Одна файловая система в системах windows занимает как правило

Операционные системы | Вопросы с ответами

Вопросы с ответами (тест) по дисциплине «Операционные системы».

1. Выберите из предложенного списка, что может являться критерием эффективности вычислительной системы:
+пропускная способность
-занятость оперативной памяти
-загруженность центрального процессора
-занятость временной памяти

2. Системы пакетной обработки предназначены для решения задач:
+вычислительного характера
-требующих постоянного диалога с пользователем
-занятость оперативной памяти
-требующих решения конкретной задачи за определенный промежуток времени

3. В каких системах гарантируется выполнение задания за определенный промежуток времени:
-пакетной обработки
-разделения времени
-занятость оперативной памяти
+системах реального времени

4. В системах пакетной обработки суммарное время выполнения смеси задач:
+равно сумме времен выполнения всех задач смеси
-меньше или равно суммы времен выполнения всех задач смеси
-больше или равно суммы времен выполнения всех задач смеси
-занятость оперативной памяти

5. В системах реального времени
-набор задач неизвестен заранее
-занятость оперативной памяти
-набор задач известен заранее
+известен или нет набор задач зависит от характера системы

6. Самое неэффективное использование ресурсов вычислительной системы:
+в системах пакетной обработки
-занятость оперативной памяти
-в системах разделения времени
-в системах реального времени

7. В многопоточных системах поток есть –
-заявка на ресурсы
-занятость оперативной памяти
-заявка на ресурс ЦП
+заявка на ресурс ОП

8. Потоки создаются с целью:
+ускорения работы процесса
-защиты областей памяти
-занятость оперативной памяти
-улучшения межпроцессного взаимодействия

9. Как с точки зрения экономии ресурсов лучше распараллелить работу:
-создать несколько процессов
-создать несколько потоков
-занятость оперативной памяти
+оба равнозначны, можно выбирать любой из них

10. Планирование потоков игнорирует:
-приоритет потока
-занятость оперативной памяти
-время ожидания в очереди
+принадлежность некоторому процессу

11. В каких системах тип планирования статический
-реального времени
-разделения времени
-занятость оперативной памяти
+пакетной обработки

12. Состояние, которое не определено для потока в системе:
-выполнение
-синхронизация
-ожидание
+готовность

13. Каких смен состояний не существует в системе:
+выполнение → готовность
-ожидание →выполнение
-ожидание → готовность
-готовность → ожидание

14. Какой из алгоритмов планирования является централизованным:
-вытесняющий
-памятный
-возможный
+невытесняющий

15. При каком кванте времени в системах, использующих алгоритм квантования, время ожидания потока в очереди не зависит от длительности ее выполнения:
-при маленьком кванте времени
-занятость оперативной памяти
-при длительном кванте времени
+при любом кванте времени

16. Приоритет процесса не зависит от:
-того, является ли процесс системным или прикладным
+статуса пользователя
-требуемых процессом ресурсов
-занятость оперативной памяти

17. В каких пределах может изменяться приоритет потока в системе Windows NT:
-от базового приоритета процесса до нижней границы диапазона приоритета потоков реального времени
-от нуля до базового приоритета процесса
-занятость оперативной памяти
+базовый приоритет процесса ± 2

18. Каких классов прерываний нет?
-аппаратных
-асинхронных
-внутренних
+программных

19. Какие из прерываний можно считать синхронными?
-внешние
+внутренние
-программные
-динамические

20. Память с самой высокой стоимостью единицы хранения:
-дисковая память
-оперативная память
-занятость оперативной памяти
+регистры процессора

21. Какая функция ОС по управления оперативной памятью характерна только для мультизадачных ОС:
-выделение памяти по запросу
-освобождение памяти по завершению процесса
-занятость оперативной памяти
+защита памяти

22. Какая стратегия управления памятью определяет, какие конкретно данные необходимо загружать в память:
+выборки
-размещения
-замещения
-загрузки

23. Виртуальные адреса являются результатом работы:
-пользователя
+транслятора
-компоновщика
-ассемблера

24. Какого типа адреса могут быть одинаковыми в разных процессах:
+виртуальные
-физические
-реальные
-сегментные

25. Недостатки распределения памяти фиксированными разделами:
-сложность реализации
-сложность защиты
+ограничение на число одновременно выполняющихся процессов
-фрагментация памяти

26. Какой процесс обязательно должен выполняться в системе памяти с перемещаемыми разделами:
-сжатие
-перемещение
-занятость оперативной памяти
+свопинг

27. Что из ниже перечисленного верно для свопинга:
-на диск выгружается неиспользуемая в настоящий момент часть процесса
-на диск выгружаются неиспользуемые процессом данные
-занятость оперативной памяти
+на диск выгружается не активный процесс

28. Таблица страниц используется для:
+преобразования виртуального адреса в физический
-для ускорения работы процесса
-для реализации свопинга
-занятость оперативной памяти

29. Объем страницы:
-выбирается по возможности максимальный
-занятость оперативной памяти
-выбирается минимальным
+для процессоров х86 стандартно равен 4 кбайта

30. Кэширование – это:
-способ функционирования дисковых устройств
-способ работы с ОП
-занятость оперативной памяти
+способ взаимного функционирования двух типов запоминающих устройств

31. Что может выступать в качестве кэша для ОП:
+дисковые устройства
-быстродействующая статическая память
-виртуальная память
-занятость оперативной памяти

32. Атаки класса «отказ в обслуживании» направлены на:
+полный или частичный вывод ОС из строя
-вывод из строя аппаратуры ПК
-занятость оперативной памяти
-полное или частичное удаление установленного ПО

33. Какой вид многозадачности не существует?
-Вытесняющая многозадачность
+Кооперативная (не вытесняющая) многозадачность
-занятость оперативной памяти
-Симметричная многозадачность

34. Существуют ли классификация ядер ОС по особенностям выполнения ядра в многопроцессорных системах? (учитывая, что такие системы ядром поддерживаются)
-Да
+Нет
-Возможно
-Нереально

35. Где должен располагаться код для обнаружения оборудования? (учитывая современные устройства)
+В ядре (или обязательных модулях, серверах для немонолитных архитектур)
-Вне ядра, в драйверах
-Не занятость оперативной памяти
-Занятость оперативной памяти

36. Какое ядро современных ОС поддерживает Multiboot Specification?
+Windows
-SunOS 82
-MacOS
-Все ядра BSD

37. Что означает аббревиатура PIC в контексте ОС?
-Programmable Interrupt Controller
-Past Implemented Code
-Position Independent Code
+Portable Incompatible Code

38. Какие основные преимущества микроядерной архитектуры?
-Упрощение переносимости
-Улучшение безопасности
+Повышенные отказоустойчивость и степень структурированности
-Все выше перечисленное

39. Предшественником какого современного семейства ОС была ОС Minix Эндрю Таненбаума?
-BSD
-Windows
-СИЛК
+Linux

40. Нашли ли экзоядерные ОС широкое применение в современной вычислительной технике?
-Да
+Нет
-Возможно
-Нереально

41. В какой из ОС впервые был реализован стек протоколов TCP/IP?
-BSD
+Windows
-Linux
-DOS

42. Выберите не подходящее утверждение об отношении DOS к первым версиям Windows?
+В Windows можно было запускать приложения DOS
-занятость оперативной памяти
-Многие функции Windows делегировались соответствующим функциям DOS (то есть для этого производилось переключение режимов работы ЦПУ)
-Поддержка приложений DOS была ограниченной и неполной (при эмуляции на VDM, в рамках режима V86)

43. В какой ОС поддержка графического интерфейса пользователя (GUI) интегрирована непосредственно в ядро?
-Windows
-Оникс
-BSD
+Linux

44. Укажите типы сообщений, которые могут использоваться в микроядерных ОС
+Синхронные и асинхронные
-Только синхронные
-Паразиторные
-Только асинхронные

45. В чём главный недостаток монолитных ядер?
+Их нельзя модифицировать во время работы
-Со временем они настолько разрастаются, что резко усложняется внесение каких-либо изменений
-Они занимают слишком много оперативной памяти
-Невозможно

46. Укажите основное средство межпроцессного взаимодействия в микроядерных архитектурах
-Потоки
+Удалённые вызовы процедур (RPC, Remote Procedure Call)
-Сообщения
-СМС

47. Какая нотация вызовов функций принята в системных вызовах Windows?
-Смесь нотаций языков C и Pascal (обратный порядок аргументов, очистка стека функцией)
-Нотация языка Pascal (прямой порядок аргументов, очистка стека функцией)
-Нотационные знаки
+Нотация языка C (обратный порядок аргументов, очистка стека вызывающим кодом)

48. Достаточно ли установки антивирусного пакета для того, чтобы считать ОС защищенной:
+да
-нет
-Возможно
-зависит от конкретных условий работы

49. Для обеспечения безопасности системы должны использоваться средства, которые при отказе переходят в состояние:
-максимальной защиты
+минимальной защиты
-средняя защита
-нормальная защита

50. При организации защиты в системе необходимо руководствоваться принципом:
+максимальной защиты
-минимальной защиты
-без баланса
-баланса возможного ущерба от угрозы и затрат на ее предотвращение

51. Слабости парольной защиты:
+трудность распознавания
-возможность раскрытия пароля путем подбора
-возможность обхода парольной защиты
-занятость оперативной памяти

52. Процесс авторизации – это процесс
-ввода пользователем учетной информации
-доказательства того, что пользователь тот, за кого себя выдает
-занятость оперативной памяти
+выполнения действий, необходимых для того, чтобы пользователь мог начать работу в системе

53. В асимметричных системах шифрования:
-ключ шифрования совпадает с ключом расшифрования
-занятость оперативной памяти
-ключ шифрования отличается от ключа расшифрования
+ключи генерируются случайным образом

54. Правила разграничения доступа не должны позволять:
-присутствия ничейных объектов в системе
-занятость оперативной памяти
-присутствия объектов, недоступных для администраторов системы
+присутствия всем доступных объектов

55. Файловая система является частью:
-дисковых систем
-драйверов дисков
+ОС
-пользовательских программ

56. Какую структуру образуют файлы в ФС (файловой системе) FAT?
-древовидную
+сетевую
-реляционную
-плоскую

57. Определите, какое это имя файла: USERDOFEDYA DOC:
+полное
-простое
-относительное
-конечный

58. Одна ФС в системах Windows занимает, как правило:
-1 физический диск
-1 логический диск
+1 раздел диска
-1 логика

59. В ФС FAT атрибуты файлов хранятся
+вместе с файлом
-в каталогах
-в индексных дескрипторах
-в таблицах FAT

60. Диски – это память:
+с последовательным доступом
-с индексно-последовательным доступом
-с прямым доступом
-с левым

61. Какой разметки нет на диске?
-дорожек
+кластеров
-цилиндров
-секторов

62. Минимальная единица, участвующая в операциях обмена с дисковым устройством:
-байт
-сектор
+дорожка
-цилиндр

63. Размер логического диска:
+меньше или равен размеру раздела
-равен размеру раздела
-больше или равен размеру раздела
-занятость оперативной памяти

64. ОС Windows поддерживают следующие типы разделов:
+основной
-базовый
-подкачки
-дополнительный

65. Раздел, с которого загружается ОС при запуске компьютера называется:
-загрузочным
-основным
-дополнительным
+активным

66. Минимальный фактический размер файла на диске равен:
-1 биту
-1 байту
-1 сектору
+1 кластеру

67. На диске не может быть кластера размером:
+512 байт
-1024 байта
-1536 байт
-2048 байт

68. Числовое значение –12, 16, 32 – в ФС FAT отражает:
-размер кластера на диске
-дополнительный
+разрядность элемента в таблице FAT
-допустимое количество символов в имени файла

69. Максимальный размер диска, поддерживаемого FAT16:
-практически неограничен
-1024 кбит
-512 Мбайт
+2 Гбайта

70. Недостатки ФС FAT:
-сложность реализации
+не поддерживают разграничения доступа к файлам и каталогам
-не поддерживают длинных имен файлов
-не содержат средств поддержки отказоустойчивости

71. Какие функции выполняет операционная система?
-обеспечение организации и хранения файлов
-занятость оперативной памяти
+организация диалога с пользователем, управления аппаратурой и ресурсами компьютера
-все выше перечисленные

72. Где находится BIOS?
-в оперативно-запоминающем устройстве (ОЗУ)
-на винчестере
-на CD-ROM
+в постоянно-запоминающем устройстве (ПЗУ)

73. Папка, в которую временно попадают удалённые объекты, называется
+Корзина
-Оперативная
-Портфель
-Блокнот

74. Текущий диск — это
+диск, с которым пользователь работает в данный момент времени
-CD-ROM
-жесткий диск
-диск, в котором хранится операционная система

75. ОС Windows поддерживает длинные имена файлов Длинным именем файла считается
-любое имя файла без ограничения на количество символов в имени файла
-любое имя файла латинскими буквами, не превыщающее 255 символов
-занятость оперативной памяти
+любое имя файла, не превышающее 255 символов

76. Внутренние команды — это
-команды, предназначенные для создания файлов и каталогов
-занятость оперативной памяти
+команды, встроенные в DOS
-команды, которые имеют расширения sys, exe, com

77. Загрузчик операционной системы MS DOS служит для
-загрузки программ в оперативную память ЭВМ
-обработки команд, введенных пользователем
+считывания в память модулей операционной системы io sys и msdos sys
-подключения устройств ввода-вывода

78. Какие команды DOS называются внешними?
-команды, предназначенные только для работы с периферийными устройствами
-занятость оперативной памяти
+команды, хранящиеся на диске в виде отдельных программа и вызываемые по мере необходимости
-все команды, которые можно реализовать с помощью DOS

79. BIOS — это
-игровая программа
-диалоговая оболочка
+базовая система ввода-вывода
-командный язык операционной системы

80. Операционная система сети включает в себя управляющие и обслуживающие программы К управляющим относятся
-Межпрограммный доступ
-Доступ отдельных прикладных программ к ресурсам сети
-Синхронизация работы прикладных программных средств
+Все выше перечисленные

