.

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

Το πρώτο 12% του δίσκου προορίζεται για τη λεγόμενη ζώνη MFT - τον χώρο που μπορεί να καταλάβει, αυξανόμενος σε μέγεθος, από την 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 όγκου είναι συνηθισμένος χώρος αποθήκευσης αρχείων.

MFT (κύριοςαρχείοτραπέζι-κοινός 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 μιας καταχώρησης MFT (τουλάχιστον 1 KB και μέγιστο 4 KB) προσδιορίζεται κατά τη μορφοποίηση τόμου.

Κάθε καταχώρηση αντιστοιχεί σε ένα αρχείο.

Οι πρώτες 16 καταχωρήσεις έχουν χαρακτήρα υπηρεσίας και δεν είναι διαθέσιμες στο λειτουργικό σύστημα - ονομάζονται 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 των ίδιων 16 εγγραφών φυλάσσεται στη μέση του τόμου για ασφάλεια.

Τα υπόλοιπα μέρη του αρχείου MFT μπορούν να βρίσκονται, όπως κάθε άλλο αρχείο, σε αυθαίρετα σημεία του δίσκου.

Τα μετα-αρχεία έχουν χαρακτήρα υπηρεσίας - καθένα από αυτά είναι υπεύθυνο για κάποια πτυχή του συστήματος. Τα μετα-αρχεία βρίσκονται στον ριζικό κατάλογο ενός τόμου NTFS. Όλα ξεκινούν με τον χαρακτήρα του ονόματος "$", αν και είναι δύσκολο να λάβετε πληροφορίες σχετικά με αυτά χρησιμοποιώντας τυπικά εργαλεία. 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 σε έναν 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 γράφονται Unicode (που είναι 65 χιλιάδες διαφορετικοί χαρακτήρες) 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 λείπει μία εγγραφή MFT για τις πληροφορίες, τότε χρησιμοποιούνται πολλές εγγραφές, και όχι απαραίτητα στη σειρά.

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

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

τον αριθμό αρχείου που αντιστοιχεί στον αριθμό εγγραφής στο MFT,

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

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

Μία από τις ροές είναι τα δεδομένα του 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, μια άλλη ροή μπορεί να «κολληθεί» σε ένα αρχείο γράφοντας οποιαδήποτε δεδομένα σε αυτό.

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

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

Το αρχείο καταλόγου χωρίζεται σε μπλοκ, καθένα από τα οποία περιέχει

· όνομα αρχείου,

βασικά χαρακτηριστικά και

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

Η εσωτερική δομή καταλόγου είναι ένα δυαδικό δέντρο όπως στο HPFS.

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

Το σύστημα αρχείων NTFS υποστηρίζει το μοντέλο αντικειμένου ασφαλείας NT: Το NTFS αντιμετωπίζει τους καταλόγους και τα αρχεία ως ετερογενή αντικείμενα 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 τον λογαριασμό χρήστη και τις ομάδες στις οποίες ανήκει ο χρήστης. Κάθε φορά που ένας χρήστης αποκτά πρόσβαση σε ένα αντικείμενο συστήματος αρχείων, τα δικαιώματά του ελέγχονται με τη λίστα δικαιωμάτων του αντικειμένου. Εάν ο χρήστης έχει επαρκές επίπεδο δικαιωμάτων, το αίτημά του ικανοποιείται. διαφορετικά, το αίτημα απορρίπτεται. Αυτό το μοντέλο ασφαλείας ισχύει τόσο για την τοπική σύνδεση χρήστη σε μηχανές NT όσο και για αιτήματα απομακρυσμένου δικτύου.

Το NTFS έχει επίσης ορισμένες δυνατότητες αυτοίασης. Το NTFS υποστηρίζει διάφορους μηχανισμούς για τον έλεγχο της ακεραιότητας του συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της καταγραφής συναλλαγών, που σας επιτρέπει να αναπαράγετε τις λειτουργίες εγγραφής αρχείων σε ένα ειδικό αρχείο καταγραφής συστήματος.

Στο ημερολόγιολειτουργίες αρχείων, το σύστημα διαχείρισης αρχείων καταγράφει τις αλλαγές που πραγματοποιούνται σε ένα ειδικό αρχείο υπηρεσίας. Στην αρχή της λειτουργίας που σχετίζεται με την αλλαγή της δομής του αρχείου, γίνεται ένα αντίστοιχο σημάδι. Εάν παρουσιαστεί οποιαδήποτε αποτυχία κατά τη διάρκεια εργασιών σε αρχεία, τότε η αναφερόμενη ένδειξη έναρξης λειτουργίας παραμένει ως ελλιπής. Εάν πραγματοποιήσετε έλεγχο ακεραιότητας συστήματος αρχείων μετά την επανεκκίνηση του μηχανήματος, αυτές οι εκκρεμείς λειτουργίες θα αναιρεθούν και τα αρχεία θα αποκατασταθούν στην αρχική τους κατάσταση. Εάν η λειτουργία αλλαγής δεδομένων σε αρχεία έχει ολοκληρωθεί κανονικά, τότε η λειτουργία επισημαίνεται ως ολοκληρωμένη σε αυτό το ίδιο το αρχείο υπηρεσίας υποστήριξης καταγραφής.

