Πώς λειτουργεί το σύστημα αρχείων fat; Τύποι συστημάτων αρχείων - ποια είναι η διαφορά μεταξύ FAT32, NTFS και exFAT. Τι είναι το FAT32

Καθένας από εμάς έχει διαμορφώσει μια μονάδα flash, κάρτα SD, εξωτερικό ή εσωτερικό σκληρό δίσκο τουλάχιστον μία φορά στη ζωή μας και πιθανότατα θυμάται ότι πριν μορφοποιήσει οποιαδήποτε από τις παραπάνω συσκευές, το λειτουργικό σύστημα Windows ρωτά πάντα ποιο σύστημα αρχείων θέλετε να μορφοποιήσετε τη συσκευή σας σε: FAT32 , NTFS ή exFAT;

Φυσικά, οι περισσότεροι χρήστες δεν γνωρίζουν τη διαφορά μεταξύ τους και συνήθως επιλέγουν την προεπιλεγμένη επιλογή. Και όλα αυτά επειδή τα Windows, θέτοντας αυτήν την ερώτηση, δεν εξηγούν τη διαφορά μεταξύ τους. Σε αυτό το άρθρο θα προσπαθήσουμε να σας το εξηγήσουμε σε μια ξεκάθαρη γλώσσα και να σας πούμε πώς το σύστημα αρχείων FAT32 διαφέρει από το NTFS και το exFAT.

FAT32είναι το παλαιότερο από τα υπό εξέταση συστήματα αρχείων και χρησιμοποιείται συχνότερα σε φορητές μονάδες flash - μονάδες flash ή κάρτες SD.

NTFSχρησιμοποιείται από τα Windows ως το κύριο σύστημα αρχείων για τη μονάδα δίσκου στην οποία είναι εγκατεστημένο το λειτουργικό σύστημα και επίσης λειτουργεί καλά για άλλες ενσωματωμένες μονάδες δίσκου και διαμερίσματα στον σκληρό δίσκο ενός υπολογιστή που βασίζεται στα Windows.

exFATείναι ένα πιο σύγχρονο ανάλογο του απαρχαιωμένου συστήματος FAT32 και υποστηρίζεται από περισσότερες συσκευές από ό,τι NTFS, αλλά και πάλι όχι τόσες όσο το «κλασικό» FAT32.

Τώρα ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε καθένα από αυτά τα συστήματα αρχείων.

Σύστημα αρχείων FAT32

FAT32είναι το παλαιότερο σύστημα αρχείων που συζητείται σε αυτό το άρθρο. Άρχισε να χρησιμοποιείται ενεργά ξεκινώντας από τα Windows 95 και αντικατέστησε ένα ακόμα πιο ξεπερασμένο σύστημα - το FAT16.

Η μεγάλη ηλικία αυτού του συστήματος αρχείων έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της.

Τα πλεονεκτήματα σε αυτήν την περίπτωση περιλαμβάνουν το γεγονός ότι το FAT32 έχει γίνει ένα είδος προτύπου και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται από προεπιλογή σε όλα τα αφαιρούμενα μέσα. Εάν αγοράσετε μια μονάδα flash ή μια κάρτα SD σήμερα, το σύστημα αρχείων FAT32 θα εγκατασταθεί σε αυτήν από το εργοστάσιο. Αυτό έγινε κυρίως για να μπορούν τα αφαιρούμενα μέσα σας να υποστηρίζονται όχι μόνο από σύγχρονους υπολογιστές και gadget, αλλά και από παλιές συσκευές και κονσόλες παιχνιδιών που διαθέτουν θύρα USB και μπορούν να λειτουργούν μόνο με το σύστημα αρχείων FAT32.

Ωστόσο, λόγω της παλαιότητας αυτού του συστήματος, έχει και ορισμένα μειονεκτήματα, το κύριο από τα οποία είναι ο περιορισμός στο μέγεθος του αρχείου και σε ολόκληρο τον όγκο. Κάθε μεμονωμένο αρχείο σε αυτό το σύστημα αρχείων δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 4 gigabyte και ολόκληρο το διαμέρισμα FAT32 δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 8 terabyte.

Και αν μπορείτε ακόμα να συμβιβαστείτε με το δεύτερο μειονέκτημα (μέχρι στιγμής λίγοι άνθρωποι χρησιμοποιούν μονάδες δίσκου μεγαλύτερες από 8 TB), τότε ο περιορισμός στο μέγεθος του αρχείου είναι ένα αρκετά σοβαρό μειονέκτημα - τα περισσότερα βίντεο υψηλής ποιότητας δεν χωρούν πλέον στο μέγεθος των 4 GB, ειδικά αν είναι σε μοντέρνα μορφή 4K.

Ωστόσο, προς το παρόν, αυτό το σύστημα αρχείων εξακολουθεί να είναι αρκετά κατάλληλο για φορητές συσκευές (όπως μονάδες flash και κάρτες SD, που περιέχουν πολλά μικρά αρχεία), αλλά δεν είναι πλέον κατάλληλο για σκληρό δίσκο υπολογιστή. Πρώτα απ 'όλα, δεν διαθέτει ορισμένες από τις δυνατότητες ασφαλείας που υπάρχουν στο πιο σύγχρονο σύστημα αρχείων NTFS, και εν μέρει λόγω αυτού, δεν μπορείτε πλέον να εγκαταστήσετε μια σύγχρονη έκδοση των Windows σε μια μονάδα δίσκου FAT32, θα πρέπει να την διαμορφώσετε ξανά σε NTFS.