81. Какой вид многозадачности не существует?
-Вытесняющая многозадачность
-Кооперативная (не вытесняющая) многозадачность
+Симметричная многозадачность
-занятость оперативной памяти

82. Существуют ли классификация ядер ОС по особенностям выполнения ядра в многопроцессорных системах? (учитывая, что такие системы ядром поддерживаются)
+Да
-Нет
-Возможно
-Невозможно

83. Где должен располагаться код для обнаружения оборудования? (учитывая современные устройства)
+В ядре (или обязательных модулях, серверах для немонолитных архитектур)
-Вне ядра, в драйверах
-В памяти
-В дисководе

84. Какое ядро современных ОС поддерживает Multiboot Specification?
-Windows
-MacOS
+Linux
-Все ядра BSD

85. Что означает аббревиатура PIC в контексте ОС?
-Programmable Interrupt Controller
-Past Implemented Code
+Position Independent Code
-Portable Incompatible Code

86. Какие основные преимущества микроядерной архитектуры?
-Упрощение переносимости
-Улучшение безопасности
+Повышенные отказоустойчивость и степень структурированности
-Все выше перечисленное

87. Предшественником какого современного семейства ОС была ОС Minix Эндрю Таненбаума?
-BSD
-Windows
+Linux
-СМС

88. Нашли ли экзоядерные ОС широкое применение в современной вычислительной технике?
-Да
-Возможно
-Нереально
+Нет

89. В какой из ОС впервые был реализован стек протоколов TCP/IP?
+BSD
-Windows
-Linux
-DOS

90. Выберите не подходящее утверждение об отношении DOS к первым версиям Windows?
-В Windows можно было запускать приложения DOS
-занятость оперативной памяти
-Многие функции Windows делегировались соответствующим функциям DOS (то есть для этого производилось переключение режимов работы ЦПУ)
+Поддержка приложений DOS была ограниченной и неполной (при эмуляции на VDM, в рамках режима V86)

91. В какой ОС поддержка графического интерфейса пользователя (GUI) интегрирована непосредственно в ядро?
+Windows
-BSD
-СМС
-Linux

92. Укажите типы сообщений, которые могут использоваться в микроядерных ОС
+Синхронные и асинхронные
-Параллельные
-Только синхронные
-Только асинхронные

93. В чём главный недостаток монолитных ядер?
-Их нельзя модифицировать во время работы
-занятость оперативной памяти
+Со временем они настолько разрастаются, что резко усложняется внесение каких-либо изменений
-Они занимают слишком много оперативной памяти

94. Укажите основное средство межпроцессного взаимодействия в микроядерных архитектурах
-Потоки
-занятость оперативной памяти
-Удалённые вызовы процедур (RPC, Remote Procedure Call)
+Сообщения

95. Какая нотация вызовов функций принята в системных вызовах Windows?
+Смесь нотаций языков C и Pascal (обратный порядок аргументов, очистка стека функцией)
-Нотация языка Pascal (прямой порядок аргументов, очистка стека функцией)
-Нотация языка C (обратный порядок аргументов, очистка стека вызывающим кодом)
-занятость оперативной памяти

96. Для выполнения каких операций оптимизирована серверная операционная система Novell NetWare?
-доступ к файлам
+доступ к файлам и печать
-почтовая служба
-занятость оперативной памяти

97. Какие из этих ОС могут использоваться для построения одноранговых сетей?
-NetWare
+Windows 95/98
-занятость оперативной памяти
-MS-DOS

98. Какие задачи не выполняет ОС при обмене с периферийным устройством?
-решает, может ли быть выполнена требуемая операция обмена
-передает запрос драйверу ПУ
-занятость оперативной памяти
+принимает информацию из сети от устройства управления ПУ

99. Сколько выделенных серверов может одновременно работать в сети?
-нет специальных ограничений
-занятость оперативной памяти
+только один
-по числу требуемых в сети служб — для каждой сетевой службы отдельный выделенный сервер

100. Пусть сеть состоит из идентичных компьютеров, на которых установлены однотипные ОС За одним из компьютеров административно закреплены функции по обслуживанию запросов остальных компьютеров(все пользователи сети хранят свои файлы на диске этого компьютера) К какому типу сети вы отнесете эту сеть?
-сеть с выделенным сервером
-занятость оперативной памяти
+одноранговая сеть
-гибридная сеть

Комментарии:

Представляет собой запоминающее устройство с несколькими круглыми жесткими пластинами покрытыми слоем ферромагнитного материала расположенные на одной оси привода и с подвижными считывающими головками. В работе жесткого диска (винчестера) используется принцип магнитной записи. Мы не будем углубляться в устройство и работу жестких дисков, а рассмотрим в общих чертах файловую систему компьютера.

Файловая система компьютера (ФС) — описание способа хранения, распределения, наименования и обеспечения доступа к информации, хранящейся на жестком диске компьютера. Именно файловая система жесткого диска определяет правила наименования файлов и каталогов, ограничения на максимальные размеры файла и раздела, длину имени файла, максимальный уровень вложенности каталогов и другие моменты. Кстати, максимальный размер файла в файловой системе FAT32 составляет 4 Гбайта.

В ОС Windows наиболее распространенной на сегодняшний день является файловая система NTFS, заменившая устаревшую файловую систему FAT. Именно файловую систему NTFS лучше всего использовать на сегодняшний день. Чтобы жесткий диск можно было использовать в компьютере, его необходимо подготовить, отформатировать в выбранную файловую систему. Программа форматирования создает на жестком диске компьютера структуру в соответствии с правилами файловой системы Windows после чего диск становится виден в операционной системе и его можно использовать. Форматирование жесткого диска осуществляется силами операционной системы или сторонней программы. При этом выбирается тип файловой системы жесткого диска, размер кластера и способ форматирования.

Кластер — упрощенно, минимальная ячейка на жестком диске для хранения информации, эдакая коробочка для хранения файлов. Кластер имеет вполне конкретные стандартизованные размеры равные 512 байт раньше и 4 096 байт в настоящее время. В одном кластере хранится только один файл, если он меньше размера кластера, то все равно занимает весь кластер. Когда файл не помещается целиком в одном кластере, то он записывается кусочками по разным кластерам, необязательно соседним. Поскольку размеры файлов крайне редко кратны размеру кластера, то на диске файлы практически всегда занимают больше места, чем их реальный размер. Чтобы было понятнее, возьмем для наглядности такой пример. Есть 9 кирпичей, из них 3 белых и 6 красных, а в контейнер помещается только 5 кирпичей одного типа. Чтобы хранить наши кирпичи нам понадобится 3 контейнера, хотя емкость двух контейнеров 10 кирпичей. Вот наглядная иллюстрация, как это происходит.

В файловой системе компьютера происходит точно также. В этом легко убедиться, если кликнуть правой кнопкой мыши по файлу и выбрать свойства.

Файл размером 6 байт занимает в файловой системе жесткого диска 4 096 байт, т.е. один кластер. Соответственно маленький размер кластера больше подходит для хранения маленьких файлов, а большой размер кластера для хранения больших. Тогда место на диске будет использоваться более рационально. Так же происходит и с ярлыками.

Первоначально, вся информация в виде файлов записывалась в файловую систему Windows в одну кучу, однако с ростом количества информации и емкости дисков это стало очень неудобно. Попробуйте найти нужную вам вещь в коробке, среди десятков других. Выходом из этой ситуации стало создание древовидной структуры папок (директорий или каталогов) сильно облегчающих структурирование и поиск информации. Внутри каталога создаются подкаталоги, и файлы группируются по логическому принципу удобному пользователю.

Дальнейший рост емкости дисков привел к следующему очевидному шагу, разбить один физический носитель информации на несколько логических разделов (дисков). Логически выделенная часть смежных блоков на диске называется раздел (partition). Такая структура файловой системы применяется в настоящее время в операционной системе Windows.

Это позволяет упростить структурирование информации, повысить надежность хранения данных за счет разделения системных и пользовательских файлов, более гибко управлять правами доступа к файлам, увеличить скорость дисковых операций. Каждый созданный логический диск воспринимается операционной системой, как независимый, хотя фактически он виртуален. Благодаря этому каждому разделу жесткого диска можно назначить произвольную файловую систему или настроить размер кластера, а так же иметь несколько операционных систем на одном компьютере.

Первый физический сектор жесткого диска отведен для хранения главной загрузочной записи (MBR), необходимой для начальной загрузки операционной системы, а так же хранит таблицу разделов.

Разделы бывают двух видов: первичный (основной) и дополнительный (расширенный). В первом секторе основного раздела располагается загрузочный сектор, обеспечивающий загрузку ОС с данного раздела жесткого диска. Всего на физическом диске может быть четыре раздела и только один из них расширенный. Дополнительный раздел представляет собой оболочку для любого количества других логических разделов. Это позволяет обойти ограничение, только четыре раздела на физическом диске.

Вот и все, что мы хотели рассказать о файловой системе компьютера в операционной системе Windows.

Операционная система Windows 8, Windows 8.1 поддерживает несколько файловых систем: NTFS, FAT и FAT32. Но работать может только на NTFS, то есть установлена может быть только на раздел жесткого дис­ка, отформатированного в данной файловой системе.

Обусловлено это теми особенностями и инструментами безопасности, которые преду­смотрены в NTFS, но отсутствуют в файловых системах Windows предыдущего поколения: FAT16 и FAT32.

Далее мы остановим­ся на всей линейке файловых систем для Windows, чтобы понять, какую роль они играют в работе системы и как они развивались в про­цессе становления Windows плоть до Windows 8.

Общие сведения о файловых системах

Преимущества NTFS касаются практически всего: производительности, надежности и эффективности работы с данными (файлами) на диске. Так, одной из основных целей создания NTFS было обеспечение ско­ростного выполнения операций над файлами (копирование, чтение, удаление, запись), а также предоставление дополнительных возможно­стей: сжатие данных, восстановление поврежденных файлов системы на больших дисках и т.д.

Другой основной целью создания NTFS была реализация повышенных требований безопасности, так как файловые системы FAT, FAT32 в этом отношении вообще никуда не годились. Именно в NTFS можно разрешить или запретить доступ к какому-либо файлу или папке (разграничить права доступа).

Сначала рассмотрим сравнительные характеристики файловых систем, а потом остановимся на каждой из них поподробнее. Сравнение, для большей наглядности, приведены в табличной форме.

Файловая система FAT для современных жест­ких дисков просто не подходит (ввиду ее ограниченных возможностей). Что касается FAT32, то ее еще можно использовать, но уже с натяжкой.

Если купить жесткий диск на 1000 ГБ, то вам придется разбивать его как минимум на несколько разделов. А если вы собираетесь заниматься видеомонтажом, то вам будет очень мешать ограничение в 4 Гб как максимально возможный размер файла.

Всех перечисленных недостатков лишена файловая система NTFS. Так что, даже не вдаваясь в детали и специальные возможности файловой системы NTFS, можно сделать выбор в ее пользу.

Файловая система	Параметры
Размеры тома	Максимальныйразмерфайла
FAT	От 1.44 МБ до 4 ГБ	2ГБ
FAT32	Теоретически возможен размер тома от 512 МБ до 2 Тбайт. Сжатие не поддерживается на уровне файловой системы	4ГБ
NTFS	Минимальный рекомендуемый размер составляет 1,44 МБ, а максимальный — 2 Тбайт. Поддержка сжатия на уровне файловой системы для файлов, каталогов и томов.	Максимальный размер ограничен лишь размером тома (Теоретически — 264 байт минус 1 килобайт. Практически — 244 байт минус 64 килобайта)

Вообще использование FAT32 может быть оправдано лишь в тех случаях, когда у вас на компьютере установлено несколько операционных систем, а какая-либо из них не поддерживает NTFS. Но на сегодняшний день таких практически нет. Разве что вы захотите установить у себя антиквариат типа Windows 98.

Файловая система FAT

Файловая система FAT (обычно под ней понимается FAT 16) была разработана достаточно давно и предназначалась для работы с небольшими дисковыми и файловыми объемами, простой структурой каталогов. Аббревиатура FAT расшифровывается как File Allocation Table (с англ. таблица размещения файлов). Эта таблица размещается в начале тома, причем хранятся две ее копии (в целях обеспечения большей устойчивости).

Данная таблица используется операционной системой для поиска файла и определения его физического расположения на жестком диске. В случае повреждения таблицы (и ее копии) чтение файлов операционной системой становится невозможно. Она просто не может определить, где какой файл, где он начинается и где заканчивается. В таких случаях говорят, что файловая система «упала».

Файловая система FAT изначально разрабатывалась компанией Microsoft для дискет. Только потом они стали ее применять для жестких дисков. Сначала это была FAT12 (для дискет и жестких дисков до 16 МБ), а потом она переросла в FAT16, которая была введена в эксплуатацию с операционной системой MS-DOS 3.0.

Далее она поддерживается в Windows 3.x, Windows 95, Windows 98, Windows NT/2000 и т.д.

Файловая система FAT32

Начиная с Windows 95 OSR2, компания Microsoft начинает активно ис­пользовать в своих операционных системах FAT32 — тридцатидвухраз­рядную версию FAT. Что поделать, технический прогресс не стоит на месте и возможностей FAT 16 стало явно недостаточно.

По сравнению с ней FAT32 стала обеспечивать более оптимальный до­ступ к дискам, более высокую скорость выполнения операций ввода/вывода, а также поддержку больших файловых объемов (объем диска до 2 Тбайт).

В FAT32 реализовано более эффективное расходование дискового пространства (путем использования более мелких кластеров). Выгода по сравнению с FAT16 составляет порядка 10.15%. То есть при использовании FAT32 на один и тот же диск может быть записано информации на 10. 15% больше, чем при использовании FAT16.

Кроме того, необходимо отметить, что FAT32 обеспечивает более вы­сокую надежность работы и более высокую скорость запуска программ.

Обусловлено это двумя существенными нововведениями:

1. Возможностью перемещения корневого каталога и резервной копии FAT (если основная копия получила повреждения)
2. Возможностью хранения резервной копии системных данных.