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

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

σύστημα αρχείων OS UNIX

Στον κόσμο του UNIX, υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη συστημάτων αρχείων με τη δική τους δομή εξωτερικής μνήμης. Τα πιο γνωστά είναι το παραδοσιακό σύστημα αρχείων UNIX System V (s5) και το σύστημα αρχείων της οικογένειας UNIX BSD (ufs).

Σκεφτείτε το 5.

Ένα αρχείο UNIX είναι ένα σύνολο χαρακτήρων τυχαίας πρόσβασης.

Το αρχείο έχει μια δομή που του επιβάλλει ο χρήστης.

Το σύστημα αρχείων 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 είναι δέντρο. Το γεγονός είναι ότι το σύστημα έχει τη δυνατότητα να σπάσει την ιεραρχία 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 όταν το σύστημα αρχείων έχει διαμορφωθεί με την εντολή mkfs και μπορεί να οριστεί σε 512, 1024, 2048, 4096 ή 8192 byte.

Μετράμε κατά 512 byte (μέγεθος τομέα).

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

μπλοκ φόρτωσης?

έλεγχος superblock?

συστοιχία i-nodes?

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 μιας ομάδας κυλίνδρων

Μπλοκ εκκίνησης

Το μπλοκ βρίσκεται στο μπλοκ #0. (Θυμηθείτε ότι η θέση αυτού του μπλοκ στο μηδέν μπλοκ συσκευών συστήματος καθορίζεται από το υλικό, καθώς ο φορτωτής υλικού αναφέρεται πάντα στο μηδέν μπλοκ συσκευών συστήματος. Αυτό είναι το τελευταίο στοιχείο του συστήματος αρχείων που εξαρτάται από το υλικό.)

Το μπλοκ εκκίνησης περιέχει ένα πρόγραμμα spinup 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. Στα δευτερεύοντα 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 παρακάτω πληροφορίες

τον αριθμό των i-nodes (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 αποθηκεύεται στο superblock.

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

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

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

· το τελευταίο στοιχείο (#49) περιέχει έναν δείκτη σε ένα ελεύθερο στοιχείο στον πίνακα.

Εάν κάποια διεργασία χρειάζεται ένα ελεύθερο μπλοκ για την επέκταση αρχείου, τότε το σύστημα επιλέγει ένα στοιχείο του πίνακα από τον δείκτη (στο ελεύθερο στοιχείο) και το μπλοκ με τον αριθμό που είναι αποθηκευμένος σε αυτό το στοιχείο παρέχεται στο αρχείο. Εάν το αρχείο μειωθεί, τότε οι απελευθερωμένοι 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 απελευθερώνουμε 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 η τιμή του δείκτη προς το ελεύθερο στοιχείο μηδενίζεται, και στο μηδενικό στοιχείο του πίνακα, που βρίσκεται στο superblock, γράφεται ο αριθμός του μπλοκ που έχει επιλέξει το σύστημα για να αντιγράψει τα περιεχόμενα του πίνακα. Σε αυτό το σημείο, δημιουργείται ένα νέο στοιχείο της λίστας των ελεύθερων μπλοκ (το καθένα με 50 στοιχεία).

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

Λίστα με δωρεάνi-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 (απελευθέρωση και 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, τότε 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 αυξημένη ανθεκτικότητα

Περιοχή Inode

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

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

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

Χαρακτηριστικά (άδειες) - 10

Αναγνωριστικό κατόχου αρχείου

Το αναγνωριστικό της ομάδας στην οποία ανήκει το αρχείο

Χρόνος δημιουργίας αρχείου

Χρόνος τροποποίησης αρχείου

Την τελευταία φορά που έγινε πρόσβαση στο αρχείο

Μήκος αρχείου

Ο αριθμός των συνδέσμων προς το δεδομένο i-node από διαφορετικούς καταλόγους

Διευθύνσεις μπλοκ αρχείων

!Σημείωση. Δεν υπάρχει όνομα αρχείου εδώ

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στον τρόπο οργάνωσης του. διευθυνσιοδότηση μπλοκ, το οποίο περιέχει το αρχείο. Έτσι, στο πεδίο με τις διευθύνσεις βρίσκονται οι 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 τα μπλοκ του συγκεκριμένου αρχείου. Σε περίπτωση που 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 του συστήματος αρχείων. Και αν το αρχείο είναι ακόμη μεγαλύτερο, τότε χρησιμοποιείται το 13ο στοιχείο - όπου το βάθος ένθεσης της λίστας αυξάνεται κατά ένα ακόμη.