Файловая система NTFS

Ни одна из версий FAT не обеспечивает хоть сколько-нибудь приемле­мого уровня безопасности. Это, а также необходимость в добавочных файловых механизмах (сжатия, шифрования) привело к необходимости создания принципиально новой файловой системы. И ею стала фай­ловая система NT (NTFS)

NTFS — от англ. New Technology File System, файловая система новой технологии. Как уже упоминалось, основным ее достоинством является защищен­ность: для файлов и папок NTFS могут быть назначены права доступа (на чтение, на запись и т.д.). Благодаря этому существенно повысилась безопасность данных и устойчивость работы системы.

Назначение прав доступа позволяет запретить/разрешить каким-либо пользователям и программам проделывать какие-либо операции над файлами. Например, не обладая достаточными правами, посторонний пользователь не сможет изменить какой-либо файл. Или не обладая достаточными правами, вирус не сможет испортить файл.

Кроме того, NTFS, как было сказано выше, обеспечивает лучшую про­изводительность и возможность работы с большими объемами данных.

Начиная с Windows 2000, используется версия NTFS 5.0, которая, помимо стандартных, позволяет реализовывать следующие возможности:

• Шифрование данных — эта возможность реализуется специальной надстройкой NTFS, которая называется Encrypting File System(EFS) — шифрующая файловая система. Благодаря этому механизму шифрованные данные могут быть прочитаны только на компьютере, на котором произошла шифровка.
• Дисковые квоты — стало возможно назначать пользователям определенный (ограниченный) размер на диске, который они могут использовать.
• Хранение разреженных файлов. Встречаются файлы, в которых содержится большое количество последовательных пустых байтов. Файловая система NTFS позволяет оптимизировать их хранение.
• Использование журнала изменений — позволяет регистрировать все операции доступа к файлам и томам.

И еще одно нововведение NTFS — точки монтирования. С помощью точек монтирования можно определить различные не связанные между собой папки и даже диски в системе, как один диск или папка. Это имеет большую важность для сбора в одном месте разнородной информации, находящейся в системе.

Напоследок необходимо иметь в виду, что если для файла под NTFS были установлены определенные права доступа, а потом вы его скопировали на раздел FAT, то все его права доступа и другие уникальные атрибуты, присущие NTFS, будут утеряны. Так что будьте бдительны.

Устройство NTFS. Главная таблица файлов MFT

Как и любая другая файловая система, NTFS делит все полезное место на кластеры — минимальные блоки данных, на которые разбиваются файлы. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров — от 512 байт до 64 Кбайт. Однако общепринятым стандартом считается кластер размером 4 Кбайт. Именно он используется по умолчанию. Принцип существования кластеров можно проиллюстрировать следующим при­мером.

Если у вас размер кластера составляет 4 Кбайт (что скорее всего), а нужно сохранить файл, размером 5 Кбайт, то реально под него будет вы­делено 8 Кбайт, так как в один кластер он не помещается, а под файл дисковое пространство выделяется только кластерами.

Для каждого NTFS-диска имеется специальный файл — MFT (Master Allocation Table — главная таблица файлов). В этом файле содержится централизованный каталог всех имеющихся на диске файлов. При создании файла NTFS создает и заполняет в MFT соответствующую запись, в которой содержится информация об атрибутах файла, содержимом файла, имя файла и т.п.

Помимо MFT, имеется еще 15 специальных файлов (вместе с MFT — 16), которые недоступны операционной системе и называются метафайлами. Имена всех метафайлов начинаются с символа $, но стандартными средствами операционной системы просмотреть их и вообще увидеть не представляется возможным. Далее для примера представлены основные метафайлы:

• SMFT — сам MFT.
• $MFTmirr — копия первых 16 записей MFT, размещенная посе­редине диска (зеркало).
• $LogFile — файл поддержки журналирования.
• $Volume — служебная информация: метка тома, версия файловой системы, и т.д.
• $AttrDef — список стандартных атрибутов файлов на томе.
• $ — корневой каталог.
• $Bitmap — карта свободного места тома.
• $Boot — загрузочный сектор (если раздел загрузочный).
• $Quota — файл, в котором записаны права пользователей на ис­пользование дискового пространства.
• $Upcase — файл-таблица соответствия заглавных и прописных букв в именах файлов на текущем томе.

Нужен в основном потому, что в NTFS имена файлов записываются в кодировке Unicode, которую составляют 65 тысяч различных символов, искать большие и малые эквиваленты которых очень нетривиально.

Что касается принципа организации данных на диске NTFS, то он условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT-зону — пространство, в которое растет метафайл MFT.

Запись каких-либо пользовательских данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой. Это делается для того, чтобы самый главный служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Однако при нехватке дискового пространства MFT-зона может сама уменьшаться (если это возможно), так что никакого дискомфорта вы замечать не будете. При этом новые данные уже будут записываться в бывшую MFT-зону.

В случае последующего высвобождения дискового пространства MFT-зона снова будет увеличиваться, однако в дефрагментированном виде (то есть не единым блоком, а несколькими частями на диске). В этом нет ничего страшного, просто считается, что система более надежна, когда MFT-файл не дефрагментирован.

Кроме того, при не дефрагментированном MFT-файле вся файловая система работает быстрее. Соответственно чем более дефрагментированным является MFT-файл, тем медленней работает файловая система.

Что касается размера MFT-файла, то он примерно вычисляется, исходя из 1 МБ на 1000 файлов.

Конвертирование разделов FAT32 в NTFS без потери данных. Утилита convert

Вы можете без особого труда конвертировать существующий FAT32-раздел в NTFS. Для этого в Windows 8, Windows 8.1 предусмотрена утилита командной строки convert.

Параметры ее работы показаны на скриншоте.

Таким образом, чтобы конвертировать в NTFS диск D:, в командную строку следует ввести следующую команду:

convert d: /fs:ntfs /v

После этого от вас попросят ввести метку тома, если такая есть (метка тома указывается рядом с именем диска в окне Мой компьютер. Она служит для более подробного обозначения дисков и может использоваться, а может не использоваться. Например, это может быть Files Storage (D:).

Здесь Files Storage — это метка тома d:.

Для конвертации флешки команда выглядит так:

convert e: /fs:ntfs /nosecurity /x

где e – это буква вашей флешки.

Ядром операционной
системы является модуль, который
обеспечивает управление файлами —
файловая система.

Основная
задача файловой системы—
обеспечение взаимодействия программ
и физических устройств ввода/вывода
(различных накопителей). Она также
определяет структуру хранения файлов
и каталогов на диске, правила задания
имен файлов, допустимые атрибуты файлов,
права доступа и др.

Обычно файловую
систему воспринимают и как средство
управления файлами, и как общее хранилище
файлов.

Файл— это поименованная последовательность
любых данных, стандартная структура
которой обеспечивает ее размещение в
памяти машины. Файл может содержать
программу, числовые данные, текст,
закодированное изображение или звук и
др. Для каждого файла на диске выделяется
поименованная область, причем файл не
требует для своего размещения непрерывное
пространство, так как может занимать
свободные кластеры в разных частях
диска.

Имя
файла— это символьная строка,
правила построения которой зависят от
конкретной файловой системы. Максимальная
длина имени файла в Windows составляет 255
символов. Имена могут содержать любые
символы, включая пробелы, кроме следующих:
прямой и обратный слэш ( и /), двоеточие
(:), звездочка (*), знак вопроса (?), двойная
кавычка («), знаков меньше и больше (<
и >), знака «трубопровода» (|). Система
сохраняет использованные в длинных
именах строчные буквы.

Помимо имени,
файл имеет расширение
(тип)длиной до 3 символов, которое
отделяется от имени точкой. К свойствам
файла также относятся: реальный размер
и объем занимаемого дискового пространства;
время создания, последнего изменения
и доступа; имя создателя файла; пароль
для доступа, атрибуты и др.

Файл может иметь
следующие атрибуты:

R (Read-Only) —
«только для чтения».При попытке
модифицировать или удалить файл с этим
атрибутом будет выдано соответствующее
сообщение.

H (Hidden) — «скрытый
файл».При просмотре содержимого
папки (без специальных установок или
ключа) сведения о файлах с таким атрибутом
не выдаются.

A (Archive) —
«неархивированный файл».Этот атрибут
устанавливается при создании каждого
файла и снимается средствами архивации
и резервирования файлов.

Для удобства
работы с файлами и их систематизации
на диске создаются папки (каталоги),
структура которых определяет логическую
организацию данных.

Папка
(каталог)— это специальное место
на диске, в котором хранятся имена
файлов, сведения об их размерах, времени
последнего обновления и т.д. Имена папок
образуются по тем же правилам, что и
имена файлов.

Структура папок
в Windows иерархическая (древовидная). Папка
самого верхнего уровня — главная
(корневая) — создается автоматически
и не имеет имени. В ней находятся сведения
не только файлов, но и о папках первого
уровня (папки первого и последующих
уровней создаются пользователем). Папка,
с которой в данный момент работает
пользователь, называется текущей.

С папками и
файлами могут выполняться операции
создания, удаления, копирования и
перемещения, а также изменение их свойств
и управление доступом.

Физическая
организация данных на носителе зависит
от файловой системы, которая предусматривает
выделение в процессе форматирования
диска специальных областей: системной
областииобластиданных.
Основными компонентами системной
области являются: загрузочная запись,
таблицы размещения файлов и корневой
каталог (папка). Область данных содержит
файлы и папки.

Вся область
данных диска делится на кластеры,которые представляют собой неделимые
блоки данных одного размера на диске.
Все кластеры пронумерованы. В самом
начале диска размещается таблица
размещения файлов, содержащая столько
записей, сколько кластеров доступно на
диске. В ней содержатся сведения о
номерах кластеров, в которых размещается
файл, отмечены неиспользуемые кластеры,
а также поврежденные кластеры, которые
помечаются определенным значением,
после чего уже никогда не употребляются.

Каждый кластер
файла содержит номер следующего в
цепочке его кластеров. Таким образом,
достаточно знать номер первого кластера
в цепочке, который хранится в оглавлении
диска, чтобы определить номера всех
кластеров, содержащих данный файл.
Занимаемый файлом объем кратен количеству
кластеров. Наличие у каждого кластера
индивидуального номера позволяет найти
область расположения файла, причем
необязательно, чтобы его кластеры
располагались рядом. Если разные
фрагменты файла располагаются в несмежных
кластерах, то говорят о фрагментациифайла.

Каждый диск на
компьютере имеет уникальное имя. Диски
именуются буквами латинского алфавита.
Обычно накопителю на гибком магнитном
диске (НГМД) присваивается имя А:, а
винчестеру (НЖМД) — С:.

Жесткий диск
представляет собой физическое устройство.
Для организации эффективной работы с
дисковым пространством жесткого
магнитного диска с помощью специальной
программы его разбивают на ряд разделов
— логических дисков, каждый из
которых рассматривается системой как
отдельный диск и именуется последующими
буквами латинского алфавита (D, E и т.д.).

Windows XP позволяет
форматировать жесткий диск в файловой
системе FAT или NTFS.

Система
FAT (File Allocation Table) — представляет
собой таблицу размещения файлов MS-DOS и
Windows 9x и Me, поэтому понимается этими ОС.
Но она имеет низкую отказоустойчивость,
и при аварийном отключении питания
велика вероятность потери данных.

Система
NTFS (New Technology File System) — была разработана
Microsoft специально для Windows NT. Она гарантирует
сохранность данных в случае копирования
даже при программно-аппаратном сбое
или отключении электропитания, превосходит
FAT по эффективности использования
ресурсов (например, работает с файлами
размером более 4 Гб), предоставляет
возможность создавать «динамические»
жесткие диски, объединяющие несколько
папок, предоставляет средства для
разграничения доступа и защиты информации
и др.

Перевод логического
диска из FAT в NTFS осуществляется штатной
программой Windows или специальными
программами без потери информации.
Также существуют специальные программы,
которые могут производить конвертацию
из NTFS в FAT, однако в большинстве случаев
такой перевод требует форматирования
диска.

На
диске может храниться огромное количество
разнообразных файлов. Для удобства
работы с файлами, их систематизации по
назначению, содержанию, авторству или
другим признакам на диске создаются
каталоги, структура которых определяет
логическую
организацию данных. Каталог —
это специальное место на диске, в котором
хранятся имена файлов, сведения об их
размерах, времени последнего обновления,
свойствах и т.д. Каталог самого верхнего
уровня — корневой
(главный) каталог диска
создается автоматически и не имеет
имени. В нем находятся имена не только
файлов, но и подкаталогов первого уровня
(каталоги первого и последующих уровней
создаются пользователем). Подкаталог
первого уровня может содержать имена
файлов и подкаталогов второго уровня
и т.д. Каталог, с которым в данный момент
работает пользователь, называется
текущим.

Имена
файлов и их атрибуты хранятся в каталоге.
Если в каталоге хранится имя файла, то
говорят, что этот файл находится в данном
каталоге. Обращение к каталогу, если он
не корневой, осуществляется по имени³.

На
каждом диске может быть несколько
каталогов. В каждом каталоге могут
присутствовать файлы и другие каталоги.
В зависимости от файловой системы
структура каталогов может быть
древовидной, когда каталог может входить
только в один каталог более высокого
уровня (рис. 3.2, а),
и
сетевой, когда каталог может входить в
различные каталоги (рис. 3.2,6). Сетевая
структура реализована в Unix,
древовидная — в ОС семейства Windows.

Рис.
3.2. Структура
каталога: а — древовидная; б — сетевая

В
Windows
каталог называется папкой. С папками
(каталогами) и файлами могут выполняться
операции создания, удаления, копирования
и перемещения, а также изменение их
свойств и управление доступом.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Иногда можно встретить такое: есть пустая флешка большого размера, например 32 гигабайта. И есть скачанный фильм на 8 гигабайт. Место на флешке явно есть. Но при попытке скинуть этот файл на флешку компьютер выдаёт, что ему не хватает места для записи. 

Казалось бы, пустого места на флешке точно хватает, но записать файл всё равно не получается. Оказывается, всё дело в том, какая файловая система используется на этой флешке.