Έτσι, μπορούμε να πάρουμε ένα αρχείο μεγέθους (10+128+128 2 +128 3)*512.

Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί με την ακόλουθη μορφή:

Διεύθυνση του 1ου μπλοκ αρχείου

Διεύθυνση του 2ου μπλοκ αρχείου

Διεύθυνση του 10ου μπλοκ αρχείου

Έμμεση διεύθυνση μπλοκ (μπλοκ με 256 μπλοκ διευθύνσεις)

Διεύθυνση αποκλεισμού 2ης έμμεσης διευθυνσιοδότησης (μπλοκ με 256 μπλοκ διευθύνσεων με διευθύνσεις)

Διεύθυνση αποκλεισμού της 3ης 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.

Το λειτουργικό σύστημα Unix χρησιμοποιεί τριών επιπέδων ιεραρχία των χρηστών:

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) Ο 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 τίποτα).

τα 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 και όλα τα άλλα μέλη της ομάδας μπορούν ελεύθερα να διαβάσουν από αυτό το αρχείο.

όλους τους άλλους χρήστες του συστήματος·

Σύμφωνα με αυτές τις τρεις κατηγορίες, ρυθμίζονται τρεις ενέργειες: η ανάγνωση από ένα αρχείο, η εγγραφή σε ένα αρχείο και η εκτέλεση ενός αρχείου (στο σύστημα Mnemonics R, W, X, αντίστοιχα). Σε κάθε αρχείο, αυτές οι τρεις κατηγορίες ορίζουν ποιος χρήστης μπορεί να διαβάσει, ποιος να γράψει και ποιος μπορεί να το εκτελέσει ως διεργασία.

Οργάνωση καταλόγου

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

Το στοιχείο καταλόγου αποτελείται από δύο πεδία:

1) τον αριθμό του i-node (σειριακός αριθμός στη συστοιχία των i-node) και

2) όνομα αρχείου:

Κάθε κατάλογος περιέχει δύο ειδικά ονόματα: '.' - ο ίδιος ο κατάλογος. Το ".." είναι ο γονικός κατάλογος.

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

Γενικά, ένας κατάλογος μπορεί να έχει καταχωρήσεις που αναφέρονται στον ίδιο i-node περισσότερες από μία φορές, αλλά ένας κατάλογος δεν μπορεί να έχει καταχωρήσεις με το ίδιο όνομα. Δηλαδή, ένας αυθαίρετος αριθμός ονομάτων μπορεί να συσχετιστεί με τα περιεχόμενα ενός αρχείου. Ονομάζεται δεσμευτικός. 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 αφαιρεθεί ο τελευταίος σύνδεσμος που δείχνει σε αυτό.

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 i-node του αρχείου,

3. με αριθμό βρίσκει το 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 κατά 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 αριθμό 1. Ο συνολικός αριθμός μπλοκ σε έναν δίσκο (σε ένα διαμέρισμα δίσκου) είναι ένας διαιρέτης του μεγέθους 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 (με εξαίρεση 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 πολλών αντιγράφων του superblock εξηγείται από την εξαιρετική σημασία αυτού του στοιχείου του συστήματος αρχείων. Τα διπλότυπα Superblock χρησιμοποιούνται κατά την ανάκτηση ενός συστήματος αρχείων μετά από σφάλματα.

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 στο 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, όταν απενεργοποιείτε το σύστημα, το superblock πρέπει να είναι γραμμένο στο δίσκο, κάτι που δεν σας επιτρέπει να απενεργοποιήσετε τον υπολογιστή απλά κλείνοντας την τροφοδοσία. Διαφορετικά, κατά την επόμενη εκκίνηση, οι πληροφορίες που είναι γραμμένες στο superblock δεν θα αντιστοιχούν στην πραγματική κατάσταση του συστήματος αρχείων.

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

Η διεύθυνση του μπλοκ που περιέχει το bitmap του μπλοκ της δεδομένης ομάδας.

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

Η 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.

Αριθμός inode σε αυτήν την ομάδα που είναι κατάλογοι

και άλλα στοιχεία.

Οι πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στην περιγραφή της ομάδας χρησιμοποιούνται για την εύρεση των bitmaps μπλοκ και inode και του πίνακα inode.

Σύστημα αρχείωνΕξωτ 2 χαρακτηρίζεται από:

• ιεραρχική δομή,
• συντονισμένη επεξεργασία συστοιχιών δεδομένων,
• δυναμική επέκταση αρχείου,
• προστασία των πληροφοριών σε αρχεία,
• αντιμετωπίζοντας τα περιφερειακά (όπως τερματικά και μονάδες ταινίας) ως αρχεία.

Εσωτερική αναπαράσταση αρχείων

Κάθε αρχείο σε ένα σύστημα Ext 2 έχει ένα μοναδικό ευρετήριο. Το ευρετήριο περιέχει τις πληροφορίες που χρειάζεται οποιαδήποτε διεργασία για πρόσβαση στο αρχείο. Επεξεργάζεται πρόσβαση στα αρχεία χρησιμοποιώντας ένα καλά καθορισμένο σύνολο κλήσεων συστήματος και αναγνωρίζει το αρχείο με μια συμβολοσειρά χαρακτήρων που λειτουργεί ως το όνομα διαδρομής του αρχείου. Κάθε σύνθετο όνομα προσδιορίζει μοναδικά ένα αρχείο, λόγω του οποίου ο πυρήνας του συστήματος μετατρέπει αυτό το όνομα σε ευρετήριο αρχείου.Το ευρετήριο περιλαμβάνει έναν πίνακα διευθύνσεων όπου βρίσκονται οι πληροφορίες του αρχείου στο δίσκο. Δεδομένου ότι κάθε μπλοκ στο δίσκο αντιμετωπίζεται από τον αριθμό του, αυτός ο πίνακας αποθηκεύει μια συλλογή αριθμών μπλοκ δίσκων. Για να αυξήσει την ευελιξία, ο πυρήνας προσαρτά ένα μπλοκ τη φορά σε ένα αρχείο, επιτρέποντας στις πληροφορίες του αρχείου να διασκορπίζονται σε όλο το σύστημα αρχείων. Αλλά μια τέτοια διάταξη περιπλέκει το έργο της εύρεσης 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 τακτικό του αριθμό - το ευρετήριο του αρχείου. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των αρχείων που μπορούν να δημιουργηθούν στο σύστημα αρχείων περιορίζεται από τον αριθμό των inodes, ο οποίος είτε ορίζεται ρητά όταν δημιουργείται το σύστημα αρχείων είτε υπολογίζεται από το φυσικό μέγεθος του διαμερίσματος του δίσκου. Τα inodes υπάρχουν σε στατική μορφή στο δίσκο και ο πυρήνας τα διαβάζει στη μνήμη πριν εργαστεί μαζί τους.

Το αρχείο inode περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες:

- Ο τύπος και τα δικαιώματα αυτού του αρχείου.

Αναγνωριστικό κατόχου αρχείου (Owner Uid).

Μέγεθος αρχείου σε byte.

Η ώρα της τελευταίας πρόσβασης στο αρχείο (Χρόνος πρόσβασης).

Χρόνος δημιουργίας αρχείου.

Η ώρα τροποποίησης του αρχείου τελευταία.

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

κατάλογο 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 διευθύνσεων. 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 για να διασφαλιστεί 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, αυτό 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 θα κληρονομήσουν αυτά τα χαρακτηριστικά.

Κατά τη διάρκεια της προσάρτησης συστήματος, μπορούν να οριστούν ορισμένες λειτουργίες 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, δημιουργούνται αρχεία με το ίδιο αναγνωριστικό ομάδας με τον γονικό κατάλογο. Τα χαρακτηριστικά του System V είναι κάπως πιο περίπλοκα. Εάν έχει οριστεί το bit setgid ενός καταλόγου, τότε τα δημιουργημένα αρχεία κληρονομούν το αναγνωριστικό ομάδας 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 (περιγραφείς ευρετηρίου, μπλοκ bit, έμμεσα μπλοκ και μπλοκ καταλόγου) θα εγγράφονται στο δίσκο συγχρονισμένα όταν τροποποιούνται. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίτευξη υψηλής απόδοσης εγγραφής, αλλά και ως αποτέλεσμα κακής απόδοσης. Στην πραγματικότητα, αυτή η λειτουργία δεν χρησιμοποιείται συνήθως, γιατί 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 μέγεθος του λογικού μπλοκ κατά τη δημιουργία ενός συστήματος αρχείων. Μπορεί να έχει μέγεθος 1024, 2048 ή 4096 byte. Η χρήση μεγάλων μπλοκ οδηγεί σε ταχύτερες λειτουργίες I/O (επειδή μειώνεται ο αριθμός των αιτημάτων στο δίσκο) και, κατά συνέπεια, σε λιγότερη κίνηση των κεφαλών. Από την άλλη πλευρά, η χρήση μεγάλων μπλοκ οδηγεί σε απώλεια χώρου στο δίσκο. Συνήθως το τελευταίο μπλοκ ενός αρχείου δεν χρησιμοποιείται πλήρως για την αποθήκευση πληροφοριών, επομένως με την αύξηση του μεγέθους του μπλοκ, αυξάνεται ο χαμένος χώρος στο δίσκο.