Что такое файловая система и зачем она нужна

Когда мы прошлый раз говорили о файлах, то выяснили, что:

Чтобы компьютер всегда точно знал, где какой файл находится, он использует таблицу файлов — какой-то свой внутренний способ записи информации о каждом файле. 

👉 Файловая система — это как раз тот самый способ организации хранения файлов, который компьютер использует для этого диска или флешки. От файловой системы зависит:

Файловая система есть у каждого носителя, где есть хоть один файл — в компьютерах, телефонах, фотоаппаратах, роутерах, умных часах, приставках и даже в умных чайниках.

Самая популярная файловая система в мире — FAT32

Файловую систему FAT32 придумала компания Микрософт в 1996 году для Windows 95, и с тех пор это самая популярная файловая система в мире, потому что она очень простая:

👉 Благодаря такой простой организации FAT32 встраивают везде, где нужно быстро организовать простой доступ к небольшим файлам.

Почему файл может не записываться на пустую флешку

Эта ситуация почти всегда означает, что на флешке, куда вы хотите что-то записать, используется файловая система FAT32. Обратная сторона её простоты — ограничение в 4 гигабайта на максимальный размер одного файла.

Работает это ограничение так:

Когда мы пытаемся записать файл на 8 гигабайт на такую флешку, система сразу пробует выделить место для нового файла в таблице. Когда компьютер запишет в память 4 гигабайта, то в этот момент он выяснит, что данных ещё много и нужно выделить больше места. Но FAT32 не может выделить больше места, потому что она на это не рассчитана, и поэтому мы видим ошибку:

Какие ещё бывают файловые системы

NTFS — файловая система компании Микрософт, которая работает по другой технологии. Вместо простой таблицы файлов в ней используется собственная база данных, в которой связано много таблиц. Благодаря этому NTFS позволяет хранить файлы размером больше сотни терабайт и управлять правами доступа пользователей к разным файлам. Примечательно, что эту систему придумали раньше, чем FAT32, но из-за технической сложности она не стала такой популярной.

APFS — система компании Apple, в которую разработчики добавили много дополнительных возможностей:

С этой файловой системой без проблем работает только техника Apple, а для остальных устройств нужен дополнительный драйвер, который не поддерживает всех возможностей этой системы. Поэтому если сломается аймак, то диски от него можно будет прочитать только на другом аймаке или макбуке. 

exFAT — расширенная FAT-система, в которой исправили все ограничения FAT32, но оставили всю простоту работы с файлами. Её понимают почти все современные компьютеры, но старые с exFAT работать не будут. Если у вас макбук и вам нужен внешний диск, который может одновременно работать и с MacOS, и с Windows, лучше использовать exFAT — так вы получите максимальную совместимость в обеих системах.

ext4 — файловая система для Linux-дистрибутивов. Умеет многое из того, что умеет APFS.

Как узнать файловую систему на диске

Щёлкните правой кнопкой мыши на диске и выберите пункт «Свойства»:

Windows:

Mac OS:

Как поменять файловую систему

Чтобы поменять на флешке, например, FAT32 на NTFS, её нужно отформатировать. Это значит, что вся информация будет стёрта, а старая файловая система будет заменена на новую. 

Чтобы отформатировать флешку на Windows, щёлкните по ней правой кнопкой мыши, выберите пункт «Форматировать» и выберите нужную файловую систему:

На MacOS зайдите в Дисковую утилиту, выберите флешку, нажмите на «Стереть» и выберите новую файловую систему:

Особенности файловой структуры компьютеров. Что об этом нужно знать?!

Каждый пользователь ПК размышлял о том, как лучше организовать личные данные, но вначале стоит разобраться в том, что такое файловая структура компьютера.

Что об этом нужно знать

Файловая система – это способ именования файлов и их логического размещения для хранения и поиска. Без файловой системы хранимая информация не была бы изолирована в отдельные документы, и ее было бы сложно идентифицировать и извлечь.

По мере увеличения емкости информации, организация и доступность отдельных файлов становятся более важной для хранения данных.

Файловая структура – это порядок размещения каталогов и материалов. Файловая система включает в себя файловую структуру.

Файловые конструкции отличаются в разных операционных системах (ОС), таких, как Microsoft Windows, macOS и Linux. Некоторые файловые структуры предназначены для конкретных приложений.

Компьютер под управлением ОС Microsoft Windows организовывает информацию так, как собраны файлы в картотеке. Каждый шкаф имеет несколько ящиков. Каждый ящик содержит папки. Каждая папка содержит важную документацию, которую необходимо сохранить. Строение файловой системы параллельно этому типу организации.

Базовые элементы архитектуры Windows

Логические приводы и ящики. В зависимости от сценария картотеки каждый блок представлен в виде логического диска на компьютере. Например, на логическом диске C обычно находится системная информация. Диск D чаще всего содержит личные сведения пользователя, или данные, которые используются для восстановления компьютера.

Папки. Некоторые общие каталоги, которые по умолчанию входят в среду Windows, включают документы, изображения, музыку, видео и загруженные файлы. Но пользователи редко используют стандартные папки. Они предпочитают создавать собственную иерархию и композицию.

Файлы. Элементы, хранящиеся в каталоге физической картотеки, в компьютере представляются в виде файлов. Файл может быть электронной таблицей, рисунком, музыкой или прикладной программой. Имя в Windows может содержать до 260 символов. Любой документ обычно имеет расширение файла, которое помогает системе понять, что это за тип и как его читать.

Корзина. Когда удаляются данные, они не исчезают окончательно с компьютера. Удаленный файл сначала перемещается в папку корзины, которая обычно находится на рабочем столе.

Как работают файловые структуры

Файловая структура хранит информацию и рассматривается как тип индекса для всех данных, которые содержатся в устройстве хранения. Эти устройства могут включать жесткие диски, оптические приводы и флеш-накопители.

Наряду с элементами, файловые конструкции содержат такую информацию, как размер файла, а также его атрибуты, местоположение и иерархия в каталоге метаданных. Метаданные (это информация, которая описывает другие данные) также могут идентифицировать свободные блоки доступного хранилища на диске и объем доступного пространства.

Перед созданием документов и каталогов на носителе необходимо создать разделы. Раздел – это область жесткого диска или другого хранилища, которой ОС управляет отдельно. Одна основная файловая система содержится в основном разделе, а некоторые ОС допускают создание нескольких разделов на одном диске. В этой ситуации, если одна файловая система будет повреждена, данные в другом разделе будут в безопасности.

Основные правила организации

Что важно знать и понимать:

Синхронизация данных

Прежде чем начать разбираться в правильной организации каталогов, стоит упомянуть Dropbox и другие подобные сервисы.

Службы синхронизации (в том числе встроенные в macOS и Windows) – это замечательные инструменты для доступа к сведениям с различных устройств. Они также отлично подходят для обмена документами с другими людьми.

Широко используется Dropbox, но многие люди используют iCloud Drive или OneDrive, также популярны Box и Google Drive.

Создание иерархии

Если на компьютере выполняются как рабочие, так и личные задачи, нужно создать две глобальные папки для разделения личных и деловых элементов.

Если пользователь использует Dropbox, это может выглядеть так:

Нужно соблюдать общее правило при разделении элементов – выбирать архитектуру каталогов, которая соответствует мысленной организации всех сфер жизни. Базовым разделением могут быть: образование, работа, семья, финансы, покупки или транспорт.

За таким принципом стоит создавать композицию папок. Простой пример такой иерархии приведен на рисунке ниже.

Шаблоны папок

Начав анализировать работу с файлами и папками, можно заметить, что есть определенные каталоги, которые используется снова и снова.

К примеру, финансовая документация, данные для работы с клиентами и работы над проектом.

Можно предварительно создать шаблон папки со структурой, которую нужно использовать в будущем. Затем каждый раз, когда наступает новый финансовый период, или приходит новый клиента нужно просто скопировать этот шаблон каталога.

В этом есть два преимущества:

Для создания шаблонов можно просто создать нужную конструкцию и скопировать ее. Или же использовать такие инструменты, как Keyboard Maestro или Alfred.

В статье объясняется разницу между файловой системой и файловой структурой, коротко описывается, как работает архитектура. Кроме того, было представлено советы для создания собственной композиции.

Все перечисленные идеи, могут помочь пользователям настроить эффективную иерархию и легко организовать документы и каталоги.

Источник

Файловая система

Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имен файлов (и каталогов), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же как и о том, на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте, блоке флеш-памяти или другом) он записан. Всё, что знает программа — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Содержание

Иерархия каталогов [ ]

Практически всегда файлы на дисках объединяются в каталоги.

В простейшем случае все файлы на данном диске хранятся в одном каталоге. Такая одноуровневая схема использовалась в CP/M и в первой версии MS-DOS 1.0. Иерархическая файловая система со вложенными друг в друга каталогами впервые появилась в Multics, затем в UNIX.

В настоящее время одноуровневые файловые системы используются очень редко, за исключением устройств с малой вычислительной мощностью и объёмом памяти, например, микроконтроллера ESP8266, использующий в собственной флэш-памяти (до 16 Мб) собственную файловую систему SPIFFS.

Каталоги на разных дисках могут образовывать несколько отдельных деревьев, как в DOS/Windows, или же объединяться в одно дерево, общее для всех дисков, как в UNIX-подобных системах.

Кроме того, вышеописанная система позволяет монтировать не только файловые системы физических устройств, но и отдельные каталоги (параметр —bind) или, например, образ ISO (опция loop). Такие надстройки, как FUSE, позволяют также монтировать, например, целый каталог на FTP и ещё очень большое количество различных ресурсов.

Основные функции файловых систем [ ]

Основными функциями файловой системы являются:

Классификация файловых систем [ ]

По предназначению файловые системы можно классифицировать на нижеследующие категории.

Задачи файловой системы [ ]

Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:

В многопользовательских системах появляется ещё одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

ФС позволяет оперировать не нулями и единицами, а более удобными и понятными объектами — файлами. Ради удобства в работе с файлами используются их символьные идентификаторы — имена. Само содержимое файлов записано в кластеры ( clusters ) — мельчайшие единицы данных, которыми оперирует файловая система, размер их кратен 512 байтам (512 байт — размер сектора жесткого диска, минимальной единицы данных, которая считывается с диска или записывается на диск). Для организации информации кроме имени файла используются также каталоги (или папки), как некая абстракция, позволяющая группировать файлы по определенному критерию. По свой сути каталог — это файл, содержащий информацию о как бы вложенных в него каталогах и файлах.

Вся информация о файлах хранится в особых областях раздела (тома) — файловых справочниках. Структура этих справочников зависит от типа файловой системы. Справочник файлов позволяет ассоциировать числовые идентификаторы файлов и дополнительную информацию о них (дата изменения, права доступа, имя и т.д.) с непосредственным содержимым файла, хранящимся в другой области раздела (тома).

На жестких дисках компьютеров под управлением систем семейства Windows используются два типа файловых систем: FAT (FAT16 и FAT32) и NTFS.

Источник

В чём разница между FAT32, NTFS и exFAT

Вы знаете, что Windows Phone использует NTFS? Почему большинство карт памяти и почти все USB-накопители по-прежнему используют старый-добрый FAT? Почему вы можете хранить полноразмерные HD-фильмы на некоторых флеш-накопителях и не можете на других? Почему некоторые устройства поддерживают только карты памяти SDHC до 32 ГБ, и что можно сделать, чтобы заставить их использовать 64 ГБ SDXC? Эти и многие другие вопросы связаны с типом файловой системы, используемой конкретным устройством хранения. Но как это связано с Windows?

Содержание:

Файловые системы Windows

В начале истории персональных компьютеров (думаю, в эпоху текстовых DOS-боксов и дискет) единственной используемой файловой системой была FAT12. С появлением жестких дисков, способных хранить несколько мегабайт данных (да, именно мегабайт, а не гигабайт!) была разработана новая версия FAT под названием FAT16. Под эту файловую систему и разрабатывался Windows 95, получив лишь «апгрейд» в виде поддержки более длинных имен файлов. В Windows 98 Microsoft добавили поддержку еще одной новой версии FAT под названием FAT32 для поддержки больших жестких дисков (да, к тому времени мы уже начали измерять дисковое пространство в гигабайтах).

В параллельной вселенной Windows NT Microsoft все время использовала файловую систему новых технологий, или NTFS. Windows NT 4, Windows 2000, а затем Windows XP, Vista, Windows 7, 8, 8.1 и новые Windows 10 используют NTFS.

В еще одной параллельной вселенной – вселенной съемного хранилища вы можете выбирать между универсальным FAT32 (при этом столкнувшись с его ограничением в размерах файлов в 4 ГБ) и более новым, но не так широко поддерживаемым (из-за ограничений по лицензированию) exFAT. Кстати, exFAT используется в качестве файловой системы по выбору на всех картах SDXC емкостью 64 ГБ и более.

Итак, в настоящее время у нас есть три различных семейства файловых систем: древняя, но все же широко применяемая FAT32, новая NTFS и свежеразработанная, оптимизированная на основе Solid ExFAT. Какую из этих файловых систем использовать, и когда? И каковы различия между ними?

FAT32: Очевидный выбор

FAT32 по-прежнему остается единственной файловой системой, используемой в Windows 98 или Windows ME. FAT32 фактически является файловой системой выбора для карт памяти SD до 32ГБ включительно. Наконец, FAT32 часто используется для форматирования USB-накопителей, в том числе емкостью 64ГБ и выше.

Старичок FAT32… Его основные ограничения хорошо известны. FAT32 поддерживает работу с файлами размером не более 4 ГБ. Если кажется, что для одного файла это много, вспомните о том, что один видеоролик в формате HD занимает от 4,5 до 10 ГБ, и сразу станет понятно, насколько данное ограничение существенно в современных реалиях. Его другие ограничения включают в себя отсутствие надежной поддержки, абсолютное отсутствие контроля доступа, отсутствия шифрования, сжатия или отказоустойчивости.

Иначе говоря, это совершенно простая и легкая файловая система, которая подходит практически для любой портативной электроники с низкой производительностью, такой как цифровые камеры и видеокамеры, простые смартфоны, MP3-плееры и аналогичные устройства. Из-за его почтенного возраста и широкой популярности в Windows с 1997 года FAT32 поддерживается практически всей техникой, включая холодильник и кофеварку. Другими словами, если вы хотите носить с собой одно съемное запоминающее устройство и быть уверенным, что его можно использовать с любым подключаемым модулем, FAT32 – то, что вам нужно.

NTFS: системный диск

Однако ограничения FAT32 не позволят эффективно использовать ее в современных вычислительных средах. Отсутствие контроля доступа – это одно, абсолютное отсутствие ведения журнала и каких-либо намеков на отказоустойчивость – это другое. Ограниченный размер файла также является огромным минусом. В результате Microsoft представила новую файловую систему, которую они назвали файловой системой новых технологий, или NTFS.

В NTFS есть все, чего не хватает FAT. Мощные параметры контроля доступа? Пожалуйста. Отказоустойчивость и ведение журнала? Получите. Мгновенное сжатие и шифрование отдельных файлов, папок и целых томов диска? Конечно. Альтернативные потоки данных, повышенные меры безопасности, резервное копирование самой файловой системы и важных системных файлов и многие другие функции… Начиная с его первоначального выпуска в 1994 году, NTFS получала все новые обновления, в том числе, повышающие ее совместимость. Ее великолепный дизайн и простая реализация по-прежнему не имеют аналогов среди других файловых систем даже сегодня. Она достаточно универсальна для использования даже на смартфонах начального уровня под управлением Windows Phone 8 и 8.1. Но, если это такая отличная файловая система, почему ее не используют все и везде?

Как вы могли ожидать, NTFS не лишена недостатков. Разработанная еще в 1994 году для серверных операций, эта файловая система всегда требовала большой вычислительной мощности для поддержания своих многочисленных структур. Ее системные записи быстро растут, занимают драгоценное пространство и добавляют дополнительную нагрузку на эти устройства хранения, использующие флэш-память NAND. Наконец, если использовать что-либо, кроме больших жестких дисков, ее накладные расходы окажутся слишком велики, поэтому всеобщее признание система пока так и не завоевала. И последнее, но не менее важное: NTFS запатентована Microsoft, которые не желают открывать лицензии на эту файловую систему конкурентам.

exFAT: лучшее, если поддерживается…

Чтобы преодолеть ограничения FAT32 и уменьшить дополнительную нагрузку, оказываемую NTFS на носители на основе NAND, Microsoft разработала еще одну файловую систему под названием Extended FAT или exFAT. Эта файловая система в значительной степени основана на той же концепции, что и оригинальный FAT, только теперь она является настоящей 64-битной файловой системой без ограничения размера файла, существующего в FAT32. Именно поэтому exFAT используется как стандарт для больших SD-карт (стандарт SDXC требует, чтобы все SD-карты размером 64 ГБ и более были отформатированы с помощью exFAT). Поэтому, если вы покупаете 64-гигабайтную карту microSDXC, она будет работать на основе exFAT … и по этой причине она может не распознаваться вашим смартфоном или планшетом.

Причина, по которой exFAT не заменила древний FAT32 повсюду – платное лицензирование. В отличие от FAT32, которая бесплатна для всех без роялти, с производителей, которые хотят использовать exFAT на своих устройствах Microsoft взимает плату за лицензирование. В результате создатели телефонов Android, низкоуровневых Android-планшетов и дешевых камеры предпочитают сэкономить несколько центов стоимости устройств (в пересчете на единицу выпущенной техники) на лицензировании, предпочитая исключить exFAT из списка поддерживаемых файловых систем. В результате, если вы вставляете новую 64-гигабайтную микро SD-карту в такое устройство, карта, скорее всего, не будет распознана.

Можете ли вы самолично преодолеть это ограничение? В большинстве случаев да, и довольно легко. Просто подключите свою SD-карту к ПК через устройство чтения карт и отформатируйте ее с помощью … вы догадались… FAT32! Таким образом, вы потеряете возможность хранить на ней файлы размером более 4 ГБ, но ваша карта памяти, скорее всего, будет распознана и будет бесперебойно работать на устройстве Android, которое по техническим характеристикам вроде как и не должно поддерживать SD-карты емкостью более 32 ГБ.

(Обратите внимание, что некоторые устройства могут быть слишком старыми, чтобы распознавать карты памяти SDXC чисто физически. Да, таковые не производятся вот уже несколько лет, но выпущенные ранее устройства могут по-прежнему не поддерживать карту SDXC независимо от того, с какой файловой системой она поставляются)

Однако минуточку… Windows Phone – это ОС Microsoft, так не будут ли устройства Windows Phone поддерживать exFAT по умолчанию? Так и есть! Windows Phone 8 и 8.1 действительно поставляются со встроенной поддержкой exFAT, бесплатной для производителей, которые хотят выпускать устройства для платформы Windows Phone. Microsoft предлагает бесплатную лицензию exFAT в рамках своего «пакета стимулирования», призванного побудить большее число производителей присоединиться к платформе Windows Phone.

Наконец, все или почти все планшеты с операционной системой Windows RT и полной версией Windows 8 или 8.1 поддерживают exFAT и распознают 64-ГБ и более крупные SD-карты без труда.

Восстановление файловых систем Windows

Практически каждый инструмент восстановления данных на базе Windows предлагает поддержку FAT32 и NTFS. Инструменты, поддерживающие exFAT, гораздо менее доступны из-за ограничений лицензирования Microsoft. Одним из инструментов поддержки всех трех файловых систем Windows является RS Partition Recovery.

Наконец, если вам нужна только поддержка одной из файловых систем, вы можете сэкономить, выбрав RS NTFS Recovery или RS FAT Recovery.

Часто задаваемые вопросы

Это сильно зависит от емкости вашего жесткого диска и производительности вашего компьютера. В основном, большинство операций восстановления жесткого диска можно выполнить примерно за 3-12 часов для жесткого диска объемом 1 ТБ в обычных условиях.

Если файл не открывается, это означает, что файл был поврежден или испорчен до восстановления.

Используйте функцию «Предварительного просмотра» для оценки качества восстанавливаемого файла.

Когда вы пытаетесь получить доступ к диску, то получаете сообщение диск «X: не доступен». или «Вам нужно отформатировать раздел на диске X:», структура каталога вашего диска может быть повреждена. В большинстве случаев данные, вероятно, все еще остаются доступными. Просто запустите программу для восстановления данных и отсканируйте нужный раздел, чтобы вернуть их.

Пожалуйста, используйте бесплатные версии программ, с которыми вы можете проанализировать носитель и просмотреть файлы, доступные для восстановления.

Сохранить их можно после регистрации программы – повторное сканирование для этого не потребуется.

Источник

Файловая система NTFS

Операционные системы Microsoft семейства Windows NT нельзя представить без файловой системы NTFS — одной из самых сложных и удачных из существующих на данный момент файловых систем. Данная статья расскажет вам, в чем особенности и недостатки этой системы, на каких принципах основана организация информации, и как поддерживать систему в стабильном состоянии, какие возможности предлагает NTFS и как их можно использовать обычному пользователю.

Начнем с общих фактов. Раздел NTFS, теоретически, может быть почти какого угодно размера. Предел, конечно, есть, но я даже не буду указывать его, так как его с запасом хватит на последующие сто лет развития вычислительной техники — при любых темпах роста. Как обстоит с этим дело на практике? Почти так же. Максимальный размер раздела NTFS в данный момент ограничен лишь размерами жестких дисков. NT4, правда, будет испытывать проблемы при попытке установки на раздел, если хоть какая-нибудь его часть отступает более чем на 8 Гб от физического начала диска, но эта проблема касается лишь загрузочного раздела.

Лирическое отступление. Метод инсталляции NT4.0 на пустой диск довольно оригинален и может навести на неправильные мысли о возможностях NTFS. Если вы укажете программе установки, что желаете отформатировать диск в NTFS, максимальный размер, который она вам предложит, будет всего 4 Гб. Почему так мало, если размер раздела NTFS на самом деле практически неограничен? Дело в том, что установочная секция просто не знает этой файловой системы 🙂 Программа установки форматирует этот диск в обычный FAT, максимальный размер которого в NT составляет 4 Гбайт (с использованием не совсем стандартного огромного кластера 64 Кбайта), и на этот FAT устанавливает NT. А вот уже в процессе первой загрузки самой операционной системы (еще в установочной фазе) производится быстрое преобразование раздела в NTFS; так что пользователь ничего и не замечает, кроме странного «ограничения» на размер NTFS при установке. 🙂

Структура раздела — общий взгляд

Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры — блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров — от 512 байт до 64 Кбайт, неким стандартом же считается кластер размером 4 Кбайт. Никаких аномалий кластерной структуры NTFS не имеет, поэтому на эту, в общем-то, довольно банальную тему, сказать особо нечего.

Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT зону — пространство, в которое растет метафайл MFT (об этом ниже). Запись каких-либо данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой — это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свободное место — незаполненные куски MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT-зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT-зона просто сокращается (в текущих версиях операционных систем ровно в два раза), освобождая таким образом место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона может снова расширится. При этом не исключена ситуация, когда в этой зоне остались и обычные файлы: никакой аномалии тут нет. Что ж, система старалась оставить её свободной, но ничего не получилось. Жизнь продолжается… Метафайл MFT все-таки может фрагментироваться, хоть это и было бы нежелательно.

MFT и его структура

Файловая система NTFS представляет собой выдающееся достижение структуризации: каждый элемент системы представляет собой файл — даже служебная информация. Самый главный файл на NTFS называется MFT, или Master File Table — общая таблица файлов. Именно он размещается в MFT зоне и представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска, и, как не парадоксально, себя самого. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому либо файлу (в общем смысле этого слова). Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны операционной системе — они называются метафайлами, причем самый первый метафайл — сам MFT. Эти первые 16 элементов MFT — единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Интересно, что вторая копия первых трех записей, для надежности — они очень важны — хранится ровно посередине диска. Остальной MFT-файл может располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах диска — восстановить его положение можно с помощью его самого, «зацепившись» за самую основу — за первый элемент MFT.

Метафайлы

Первые 16 файлов NTFS (метафайлы) носят служебный характер. Каждый из них отвечает за какой-либо аспект работы системы. Преимущество настолько модульного подхода заключается в поразительной гибкости — например, на FAT-е физическое повреждение в самой области FAT фатально для функционирования всего диска, а NTFS может сместить, даже фрагментировать по диску, все свои служебные области, обойдя любые неисправности поверхности — кроме первых 16 элементов MFT.

$MFT	сам MFT
$MFTmirr	копия первых 16 записей MFT, размещенная посередине диска
$LogFile	файл поддержки журналирования (см. ниже)
$Volume	служебная информация — метка тома, версия файловой системы, т. д.
$AttrDef	список стандартных атрибутов файлов на томе
$.	корневой каталог
$Bitmap	карта свободного места тома
$Boot	загрузочный сектор (если раздел загрузочный)
$Quota	файл, в котором записаны права пользователей на использование дискового пространства (начал работать лишь в NT5)
$Upcase	файл — таблица соответствия заглавных и прописных букв в имен файлов на текущем томе. Нужен в основном потому, что в NTFS имена файлов записываются в Unicode, что составляет 65 тысяч различных символов, искать большие и малые эквиваленты которых очень нетривиально.

Файлы и потоки

Довольно интересно обстоит дело и с данными файла. Каждый файл на NTFS, в общем-то, имеет несколько абстрактное строение — у него нет как таковых данных, а есть потоки (streams). Один из потоков и носит привычный нам смысл — данные файла. Но большинство атрибутов файла — тоже потоки! Таким образом, получается, что базовая сущность у файла только одна — номер в MFT, а всё остальное опционально. Данная абстракция может использоваться для создания довольно удобных вещей — например, файлу можно «прилепить» еще один поток, записав в него любые данные — например, информацию об авторе и содержании файла, как это сделано в Windows 2000 (самая правая закладка в свойствах файла, просматриваемых из проводника). Интересно, что эти дополнительные потоки не видны стандартными средствами: наблюдаемый размер файла — это лишь размер основного потока, который содержит традиционные данные. Можно, к примеру, иметь файл нулевой длинны, при стирании которого освободится 1 Гбайт свободного места — просто потому, что какая-нибудь хитрая программа или технология прилепила в нему дополнительный поток (альтернативные данные) гигабайтового размера. Но на самом деле в текущий момент потоки практически не используются, так что опасаться подобных ситуаций не следует, хотя гипотетически они возможны. Просто имейте в виду, что файл на NTFS — это более глубокое и глобальное понятие, чем можно себе вообразить просто просматривая каталоги диска. Ну и напоследок: имя файла может содержать любые символы, включая полый набор национальных алфавитов, так как данные представлены в Unicode — 16-битном представлении, которое дает 65535 разных символов. Максимальная длина имени файла — 255 символов.

Каталоги

Каталог на NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который уже предоставляет полную информацию об элементе каталога. Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево. Вот что это означает: для поиска файла с данным именем в линейном каталоге, таком, например, как у FAT-а, операционной системе приходится просматривать все элементы каталога, пока она не найдет нужный. Бинарное же дерево располагает имена файлов таким образом, чтобы поиск файла осуществлялся более быстрым способом — с помощью получения двухзначных ответов на вопросы о положении файла. Вопрос, на который бинарное дерево способно дать ответ, таков: в какой группе, относительно данного элемента, находится искомое имя — выше или ниже? Мы начинаем с такого вопроса к среднему элементу, и каждый ответ сужает зону поиска в среднем в два раза. Файлы, скажем, просто отсортированы по алфавиту, и ответ на вопрос осуществляется очевидным способом — сравнением начальных букв. Область поиска, суженная в два раза, начинает исследоваться аналогичным образом, начиная опять же со среднего элемента.