Το EXT2fs σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε επιταχυνόμενους συμβολικούς συνδέσμους. Όταν χρησιμοποιούνται τέτοιοι σύνδεσμοι, 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 τη 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 υγείας του συστήματος αρχείων, αυτές οι πληροφορίες χρησιμοποιούνται για να προσδιοριστεί εάν απαιτείται έλεγχος συστήματος αρχείων. Ο πυρήνας τοποθετεί επίσης ορισμένα σφάλματα σε αυτό το πεδίο. Όταν ο πυρήνας εντοπίσει μια ασυνέπεια, το σύστημα αρχείων επισημαίνεται "Εσφαλμένο". Ο έλεγχος συστήματος αρχείων ελέγχει αυτές τις πληροφορίες για να ελέγξει το σύστημα, ακόμα κι αν η κατάστασή του είναι στην πραγματικότητα "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 έναν μετρητή βάσης συστήματος. Αυτός ο μετρητής αυξάνεται κάθε φορά που το σύστημα τοποθετείται σε λειτουργία ανάγνωσης/εγγραφής. Εάν η τιμή του φτάσει τη μέγιστη τιμή (αποθηκεύεται επίσης στο σούπερ μπλοκ), τότε η ρουτίνα δοκιμής συστήματος αρχείων εκτελεί έναν έλεγχο συστήματος αρχείων ακόμα κι αν η κατάστασή του είναι "Καθαρή". Ο τελευταίος χρόνος ελέγχου και το μέγιστο διάστημα μεταξύ των ελέγχων αποθηκεύονται επίσης στο superblock. Όταν επιτευχθεί το μέγιστο διάστημα μεταξύ των ελέγχων, η κατάσταση του συστήματος αρχείων αγνοείται και ο έλεγχος του ξεκινά.

Βελτιστοποίηση απόδοσης

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

Το EXT2fs κάνει μεγάλη χρήση του buffer του δίσκου. Όταν ένα μπλοκ χρειάζεται να διαβαστεί, ο πυρήνας εκδίδει ένα αίτημα εισόδου/εξόδου σε πολλά συνεχόμενα 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 διάταξης 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 τοποθέτηση ενός νέου μπλοκ. Αυτή η μέθοδος σάς επιτρέπει να επιτύχετε υψηλή απόδοση με μεγάλο φορτίο συστήματος. Επιτρέπει επίσης την εκχώρηση συνεχόμενων μπλοκ για αρχεία, γεγονός που επιταχύνει την επακόλουθη ανάγνωσή τους.

Συστήματα αρχείων FAT

FAT16

Το σύστημα αρχείων FAT16 είναι προγενέστερο του MS-DOS και υποστηρίζεται από όλα τα λειτουργικά συστήματα της Microsoft για συμβατότητα. Το όνομά του File Allocation Table (πίνακας τοποθεσίας αρχείων) 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 των 4 GB έμοιαζαν σαν ένα αδύνατο όνειρο (οι μονάδες δίσκου 20-40 MB ήταν πολυτέλεια), επομένως μια τέτοια κράτηση ήταν απολύτως δικαιολογημένη.

Ένας τόμος που έχει διαμορφωθεί για χρήση FAT16 χωρίζεται σε συμπλέγματα. Το προεπιλεγμένο μέγεθος συμπλέγματος εξαρτάται από το μέγεθος του τόμου και μπορεί να κυμαίνεται από 512 byte έως 64 KB. Στον πίνακα. Το σχήμα 2 δείχνει πώς το μέγεθος του συμπλέγματος εξαρτάται από 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 1. 2.

Δεν συνιστάται η χρήση του συστήματος αρχείων FAT16 σε όγκους μεγαλύτερους από 511 MB, καθώς ο χώρος στο δίσκο θα χρησιμοποιηθεί εξαιρετικά αναποτελεσματικά για σχετικά μικρά αρχεία (ένα αρχείο 1 byte χρειάζεται 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 για αποθήκευση (32 bit, όχι 16 όπως στο FAT16). 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. Ταυτόχρονα, εάν κατά τη χρήση του FAT16 με δίσκους 2 GB, απαιτείται σύμπλεγμα 32 KB, τότε στο FAT32 ένα σύμπλεγμα 4 KB είναι κατάλληλο για δίσκους από 512 MB έως 8 GB (Πίνακας 4).

Αυτό σημαίνει συνεπώς 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 γίνεται λιγότερο κατακερματισμένος.