Вывод — для поиска одного файла среди 1000, например, FAT придется осуществить в среднем 500 сравнений (наиболее вероятно, что файл будет найден на середине поиска), а системе на основе дерева — всего около 12-ти (2^10 = 1024). Экономия времени поиска налицо. Не стоит, однако думать, что в традиционных системах (FAT) всё так запущено: во-первых, поддержание списка файлов в виде бинарного дерева довольно трудоемко, а во-вторых — даже FAT в исполнении современной системы (Windows2000 или Windows98) использует сходную оптимизацию поиска. Это просто еще один факт в вашу копилку знаний. Хочется также развеять распространенное заблуждение (которое я сам разделял совсем еще недавно) о том, что добавлять файл в каталог в виде дерева труднее, чем в линейный каталог: это достаточно сравнимые по времени операции — дело в том, что для того, чтобы добавить файл в каталог, нужно сначала убедится, что файла с таким именем там еще нет 🙂 — и вот тут-то в линейной системе у нас будут трудности с поиском файла, описанные выше, которые с лихвой компенсируют саму простоту добавления файла в каталог.

Какую информацию можно получить, просто прочитав файл каталога? Ровно то, что выдает команда dir. Для выполнения простейшей навигации по диску не нужно лазить в MFT за каждым файлом, надо лишь читать самую общую информацию о файлах из файлов каталогов. Главный каталог диска — корневой — ничем не отличается об обычных каталогов, кроме специальной ссылки на него из начала метафайла MFT.

Журналирование

NTFS — отказоустойчивая система, которая вполне может привести себя в корректное состояние при практически любых реальных сбоях. Любая современная файловая система основана на таком понятии, как транзакция — действие, совершаемое целиком и корректно или не совершаемое вообще. У NTFS просто не бывает промежуточных (ошибочных или некорректных) состояний — квант изменения данных не может быть поделен на до и после сбоя, принося разрушения и путаницу — он либо совершен, либо отменен.

Пример 1: осуществляется запись данных на диск. Вдруг выясняется, что в то место, куда мы только что решили записать очередную порцию данных, писать не удалось — физическое повреждение поверхности. Поведение NTFS в этом случае довольно логично: транзакция записи откатывается целиком — система осознает, что запись не произведена. Место помечается как сбойное, а данные записываются в другое место — начинается новая транзакция.

И все-таки помните, что журналирование — не абсолютная панацея, а лишь средство существенно сократить число ошибок и сбоев системы. Вряд ли рядовой пользователь NTFS хоть когда-нибудь заметит ошибку системы или вынужден будет запускать chkdsk — опыт показывает, что NTFS восстанавливается в полностью корректное состояние даже при сбоях в очень загруженные дисковой активностью моменты. Вы можете даже оптимизировать диск и в самый разгар этого процесса нажать reset — вероятность потерь данных даже в этом случае будет очень низка. Важно понимать, однако, что система восстановления NTFS гарантирует корректность файловой системы, а не ваших данных. Если вы производили запись на диск и получили аварию — ваши данные могут и не записаться. Чудес не бывает.

Сжатие

Файлы NTFS имеют один довольно полезный атрибут — «сжатый». Дело в том, что NTFS имеет встроенную поддержку сжатия дисков — то, для чего раньше приходилось использовать Stacker или DoubleSpace. Любой файл или каталог в индивидуальном порядке может хранится на диске в сжатом виде — этот процесс совершенно прозрачен для приложений. Сжатие файлов имеет очень высокую скорость и только одно большое отрицательное свойство — огромная виртуальная фрагментация сжатых файлов, которая, правда, никому особо не мешает. Сжатие осуществляется блоками по 16 кластеров и использует так называемые «виртуальные кластеры» — опять же предельно гибкое решение, позволяющее добиться интересных эффектов — например, половина файла может быть сжата, а половина — нет. Это достигается благодаря тому, что хранение информации о компрессированности определенных фрагментов очень похоже на обычную фрагментацию файлов: например, типичная запись физической раскладки для реального, несжатого, файла:

кластеры файла с 1 по 43-й хранятся в кластерах диска начиная с 400-го

кластеры файла с 44 по 52-й хранятся в кластерах диска начиная с 8530-го…

Физическая раскладка типичного сжатого файла:

кластеры файла с 1 по 9-й хранятся в кластерах диска начиная с 400-го

кластеры файла с 10 по 16-й нигде не хранятся

кластеры файла с 17 по 18-й хранятся в кластерах диска начиная с 409-го

кластеры файла с 19 по 36-й нигде не хранятся

Видно, что сжатый файл имеет «виртуальные» кластеры, реальной информации в которых нет. Как только система видит такие виртуальные кластеры, она тут же понимает, что данные предыдущего блока, кратного 16-ти, должны быть разжаты, а получившиеся данные как раз заполнят виртуальные кластеры — вот, по сути, и весь алгоритм.

Безопасность

NTFS содержит множество средств разграничения прав объектов — есть мнение, что это самая совершенная файловая система из всех ныне существующих. В теории это, без сомнения, так, но в текущих реализациях, к сожалению, система прав достаточно далека от идеала и представляет собой хоть и жесткий, но не всегда логичный набор характеристик. Права, назначаемые любому объекту и однозначно соблюдаемые системой, эволюционируют — крупные изменения и дополнения прав осуществлялись уже несколько раз и к Windows 2000 все-таки они пришли к достаточно разумному набору.

Права файловой системы NTFS неразрывно связаны с самой системой — то есть они, вообще говоря, необязательны к соблюдению другой системой, если ей дать физический доступ к диску. Для предотвращения физического доступа в Windows2000 (NT5) всё же ввели стандартную возможность — об этом см. ниже. Система прав в своем текущем состоянии достаточно сложна, и я сомневаюсь, что смогу сказать широкому читателю что-нибудь интересное и полезное ему в обычной жизни. Если вас интересует эта тема — вы найдете множество книг по сетевой архитектуре NT, в которых это описано более чем подробно.

На этом описание строение файловой системы можно закончить, осталось описать лишь некоторое количество просто практичных или оригинальных вещей.

Hard Links

Эта штука была в NTFS с незапамятных времен, но использовалась очень редко — и тем не менее: Hard Link — это когда один и тот же файл имеет два имени (несколько указателей файла-каталога или разных каталогов указывают на одну и ту же MFT запись). Допустим, один и тот же файл имеет имена 1.txt и 2.txt: если пользователь сотрет файл 1, останется файл 2. Если сотрет 2 — останется файл 1, то есть оба имени, с момента создания, совершенно равноправны. Файл физически стирается лишь тогда, когда будет удалено его последнее имя.

Symbolic Links (NT5)

Гораздо более практичная возможность, позволяющая делать виртуальные каталоги — ровно так же, как и виртуальные диски командой subst в DOSе. Применения достаточно разнообразны: во-первых, упрощение системы каталогов. Если вам не нравится каталог Documents and settingsAdministratorDocuments, вы можете прилинковать его в корневой каталог — система будет по прежнему общаться с каталогом с дремучим путем, а вы — с гораздо более коротким именем, полностью ему эквивалентным. Для создания таких связей можно воспользоваться программой junction (junction.zip, 15 Кб), которую написал известный специалист Mark Russinovich. Программа работает только в NT5 (Windows 2000), как и сама возможность.

Для удаления связи можно воспользоваться стандартной командой rd.
ВНИМАНИЕ: Попытка уделения связи с помощью проводника или других файловых менеджеров, не понимающих виртуальную природу каталога (например, FAR), приведет к удалению данных, на которые ссылается ссылка! Будьте осторожны.

Шифрование (NT5)

Полезная возможность для людей, которые беспокоятся за свои секреты — каждый файл или каталог может также быть зашифрован, что не даст возможность прочесть его другой инсталляцией NT. В сочетании со стандартным и практически непрошибаемым паролем на загрузку самой системы, эта возможность обеспечивает достаточную для большинства применений безопасность избранных вами важных данных.Часть 2. Особенности дефрагментации NTFS

Вернемся к одному достаточно интересному и важному моменту — фрагментации и дефрагментации NTFS. Дело в том, что ситуация, сложившаяся с этими двумя понятиями в настоящий момент, никак не может быть названа удовлетворительной. В самом начале утверждалось, что NTFS не подвержена фрагментации файлов. Это оказалось не совсем так, и утверждение сменили — NTFS препятствует фрагментации. Оказалось, что и это не совсем так. То есть она, конечно, препятствует, но толк от этого близок к нулю… Сейчас уже понятно, что NTFS — система, которая как никакая другая предрасположена к фрагментации, что бы ни утверждалось официально. Единственное что — логически она не очень от этого страдает. Все внутренние структуры построены таким образом, что фрагментация не мешает быстро находить фрагменты данных. Но от физического последствия фрагментации — лишних движений головок — она, конечно, не спасает. И поэтому — вперед и с песней.

К истокам проблемы

Как известно, система сильнее всего фрагментирует файлы когда свободное место кончается, когда приходится использовать мелкие дырки, оставшиеся от других файлов. Тут возникает первое свойство NTFS, которое прямо способствует серьезной фрагментации.

Диск NTFS поделен на две зоны. В начала диска идет MFT зона — зона, куда растет MFT, Master File Table. Зона занимает минимум 12% диска, и запись данных в эту зону невозможна. Это сделано для того, чтобы не фрагментировался хотя бы MFT. Но когда весь остальной диск заполняется — зона сокращается ровно в два раза :). И так далее. Таким образом мы имеем не один заход окончания диска, а несколько. В результате если NTFS работает при диске, заполненном на около 90% — фрагментация растет как бешенная.

Попутное следствие — диск, заполненный более чем на 88%, дефрагментировать почти невозможно — даже API дефрагментации не может перемещать данные в MFT зону. Может оказаться так, что у нас не будет свободного места для маневра.

Далее. NTFS работает себе и работает, и всё таки фрагментируется — даже в том случае, если свободное место далеко от истощения. Этому способствует странный алгоритм нахождения свободного места для записи файлов — второе серьезное упущение. Алгоритм действий при любой записи такой: берется какой-то определенный объем диска и заполняется файлом до упора. Причем по очень интересному алгоритму: сначала заполняются большие дырки, потом маленькие. Т.е. типичное распределение фрагментов файла по размеру на фрагментированной NTFS выглядит так (размеры фрагментов):

Так процесс идет до самых мелких дырок в 1 кластер, несмотря на то, что на диске наверняка есть и гораздо более большие куски свободного места.

Вспомните сжатые файлы — при активной перезаписи больших объемов сжатой информации на NTFS образуется гигантское количество «дырок» из-за перераспределения на диске сжатых объемов — если какой-либо участок файла стал сжиматься лучше или хуже, его приходится либо изымать из непрерывной цепочки и размещать в другом месте, либо стягивать в объеме, оставляя за собой дырку.

Смысл в сего этого вступления в пояснении того простого факта, что никак нельзя сказать, что NTFS препятствует фрагментации файлов. Наоборот, она с радостью их фрагментирует. Фрагментация NTFS через пол года работы доведет до искреннего удивления любого человека, знакомого с работой файловой системой. Поэтому приходится запускать дефрагментатор. Но на этом все наши проблемы не заканчиваются, а, увы, только начинаются.

Средства решения?

«Временно занятое место» служит для облегчения восстановления системы в случае аппаратного сбоя и освобождается через некоторое время, обычно где-то пол минуты.

Допустим, мы хотим положить файлы подряд в начало диска. Кладем один файл. Он оставляет хвост занятости дополнения до кратности 16. Кладем следующий — после хвоста, естественно. Через некоторое время, по освобождению хвоста, имеем дырку

Источник

Файловые системы FAT

     FAT16

     FAT32

Файловая система NTFS

     Атрибуты файлов в NTFS

Файловая система CDFS

Universal Disk Format

Сравнение файловых систем

     Файловые системы FAT

     Файловая система NTFS

Файловая система и скорость

Максимальный размер тома

     Максимальный размер томов FAT

     Максимальный размер томов NTFS

Одной из важнейших характеристик операционной системы помимо управления памятью, ресурсами компьютера и задачами является поддержка файловой системы — основного хранилища системной и пользовательской информации. В данном обзоре мы рассмотрим основные файловые системы, поддерживаемые в Microsoft Windows 2000, — FAT16, FAT32, NTFS, а также такие файловые системы, как CDFS и UDF. Каждая файловая система имеет свои достоинства и недостатки, которые мы обсудим ниже.

Начнем с того, что вспомним, какие файловые системы поддерживаются в различных операционных системах фирмы Microsoft (табл. 1).

Как видно из данной таблицы, наиболее популярной и широко используемой файловой системой является FAT. Именно с нее мы и начнем наше знакомство с файловыми системами Windows.

Файловые системы FAT

FAT16

Файловая система FAT16 начала свое существование еще во времена, предшествовавшие MS-DOS, и поддерживается всеми операционными системами Microsoft для обеспечения совместимости. Ее название File Allocation Table (таблица расположения файлов) отлично отражает физическую организацию файловой системы, к основным характеристикам которой можно отнести то, что максимальный размер поддерживаемого тома (жесткого диска или раздела на жестком диске) не превышает 4095 Мбайт. Во времена MS-DOS 4-гигабайтные жесткие диски казались несбыточной мечтой (роскошью были диски объемом 20-40 Мбайт), поэтому такой запас был вполне оправданным.

Том, отформатированный для использования FAT16, разделяется на кластеры. Размер кластера по умолчанию зависит от размера тома и может колебаться от 512 байт до 64 Кбайт. В табл. 2 показано, как размер кластера зависит от размера тома. Отметим, что размер кластера может отличаться от значения по умолчанию, но должен иметь одно из значений, указанных в табл. 2.

Не рекомендуется задействовать файловую систему FAT16 на томах больше 511 Мбайт, так как для относительно небольших по объему файлов дисковое пространство будет использоваться крайне неэффективно (файл размером в 1 байт будет занимать 64 Кбайт). Независимо от размера кластера файловая система FAT16 не поддерживается для томов больше 4 Гбайт.

На рис. 1 показано, как организован том при использовании файловой системы FAT16.

В файловой системе FAT16 кластеры могут иметь различное значение. Например, это может быть свободный (неиспользуемый) кластер, кластер, занятый файлом, дефектный кластер или последний кластер файла.

Единственным различием между корневым и другими каталогами является то, что первый располагается в определенном месте и имеет фиксированное число вхождений. Каждый каталог и файл используют одно или более вхождений. Например, если число фиксированных вхождений для корневого каталога равно 512 и создано 100 подкаталогов, в корневом каталоге можно создать не более 412 файлов (512 – 100).

Для каждого файла и каталога в файловой системе хранится информация (в табл. 3 приведены данные для коротких имен файлов).

В структуре каталогов файлу отводится первый незанятый кластер, доступный на томе. Номер начального кластера позволяет определить местонахождение файла: каждый кластер содержит указатель на следующий кластер или значение FFFF, указывающее на то, что это последний кластер в цепочке кластеров, занимаемых файлом. Расположение файлов по кластерам показано на рис. 2.

Как видно из рис. 2, в папке расположены три файла. Первый из них — FILE1.EXT занимает три кластера (файл не фрагментирован, кластеры 2, 3 и 4 расположены последовательно), второй файл — FILE2.EXT фрагментирован и располагается в кластерах 5, 6 и 8, а третий — FILE2.EXT занимает всего один кластер. Вхождение для каждого файла содержит адрес его начального кластера (2, 5 и 7 соответственно). Последний кластер каждого файла (4, 8 и 7) в качестве адреса следующего кластера содержит значение FFFF, указывающее на то, что это последний кластер для данного файла.

Так как все вхождения имеют одинаковый размер информационного блока, они различаются по байту атрибутов. Один из битов в данном байте может указывать, что это каталог, другой — что это метка тома. Для пользователей доступны четыре бита, позволяющих управлять атрибутами файла — архивный (archive), системный (system), скрытый (hidden) и доступный только для чтения (read-only) (рис. 3).

FAT32

Начиная с Microsoft Windows 95 OEM Service Release 2 (OSR2) в Windows появилась поддержка 32-битной FAT. Для систем на базе Windows NT эта файловая система впервые стала поддерживаться в Microsoft Windows 2000. Если FAT16 может поддерживать тома объемом до 4 Гбайт, то FAT32 способна обслуживать тома объемом до 2 Тбайт. Размер кластера в FAT32 может изменяться от 1 (512 байт) до 64 секторов (32 Кбайт). Для хранения значений кластеров FAT32 требуется 4 байт (32 бит, а не 16, как в FAT16). Это означает, в частности, что некоторые файловые утилиты, рассчитанные на FAT16, не могут работать с FAT32.

Основным отличием FAT32 от FAT16 является то, что изменился размер логического раздела диска. FAT32 поддерживает тома объемом до 127 Гбайт. При этом, если при использовании FAT16 с 2-гигабайтными дисками требовался кластер размером в 32 Кбайт, то в FAT32 кластер размером в 4 Кбайт подходит для дисков объемом от 512 Мбайт до 8 Гбайт (табл. 4).

Это соответственно означает более эффективное использование дискового пространства — чем меньше кластер, тем меньше места требуется для хранения файла и, как следствие, диск реже становится фрагментированным.

При применении FAT32 максимальный размер файла может достигать 4 Гбайт минус 2 байта. Если при использовании FAT16 максимальное число вхождений в корневой каталог ограничивалось 512, то FAT32 позволяет увеличить это число до 65 535.

FAT32 накладывает ограничения на минимальный размер тома — он должен быть не менее 65 527 кластеров. При этом размер кластера не может быть таким, чтобы FAT занимала более 16 Мбайт–64 Кбайт / 4 или 4 млн. кластеров.

При использовании длинных имен файлов данные, необходимые для доступа из FAT16 и FAT32, не перекрываются. При создании файла с длинным именем Windows создает соответствующее имя в формате 8.3 и одно или более вхождений в каталог для хранения длинного имени (по 13 символов из длинного имени файла на каждое вхождение). Каждое последующее вхождение хранит соответствующую часть имени файла в формате Unicode. Такие вхождения имеют атрибуты «идентификатор тома», «только чтение», «системный» и «скрытый» — набор, который игнорируется MS-DOS; в этой операционной системе доступ к файлу осуществляется по его «псевдониму» в формате 8.3.

Файловая система NTFS

В состав Microsoft Windows 2000 входит поддержка новой версии файловой системы NTFS, которая, в частности, обеспечивает работу с сервисами каталогов Active Directory, точки пересчета (reparse points), средства защиты информации, контроль за доступом и ряд других возможностей.

Как и при использовании FAT, основной информационной единицей в NTFS является кластер. В табл. 5 показаны размеры кластеров по умолчанию для томов различной емкости.

При формировании файловой системы NTFS программа форматирования создает файл Master File Table (MTF) и другие области для хранения метаданных. Метаданные используются NTFS для реализации файловой структуры. Первые 16 записей в MFT зарезервированы самой NTFS. Местоположение файлов метаданных $Mft и $MftMirr записано в загрузочном секторе диска. Если первая запись в MFT повреждена, NTFS считывает вторую запись для нахождения копии первой. Полная копия загрузочного сектора располагается в конце тома. В табл. 6 перечислены основные метаданные, хранимые в MFT.

Остальные записи MFT содержат записи для каждого файла и каталога, расположенных на данном томе.

Обычно один файл использует одну запись в MFT, но если у файла большой набор атрибутов или он становится слишком фрагментированным, то для хранения информации о нем могут потребоваться дополнительные записи. В этом случае первая запись о файле, называемая базовой записью, хранит местоположение других записей. Данные о файлах и каталогах небольшого размера (до 1500 байт) полностью содержатся в первой записи.

Атрибуты файлов в NTFS

Каждый занятый сектор на NTFS-томе принадлежит тому или иному файлу. Даже метаданные файловой системы являются частью файла. NTFS рассматривает каждый файл (или каталог) как набор файловых атрибутов. Такие элементы, как имя файла, информация о его защите и даже данные в нем, являются атрибутами файла. Каждый атрибут идентифицируется кодом определенного типа и, опционально, именем атрибута.

Если атрибуты файла вмещаются в файловую запись, они называются резидентными атрибутами. Такими атрибутами всегда являются имя файла и дата его создания. В тех случаях, когда информация о файле слишком велика, чтобы вместиться в одну MFT-запись, некоторые атрибуты файла становятся нерезидентными. Резидентные атрибуты хранятся в одном или более кластерах и представляют собой поток альтернативных данных для текущего тома (об этом — чуть ниже). Для описания местонахождения резидентных и нерезидентных атрибутов NTFS создает атрибут Attribute List.

В табл. 7 показаны основные атрибуты файлов, определенные в NTFS. В будущем этот список может быть расширен.

Файловая система CDFS

В Windows 2000 обеспечивается поддержка файловой системы CDFS, отвечающей стандарту ISO’9660, описывающему расположение информации на CD-ROM. Поддерживаются длинные имена файлов в соответствии с ISO’9660 Level 2.

При создании CD-ROM для использования под управлением Windows 2000 следует иметь в виду следующее:

• все имена каталогов и файлов должны содержать менее 32 символов;
• все имена каталогов и файлов должны состоять только из символов верхнего регистра;
• глубина каталогов не должна превышать 8 уровней от корня;
• использование расширений имен файлов не обязательно.

Universal Disk Format

Поддержка файловой системы UDF является одним из новшеств в Windows 2000. Universal Disk Format — это файловая система, отвечающая стандарту ISO’13346 и используемая для обмена данными с накопителями CD-ROM и DVD. В настоящее время поддерживаются только диски версий UDF 1.02 и 1.50.

На этом мы закончим рассмотрение файловых систем, поддерживаемых в Microsoft
Windows 2000, и перейдем к обсуждению их достоинств и недостатков, а также приведем
рекомендации по их использованию.

Сравнение файловых систем

Под управлением Microsoft Windows 2000 возможно использование файловых систем
FAT16, FAT32, NTFS или их комбинаций. Выбор операционной системы зависит от
следующих критериев:

• того, как используется компьютер;
• аппаратной платформы;
• размера и числа жестких дисков;
• безопасности информации

Файловые системы FAT

Как вы уже могли заметить, цифры в названии файловых систем — FAT16 и FAT32
— указывают на число бит, необходимых для хранения информации о номерах кластеров,
используемых файлом. Так, в FAT16 применяется 16-битная адресация и, соответственно,
возможно использование до 2¹⁶ адресов. В Windows 2000 первые четыре бита таблицы
расположения файлов FAT32 необходимы для собственных нужд, поэтому в FAT32 число
адресов достигает 2²⁸.

В табл. 8 показаны размеры кластеров для файловых
систем FAT16 и FAT32.

Помимо существенных отличий в размере кластера FAT32 также позволяет корневому
каталогу расширяться (в FAT16 число вхождений ограничено 512 и может быть даже
ниже при использовании длинных имен файлов).

Преимущества FAT16

Среди преимуществ FAT16 можно отметить следующие:

• файловая система поддерживается операционными системами MS-DOS, Windows
  95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, а также некоторыми операционными
  системами UNIX;

• существует большое число программ, позволяющих исправлять ошибки в этой
  файловой системе и восстанавливать данные;

• при возникновении проблем с загрузкой с жесткого диска система может быть
  загружена с флоппи-диска;

• данная файловая система достаточно эффективна для томов объемом менее 256
  Мбайт.

Недостатки FAT16

К основным недостаткам FAT16 относятся:

• корневой каталог не может содержать более 512 элементов. Использование длинных
  имен файлов существенно сокращает число этих элементов;

• FAT16 поддерживает не более 65 536 кластеров, а так как некоторые кластеры
  зарезервированы операционной системой, число доступных кластеров — 65 524.
  Каждый кластер имеет фиксированный размер для данного логического устройства.
  При достижении максимального числа кластеров при их максимальном размере (32
  Кбайт) максимальный объем поддерживаемого тома ограничивается 4 Гбайт (под
  управлением Windows 2000). Для поддержания совместимости с MS-DOS, Windows
  95 и Windows 98 объем тома под FAT16 не должен превышать 2 Гбайт;

• не поддерживается резервная копия загрузочного сектора;
• в FAT16 не поддерживается встроенная защита файлов и их сжатие;
• на дисках большого объема теряется много места за счет того, что используется
  максимальный размер кластера. Место под файл выделяется исходя из размера
  не файла, а кластера.

Преимущества FAT32

Среди преимуществ FAT32 можно отметить следующие:

• выделение дискового пространства выполняется более эффективно, особенно
  для дисков большого объема;

• корневой каталог в FAT32 представляет собой обычную цепочку кластеров и
  может находиться в любом месте диска. Благодаря этому FAT32 не накладывает
  никаких ограничений на число элементов в корневом каталоге;

• за счет использования кластеров меньшего размера (4 Кбайт на дисках объемом
  до 8 Гбайт) занятое дисковое пространство обычно на 10-15% меньше, чем под
  FAT16;

• FAT32 является более надежной файловой системой. В частности, она поддерживает
  возможность перемещения корневого каталога и использования резервной копии
  FAT. Помимо этого загрузочная запись содержит ряд критичных для файловой системы
  данных.

Недостатки FAT32

Основные недостатки FAT32:

• размер тома при использовании FAT32 под Windows 2000 ограничен 32 Гбайт;
• тома FAT32 недоступны из других операционных систем — только из Windows
  95 OSR2 и Windows 98;

• не поддерживается резервная копия загрузочного сектора;
• в FAT32 не поддерживается встроенная защита файлов и их сжатие.

Файловая система NTFS

При работе в Windows 2000 Microsoft рекомендуется отформатировать все разделы
жесткого диска под NTFS, за исключением тех конфигураций, когда используется
несколько операционных систем (кроме Windows 2000 и Windows NT). Применение
NTFS вместо FAT позволяет использовать функции, доступные в NTFS. К ним, в частности,
относятся:

• возможность восстановления. Эта возможность «встроена» в файловую систему.
  NTFS гарантирует сохранность данных за счет того, что использует протокол
  и некоторые алгоритмы восстановления информации. В случае системного сбоя
  NTFS использует протокол и дополнительную информацию для автоматического восстановления
  целостности файловой системы;

• сжатие информации. Для томов NTFS Windows 2000 поддерживает сжатие отдельных
  файлов. Такие сжатые файлы могут использоваться Windows-приложениями без предварительной
  распаковки, которая происходит автоматически при чтении из файла. При закрытии
  и сохранении файл снова упаковывается;

• помимо этого можно выделить следующие преимущества NTFS:

— некоторые функции операционной системы требуют наличия NTFS;

— скорость доступа намного выше — NTFS минимизирует число обращений к диску,
требуемых для нахождения файла;

— защита файлов и каталогов. Только на томах NTFS возможно задание атрибутов
доступа к файлам и папкам;

— при использовании NTFS Windows 2000 поддерживает тома объемом до 2 Тбайт;

— файловая система поддерживает резервную копию загрузочного сектора — она
располагается в конце тома;

— NTFS поддерживает систему шифрования Encrypted File System (EFS), обеспечивающую
защиту от неавторизованного доступа к содержимому файлов;

— при использовании квот можно ограничить объем дискового пространства, занимаемого
пользователями.

Недостатки NTFS

Говоря о недостатках файловой системы NTFS, следует отметить, что:

• NTFS-тома недоступны в MS-DOS, Windows 95 и Windows 98. Помимо этого ряд
  функций, реализованных в NTFS под Windows 2000, недоступен в Windows 4.0 и
  более ранних версиях;

• для томов небольшого объема, содержащих много файлов небольшого размера,
  возможно снижение производительности по сравнению с FAT.

Файловая система и скорость

Как мы уже выяснили, для томов небольшого объема FAT16 или FAT32 обеспечивает
более быстрый доступ к файлам по сравнению с NTFS, так как:

• FAT обладает более простой структурой;
• размер каталогов меньше;
• FAT не поддерживает защиту файлов от несанкционированного доступа — системе
  не нужно проверять права доступа к файлам.

NTFS минимизирует число обращений к диску и время, необходимое для нахождения
файла. Кроме того, если размер каталога достаточно мал, чтобы поместиться в
одной записи MFT, вся запись считывается за один раз.