Όταν χρησιμοποιείτε το FAT32, το μέγιστο μέγεθος αρχείου μπορεί να είναι έως και 4 GB μείον 2 byte. Εάν κατά τη χρήση του FAT16 ο μέγιστος αριθμός καταχωρήσεων στον ριζικό κατάλογο περιοριζόταν 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. Ταυτόχρονα, 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.

Όταν χρησιμοποιείτε μεγάλα ονόματα αρχείων, τα δεδομένα που απαιτούνται για πρόσβαση από το FAT16 και το FAT32 δεν επικαλύπτονται. Όταν δημιουργείται ένα αρχείο με μεγάλο όνομα αρχείου, τα Windows δημιουργούν το αντίστοιχο όνομα μορφής 8.3 και μία ή περισσότερες καταχωρήσεις καταλόγου για την αποθήκευση του μεγάλου ονόματος (13 χαρακτήρες από το μεγάλο όνομα αρχείου ανά καταχώρηση). Κάθε επόμενη εμφάνιση αποθηκεύει το αντίστοιχο τμήμα του ονόματος αρχείου σε μορφή Unicode. Τέτοιες εγγραφές 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 βασική μονάδα πληροφοριών στο NTFS είναι το σύμπλεγμα. Στον πίνακα. Το σχήμα 5 δείχνει τα προεπιλεγμένα μεγέθη συμπλέγματος για τόμους διαφόρων μεγεθών.

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. 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 στο MFT, αλλά εάν το 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 σχετικά με το αρχείο, που ονομάζεται εγγραφή βάσης, αποθηκεύει τη θέση των άλλων εγγραφών. Τα δεδομένα σχετικά με αρχεία και καταλόγους μικρού μεγέθους (έως 1500 byte) περιέχονται πλήρως στην πρώτη καταχώριση.

Χαρακτηριστικά αρχείου σε NTFS

Κάθε κατειλημμένος τομέας σε έναν τόμο NTFS ανήκει σε ένα συγκεκριμένο 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 προστασίας του, ακόμη και τα δεδομένα σε αυτό είναι χαρακτηριστικά του αρχείου. Κάθε χαρακτηριστικό προσδιορίζεται από έναν συγκεκριμένο κωδικό τύπου και, προαιρετικά, από ένα όνομα χαρακτηριστικού.

Εάν τα χαρακτηριστικά ενός 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 σχετικά με ένα αρχείο είναι πολύ μεγάλες για να χωρέσουν σε μία εγγραφή MFT, ορισμένα από τα χαρακτηριστικά του 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). Για να περιγράψει τη θέση των χαρακτηριστικών κατοίκου και μη, το NTFS δημιουργεί ένα χαρακτηριστικό Λίστας χαρακτηριστικών.

Στον πίνακα. Το 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, το οποίο περιγράφει τη θέση 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 Windows 2000, έχετε υπόψη σας τα εξής:

• όλα τα ονόματα καταλόγων και αρχείων πρέπει να είναι λιγότερο από 32 χαρακτήρες.
• όλα τα ονόματα καταλόγων και αρχείων πρέπει να περιέχουν μόνο κεφαλαίους χαρακτήρες.
• το βάθος των καταλόγων δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 8 επίπεδα από τη ρίζα.
• η χρήση επεκτάσεων ονομάτων αρχείου είναι προαιρετική.

Σύγκριση συστημάτων αρχείων

Στα Microsoft Windows 2000, μπορούν να χρησιμοποιηθούν FAT16, FAT32, NTFS ή συνδυασμοί αυτών των συστημάτων αρχείων. 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 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 216 διευθύνσεων. Στα Windows 2000, τα πρώτα τέσσερα bit του πίνακα θέσης αρχείων FAT32 χρειάζονται για εσωτερική χρήση, επομένως το FAT32 φτάνει τις 228 διευθύνσεις.

Στον πίνακα. Το 8 δείχνει μεγέθη συμπλέγματος για 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 όταν χρησιμοποιείτε μεγάλα ονόματα αρχείων).

Τα οφέλη του FAT16

Μεταξύ των πλεονεκτημάτων του FAT16 είναι τα ακόλουθα:

• Το σύστημα αρχείων υποστηρίζεται από MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000 και ορισμένα λειτουργικά συστήματα UNIX.
• υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός προγραμμάτων που σας επιτρέπουν να διορθώσετε σφάλματα σε αυτό το σύστημα αρχείων και να ανακτήσετε δεδομένα.
• Εάν υπάρχουν προβλήματα με την εκκίνηση από τον σκληρό δίσκο, το σύστημα μπορεί να εκκινηθεί από τη 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 περισσότερες από 512 καταχωρήσεις. 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 ένα δεδομένο LUN. Όταν επιτευχθεί ο μέγιστος αριθμός συμπλεγμάτων στο μέγιστο μέγεθός τους (32 KB), ο μέγιστος υποστηριζόμενος όγκος περιορίζεται στα 4 GB (στα Windows 2000). Για να διατηρηθεί η συμβατότητα με MS-DOS, Windows 95 και Windows 98, το μέγεθος ενός τόμου 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 το αρχείο εκχωρείται με βάση το μέγεθος του συμπλέγματος και όχι του αρχείου.

Πλεονεκτήματα του FAT32

Μεταξύ των πλεονεκτημάτων του FAT32 είναι τα ακόλουθα:

• Η κατανομή χώρου στο δίσκο εκτελείται πιο αποτελεσματικά, ειδικά για μεγάλους δίσκους.
• ο ριζικός κατάλογος στο FAT32 είναι μια κανονική αλυσίδα συμπλεγμάτων και μπορεί να βρίσκεται οπουδήποτε στο δίσκο. Εξαιτίας αυτού, 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 το πιο ασφαλές 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

Όταν χρησιμοποιείτε Windows 2000, η ​​Microsoft συνιστά να διαμορφώνετε όλα τα διαμερίσματα του σκληρού δίσκου σε NTFS, εκτός από 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:

• τη 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 συμπίεση ενός αρχείου. Τέτοια συμπιεσμένα αρχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν από εφαρμογές των Windows χωρίς προηγούμενη αποσυμπίεση, η οποία πραγματοποιείται αυτόματα κατά την ανάγνωση από το αρχείο. Κατά το κλείσιμο και την αποθήκευση του αρχείου συσκευάζεται ξανά.
• Επιπλέον, μπορούν να διακριθούν 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 αρχείων και φακέλων.

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 σύστημα κρυπτογράφησης Encrypted File System (EFS), το οποίο παρέχει προστασία από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση στα περιεχόμενα των αρχείων.

Όταν χρησιμοποιείτε quotas, μπορείτε να περιορίσετε τον χώρο στο δίσκο που χρησιμοποιείται από τους χρήστες.

Μειονεκτήματα του NTFS

Μιλώντας για τις αδυναμίες 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 είναι διαθέσιμες στο NTFS στα Windows 2000 δεν είναι διαθέσιμες στα Windows 4.0 και παλαιότερες εκδόσεις.
• Οι μικροί τόμοι που περιέχουν πολλά μικρά αρχεία ενδέχεται να παρουσιάσουν υποβάθμιση της απόδοσης 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.
• Οι κατάλογοι είναι μικρότεροι.
• Το FAT δεν υποστηρίζει την προστασία αρχείων από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση - το σύστημα δεν χρειάζεται να ελέγχει τα δικαιώματα των αρχείων.

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

Μία καταχώρηση στο FAT περιέχει τον αριθμό συμπλέγματος για το πρώτο σύμπλεγμα στον κατάλογο. Η προβολή ενός αρχείου FAT απαιτεί αναζήτηση σε ολόκληρη τη δομή του αρχείου.

Κατά τη σύγκριση της ταχύτητας των λειτουργιών που εκτελούνται για καταλόγους που περιέχουν σύντομα και μεγάλα ονόματα αρχείων, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι η ταχύτητα των λειτουργιών για το FAT εξαρτάται από την ίδια τη λειτουργία και το μέγεθος του καταλόγου. Εάν το FAT αναζητά ένα αρχείο που δεν υπάρχει, αναζητά ολόκληρο τον κατάλογο, μια λειτουργία που διαρκεί περισσότερο από την αναζήτηση της δομής B-tree που χρησιμοποιείται από το NTFS. Ο μέσος χρόνος που χρειάζεται για την εύρεση ενός αρχείου στο FAT εκφράζεται ως συνάρτηση του N/2, στο NTFS εκφράζεται ως log N, όπου N είναι ο αριθμός των αρχείων.

Ένας αριθμός από τους ακόλουθους παράγοντες επηρεάζουν την ταχύτητα ανάγνωσης και εγγραφής αρχείων στα Windows 2000:

• 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 τόμου και εκφράζεται πάντα ως ισχύς 2. Οι διευθύνσεις στο FAT16 είναι 16-bit, στο FAT32 είναι 32-bit, στο NTFS είναι 64-bit.
• το προεπιλεγμένο μέγεθος συμπλέγματος στο FAT βασίζεται στο γεγονός ότι ο πίνακας θέσης αρχείου δεν μπορεί να έχει περισσότερες από 65.535 καταχωρήσεις - το μέγεθος του συμπλέγματος είναι συνάρτηση του μεγέθους του τόμου διαιρεμένο με 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 ένα μεγαλύτερο μέγεθος συμπλέγματος για όγκους FAT σημαίνει ότι οι όγκοι FAT μπορούν να είναι λιγότερο κατακερματισμένοι.
• θέση μικρών αρχείων. Όταν χρησιμοποιείτε NTFS, μικρά αρχεία περιέχονται σε μια εγγραφή MFT. Το μέγεθος ενός 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 232 συμπλέγματα. Ωστόσο, εκτός από την έλλειψη σκληρών δίσκων αυτού του μεγέθους, υπάρχουν και άλλοι περιορισμοί στο μέγιστο μέγεθος της έντασης.