Одно вхождение в FAT содержит номер кластера для первого кластера каталога.
Для просмотра файла FAT требуется поиск по всей файловой структуре.

Сравнивая скорость операций, выполняемых для каталогов, содержащих короткие
и длинные имена файлов, следует учитывать, что скорость операций для FAT зависит
от самой операции и размера каталога. Если FAT ищет несуществующий файл, поиск
выполняется по всему каталогу — эта операция занимает больше времени, чем поиск
по структуре, основанной на B-деревьях, используемой в NTFS. Среднее время,
необходимое для поиска файла, в FAT выражается как функция от N/2, в NTFS —
как log N, где N — это число файлов.

Ряд следующих факторов влияет на скорость чтения и записи файлов под управлением
Windows 2000:

• фрагментация файла. Если файл сильно фрагментирован, NTFS обычно требуется
  меньше обращений к диску, чем FAT для нахождения всех фрагментов;

• размер кластера. Для обеих файловых систем размер кластера по умолчанию
  зависит от объема тома и всегда выражается степенью числа 2. Адреса в FAT16 —
  16-битные, в FAT32 — 32-битные, в NTFS — 64-битные;

• размер кластера по умолчанию в FAT базируется на том факте, что таблица
  расположения файлов может иметь не более 65 535 вхождений — размер кластера
  представляет собой функцию от объема тома, деленного на 65 535. Таким образом,
  размер кластера по умолчанию для тома FAT всегда больше, чем размер кластера
  для тома NTFS того же объема. Отметим, что больший размер кластера для томов
  FAT означает, что тома FAT могут быть менее фрагментированными;

• расположение файлов небольшого размера. При использовании NTFS файлы небольшого
  размера содержатся в MFT-записи. Размер файла, помещающегося в одну запись
  MFT, зависит от числа атрибутов этого файла.

Максимальный размер тома

Максимальный размер тома зависит от используемой файловой системы. Windows
2000 позволяет форматировать тома для трех файловых систем: FAT16, FAT32 и NTFS.

Максимальный размер томов FAT

Как мы уже отмечали, FAT16 поддерживает до 65 535 кластеров на одном томе.
Из этого факта вытекают ограничения, показанные в табл.
9.

Под управлением Windows NT и Windows 2000 размер кластера FAT16 для томов размером
от 2 до 4 Гбайт равен 64 Кбайт. Этот размер кластера используется для обеспечения
совместимости с некоторыми приложениями (например, с программами установки,
которые неверно высчитывают объем свободного пространства). Поэтому рекомендуется
использовать FAT32 для томов размером от 2 до 4 Гбайт.

FAT32 работает с томами, на которых есть как минимум 65 527 кластеров, а максимальное
число кластеров, поддерживаемых этой файловой системой для одного тома, — 4
177 918. Windows 2000 позволяет создавать тома размером до 32 Гбайт.

В табл. 10 показаны основные ограничения FAT32.

Максимальный размер томов NTFS

Теоретически NTFS поддерживает тома с числом кластеров до 2³². Но тем не менее
помимо отсутствия жестких дисков такого объема существуют и другие ограничения
на максимальный размер тома.

Одним из таких ограничений является таблица разделов. Индустриальные стандарты
ограничивают размер таблицы разделов 2³² секторами. Другим ограничением является
размер сектора, который обычно равен 512 байт. Поскольку размер сектора может
измениться в будущем, текущий размер дает ограничение на размер одного тома —
2 Тбайт (2³² x 512 байт = 2⁴¹). Таким образом, 2 Тбайт является практическим
пределом для физических и логических томов NTFS.

В табл. 11 показаны основные ограничения NTFS.

Управление доступом к файлам и каталогам

При использовании томов NTFS можно устанавливать права доступа к файлам и каталогам.
Эти права доступа указывают, какие пользователи и группы имеют доступ к ним
и какой уровень доступа допустим. Такие права доступа распространяются как на
пользователей, работающих за компьютером, на котором располагаются файлы, так
и на пользователей, обращающихся к файлам через сеть, когда файл располагается
в каталоге, открытом для удаленного доступа.

Под NTFS можно также устанавливать разрешения на удаленный доступ, объединяемые
с разрешениями на доступ к файлам и каталогам. Помимо этого файловые атрибуты
(только чтение, скрытый, системный) также ограничивают доступ к файлу.

Под управлением FAT16 и FAT32 тоже возможно устанавливать атрибуты файлов,
но они не обеспечивают права доступа к файлам.

В версии NTFS, используемой в Windows 2000, появился новый тип разрешения на
доступ — наследуемые разрешения. Вкладка Security содержит опцию Allow
inheritable permissions from parent to propagate to this file object,
которая по умолчанию находится в активном состоянии. Данная опция существенно
сокращает время, требуемое на изменение прав доступа к файлам и подкаталогам.
Например, для изменения прав доступа к дереву, содержащему сотни подкаталогов
и файлов, достаточно включить эту опцию — в Windows NT 4 необходимо изменить
атрибуты каждого отдельного файла и подкаталога.

На рис. 5 показаны диалоговая панель Properties и вкладка
Security (раздел Advanced) — перечислены расширенные права доступа к файлу.

Напомним, что для томов FAT можно управлять доступом только на уровне томов
и такой контроль возможен только при удаленном доступе.

Сжатие файлов и каталогов

В Windows 2000 поддерживается сжатие файлов и каталогов, расположенных на NTFS-томах.
Сжатые файлы доступны для чтения и записи любыми Windows-приложениями. Для этого
нет необходимости в их предварительной распаковке. Используемый алгоритм сжатия
схож с тем, который используется в DoubleSpace (MS-DOS 6.0) и DriveSpace (MS-DOS
6.22), но имеет одно существенное отличие — под управлением MS-DOS выполняется
сжатие целого первичного раздела или логического устройства, тогда как под NTFS
можно упаковывать отдельные файлы и каталоги.

Алгоритм сжатия в NTFS разработан с учетом поддержки кластеров размером до
4 Кбайт. Если величина кластера больше 4 Кбайт, функции сжатия NTFS становятся
недоступными.

Самовосстановление NTFS

Файловая система NTFS обладает способностью самовосстановления и может поддерживать
свою целостность за счет использования протокола выполняемых действий и ряда
других механизмов.

NTFS рассматривает каждую операцию, модифицирующую системные файлы на NTFS-томах,
как транзакцию и сохраняет информацию о такой транзакции в протоколе. Начатая
транзакция может быть либо полностью завершена (commit), либо откатывается (rollback).
В последнем случае NTFS-том возвращается в состояние, предшествующее началу
транзакции. Для того чтобы управлять транзакциями, NTFS записывает все операции,
входящие в транзакцию, в файл протокола, перед тем как осуществить запись на
диск. После того как транзакция завершена, все операции выполняются. Таким образом,
под управлением NTFS не может быть незавершенных операций. В случае дисковых
сбоев незавершенные операции просто отменяются.

Под управлением NTFS также выполняются операции, позволяющие «на лету» определять
дефектные кластеры и отводить новые кластеры для файловых операций. Этот механизм
называется cluster remapping.

В данном обзоре мы рассмотрели различные файловые системы, поддерживаемые в
Microsoft Windows 2000, обсудили устройство каждой из них, отметили их достоинства
и недостатки. Наиболее перспективной является файловая система NTFS, которая
обладает большим набором функций, недоступных в других файловых системах. Новая
версия NTFS, поддерживаемая Microsoft Windows 2000, обладает еще большей функциональностью
и поэтому рекомендуется для использования при установке операционной системы
Win 2000.

КомпьютерПресс 7’2000

About Windows File System

What is file system? Have you ever paid attention to it? This article aims to introduce Windows file system to you.

In computing, file system controls how data is stored and retrieved. In other words, it is the method and data structure that an operating system uses to keep track of files on a disk or partition.

It separates the data we put in computer into pieces and gives each piece a name, so the data is easily isolated and identified.

Without file system, information saved in a storage media would be one large body of data with no way to tell where the information begins and ends.

Types of Windows File System

Knowing what is file system, let’s learn about the types of Windows file system.

There are five types of Windows file system, such as FAT12, FAT16, FAT32, NTFS and exFAT. Most of us like to choose the latter three, and I would like to introduce them respectively for you.

FAT32 in Windows

In order to overcome the limited volume size of FAT16 (its supported maximum volume size is 2GB) Microsoft designed a new version of the file system FAT32, which then becomes the most frequently used version of the FAT (File Allocation Table) file system.

NTFS in Windows

NTFS is the newer drive format. Its full name is New Technology File System. Starting with Windows NT 3.1, it is the default file system of the Windows NT family.

Microsoft has released five versions of NTFS, namely v1.0, v1.1, v1.2, v3.0, and v3.1.

exFAT in Windows

exFAT (Extended File Allocation Table) was designed by Microsoft back in 2006 and was a part of the company’s Windows CE 6.0 operating system.

This file system was created to be used on flash drives like USB memory sticks and SD cards, which gives a hint for its precursors: FAT32 and FAT16.

Comparisons among the Three Types of Windows File System

Everything comes in advantages and shortcomings. Comparisons among the three types of Windows File System will be showed in following content to help you make a choice about selecting one type of file system.

Compatibility

The three types can work in all versions of Windows.

For FAT32, it also works in game consoles and particularly anything with a USB port; for exFAT, it requires additional software on Linux; for NTFS, it is read only by default with Mac, and may be read only by default with some Linux distributions.

With respect to the ideal use, FAT32 is used on removable drives like USB and Storage Card; exFAT is used for USB flash drives and other external drivers, especially if you need files of more than 4 GB in size; NTFS can be used for servers.

Security

The files belonging to FAT32 and NTFS can be encrypted, but the flies belong to the latter can be compressed.

The encryption and compression in Windows are very useful. If other users do not use your user name to login Windows system, they will fail to open the encrypted and compressed files that created with your user name.

In other word, after some files are encrypted, such files only can be opened when people use your account to login Windows system.

Supported Volume Size

For FAT32, the partition size is no larger than 2TB, which means you cannot format a hard drive larger than 2TB as a single FAT32 partition. NTFS allows you use 64KB clusters to achieve a 256TB volume. In theory, you can achieve a 16EB volume of exFAT.

Supported File Size

For FAT32, it fails to support the single files whose size is over 4GB, while NTFS file system can support the size of single file more than 4GB, and for exFAT, the maximum size of single file, in theory, is 16EB.

In conclusion, compared with NTFS and exFAT, FAT32 comes in higher compatibility in old operating systems and removable storage devices, whereas its features limit in single file size and partition size.

Compared with FAT32 and exFAT, NTFS surpasses in security. And exFAT features larger volume volume size and single file size.

File System Conversion

Maybe you already have a hard drive featuring FAT32 or NTFS file system, and you want to make a conversion. In this situation, you can download MiniTool Partition Wizard to help you complete this conversion.

About Windows File System

What is file system? Have you ever paid attention to it? This article aims to introduce Windows file system to you.

In computing, file system controls how data is stored and retrieved. In other words, it is the method and data structure that an operating system uses to keep track of files on a disk or partition.

It separates the data we put in computer into pieces and gives each piece a name, so the data is easily isolated and identified.

Without file system, information saved in a storage media would be one large body of data with no way to tell where the information begins and ends.

Types of Windows File System

Knowing what is file system, let’s learn about the types of Windows file system.

There are five types of Windows file system, such as FAT12, FAT16, FAT32, NTFS and exFAT. Most of us like to choose the latter three, and I would like to introduce them respectively for you.

FAT32 in Windows

In order to overcome the limited volume size of FAT16 (its supported maximum volume size is 2GB) Microsoft designed a new version of the file system FAT32, which then becomes the most frequently used version of the FAT (File Allocation Table) file system.

NTFS in Windows

NTFS is the newer drive format. Its full name is New Technology File System. Starting with Windows NT 3.1, it is the default file system of the Windows NT family.

Microsoft has released five versions of NTFS, namely v1.0, v1.1, v1.2, v3.0, and v3.1.

exFAT in Windows

exFAT (Extended File Allocation Table) was designed by Microsoft back in 2006 and was a part of the company’s Windows CE 6.0 operating system.

This file system was created to be used on flash drives like USB memory sticks and SD cards, which gives a hint for its precursors: FAT32 and FAT16.

Comparisons among the Three Types of Windows File System

Everything comes in advantages and shortcomings. Comparisons among the three types of Windows File System will be showed in following content to help you make a choice about selecting one type of file system.

Compatibility

The three types can work in all versions of Windows.

For FAT32, it also works in game consoles and particularly anything with a USB port; for exFAT, it requires additional software on Linux; for NTFS, it is read only by default with Mac, and may be read only by default with some Linux distributions.

With respect to the ideal use, FAT32 is used on removable drives like USB and Storage Card; exFAT is used for USB flash drives and other external drivers, especially if you need files of more than 4 GB in size; NTFS can be used for servers.

Security

The files belonging to FAT32 and NTFS can be encrypted, but the flies belong to the latter can be compressed.

The encryption and compression in Windows are very useful. If other users do not use your user name to login Windows system, they will fail to open the encrypted and compressed files that created with your user name.

In other word, after some files are encrypted, such files only can be opened when people use your account to login Windows system.

Supported Volume Size

For FAT32, the partition size is no larger than 2TB, which means you cannot format a hard drive larger than 2TB as a single FAT32 partition. NTFS allows you use 64KB clusters to achieve a 256TB volume. In theory, you can achieve a 16EB volume of exFAT.

Supported File Size

For FAT32, it fails to support the single files whose size is over 4GB, while NTFS file system can support the size of single file more than 4GB, and for exFAT, the maximum size of single file, in theory, is 16EB.

In conclusion, compared with NTFS and exFAT, FAT32 comes in higher compatibility in old operating systems and removable storage devices, whereas its features limit in single file size and partition size.

Compared with FAT32 and exFAT, NTFS surpasses in security. And exFAT features larger volume volume size and single file size.

File System Conversion

Maybe you already have a hard drive featuring FAT32 or NTFS file system, and you want to make a conversion. In this situation, you can download MiniTool Partition Wizard to help you complete this conversion.