Ένας τέτοιος περιορισμός είναι ο πίνακας κατατμήσεων. Τα βιομηχανικά πρότυπα περιορίζουν το μέγεθος του πίνακα διαμερισμάτων 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.

Διαχείριση πρόσβασης σε αρχεία και καταλόγους

Όταν χρησιμοποιείτε τόμους NTFS, μπορείτε να ορίσετε δικαιώματα αρχείων και καταλόγου. Αυτά τα δικαιώματα πρόσβασης καθορίζουν 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 σε αρχεία μέσω του δικτύου όταν το αρχείο βρίσκεται σε έναν κατάλογο ανοιχτό για απομακρυσμένη πρόσβαση.

Στο NTFS, μπορείτε επίσης να ορίσετε δικαιώματα απομακρυσμένης πρόσβασης 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 αρχείων.

Η έκδοση του NTFS που χρησιμοποιείται στα Windows 2000 εισήγαγε έναν νέο τύπο άδειας πρόσβασης που ονομάζεται 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 για αρχεία και υποκαταλόγους. Για παράδειγμα, για να αλλάξετε τα δικαιώματα ενός δέντρου που περιέχει εκατοντάδες υποκαταλόγους και αρχεία, αρκεί να ενεργοποιήσετε αυτήν την επιλογή - στα Windows NT 4, πρέπει να αλλάξετε τα χαρακτηριστικά κάθε μεμονωμένου αρχείου και υποκαταλόγου.

Στο σχ. Το σχήμα 5 δείχνει το πλαίσιο διαλόγου Ιδιότητες και την καρτέλα Ασφάλεια (Ενότητα για προχωρημένους) που παραθέτει τα εκτεταμένα δικαιώματα αρχείων.

Θυμηθείτε ότι για τόμους FAT, η πρόσβαση μπορεί να ελεγχθεί μόνο σε επίπεδο έντασης και αυτός ο 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. Τα συμπιεσμένα αρχεία είναι αναγνώσιμα και εγγράψιμα από οποιαδήποτε εφαρμογή των Windows. Για αυτό, δεν υπάρχει ανάγκη για προκαταρκτική αποσυσκευασία τους. 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, ένα ολόκληρο κύριο διαμέρισμα ή λογική συσκευή συμπιέζεται, ενώ στο NTFS μπορείτε να συσκευάσετε μεμονωμένα αρχεία και καταλόγους.

Ο αλγόριθμος συμπίεσης στο 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 αυτοθεραπεύεται και μπορεί να διατηρήσει την ακεραιότητά του μέσω της χρήσης ενός αρχείου καταγραφής ενεργειών που έχουν πραγματοποιηθεί και ορισμένων άλλων μηχανισμών.

Το NTFS αντιμετωπίζει 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 των συναλλαγών, το NTFS εγγράφει όλες τις λειτουργίες που εμπλέκονται σε μια συναλλαγή σε ένα αρχείο καταγραφής πριν εγγραφεί στο δίσκο. Αφού ολοκληρωθεί η συναλλαγή, εκτελούνται όλες οι λειτουργίες. Έτσι, υπό τη διαχείριση NTFS, δεν μπορούν να υπάρχουν εκκρεμείς λειτουργίες. Σε περίπτωση αστοχίας του δίσκου, οι εκκρεμείς λειτουργίες απλώς ακυρώνονται.

Υπό τον έλεγχο του NTFS, εκτελούνται επίσης λειτουργίες που σας επιτρέπουν να εντοπίζετε κακά συμπλέγματα εν κινήσει και να εκχωρείτε 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 δομή καθενός από αυτά, σημειώσαμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Το πιο πολλά υποσχόμενο είναι το σύστημα αρχείων NTFS, το οποίο έχει ένα μεγάλο σύνολο δυνατοτήτων που δεν είναι διαθέσιμες σε άλλα συστήματα αρχείων. Η νέα έκδοση του NTFS που υποστηρίζεται από τα Microsoft Windows 2000 έχει ακόμη περισσότερες λειτουργίες και επομένως συνιστάται για χρήση κατά την εγκατάσταση του λειτουργικού συστήματος Win 2000.

ComputerPress 7"2000