Συμβατό με FAT32

Οι συσκευές με σύστημα αρχείων FAT32 είναι οι πιο καθολικές και συμβατές με όλες τις εκδόσεις λειτουργικών συστημάτων Windows, Mac OS, Linux, οποιεσδήποτε κονσόλες παιχνιδιών και, γενικά, σχεδόν όλα όσα διαθέτουν θύρα USB.

Περιορισμοί του FAT32

Το κύριο μειονέκτημα αυτού του συστήματος αρχείων είναι οι περιορισμοί στα μεγέθη αρχείων και όγκου - το μέγιστο μέγεθος αρχείου δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 4 GB και το μέγιστο μέγεθος διαμερίσματος περιορίζεται στα 8 TB.

Εφαρμογή του FAT32

Ο κύριος τομέας χρήσης αυτού του συστήματος αρχείων είναι εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης δεδομένων, οι οποίες δεν προορίζονται για αποθήκευση μεγάλων αρχείων και απαιτούν μέγιστη συμβατότητα με όσο το δυνατόν περισσότερες διαφορετικές συσκευές.

Σύστημα αρχείων NTFS

NTFS- αυτό είναι ένα πιο σύγχρονο και τεχνολογικό σύστημα αρχείων, όπως αποδεικνύεται ακόμη και από την αποκωδικοποίηση της συντομογραφίας του ονόματός του -" σύστημα αρχείων νέας τεχνολογίας". Πάνω απ 'όλα, το λειτουργικό σύστημα Windows το λατρεύει, κάτι που γενικά δεν προκαλεί έκπληξη - εξάλλου και τα δύο αναπτύχθηκαν από τη Microsoft.

Ξεκινώντας με την έκδοση του λειτουργικού συστήματος της Microsoft που ονομάζεται XP, στην οποία το σύστημα NTFS έγινε στάνταρ για πρώτη φορά, κατά την εγκατάσταση των Windows, ένα παράθυρο διαλόγου σίγουρα θα σας ζητήσει να διαμορφώσετε το διαμέρισμα συστήματος με το συγκεκριμένο σύστημα αρχείων. Σε αυτό το σημείο, πιστεύεται ότι θεωρητικά δεν θα χρειάζεται να ανησυχείτε για τους περιορισμούς του συστήματος αρχείων NTFS για πολλά χρόνια ακόμα.

Εκτός από την απουσία σοβαρών περιορισμών στο μέγεθος αρχείου και διαμερίσματος, το NTFS έχει πολλά πρόσθετα πλεονεκτήματα, όπως: υποστήριξη για δικαιώματα πρόσβασης αρχείων (για αύξηση της ασφάλειας δεδομένων), καταγραφή αλλαγών (για επαναφορά της δομής του αρχείου σε περίπτωση αποτυχίας), κρυπτογράφηση , ποσοστώσεις δίσκων, σκληροί σύνδεσμοι και άλλα σύγχρονα χαρακτηριστικά που κάνουν το NTFS ιδανικό για μονάδα δίσκου συστήματος.

Γι' αυτό το διαμέρισμα του δίσκου σας στο οποίο είναι εγκατεστημένο το λειτουργικό σύστημα Windows πρέπει να είναι μορφοποιημένο σε NTFS. Εάν πρόκειται να εγκαταστήσετε προγράμματα σε άλλα διαμερίσματα του ίδιου δίσκου ή σε άλλους σκληρούς δίσκους, πρέπει επίσης να διαθέτουν το κατάλληλο σύστημα αρχείων.

Δυστυχώς, το NTFS δεν είναι συμβατό με τα περισσότερα άλλα λειτουργικά συστήματα, καθώς σχεδιάστηκε για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις του λειτουργικού συστήματος Windows. Όλες οι εκδόσεις του λειτουργικού συστήματος της Microsoft, από τα XP μέχρι τα σημερινά Windows 10, λειτουργούν τέλεια με αυτό, αλλά άλλα λειτουργικά συστήματα έχουν σημαντικούς περιορισμούς όταν εργάζονται με αυτό.

Για παράδειγμα, το Mac OS μπορεί να διαβάσει δεδομένα μόνο από μονάδες NTFS, αλλά δεν μπορεί να γράψει σε αυτές. Ορισμένες σπάνιες διανομές Linux μπορεί να έχουν τη δυνατότητα εγγραφής σε δίσκους NTFS, αλλά οι περισσότερες εξακολουθούν να περιορίζονται μόνο στην ανάγνωση πληροφοριών. Ούτε η έκδοση του Playstation μπορεί να χειριστεί NTFS, ούτε το Xbox 360 της Microsoft και μόνο το νέο Xbox One υποστηρίζει αυτό το σύστημα αρχείων.

Συμβατότητα NTFS

Αυτό το σύστημα αρχείων λειτουργεί τέλεια με όλες τις πιο πρόσφατες εκδόσεις του λειτουργικού συστήματος Windows από το XP, έχει περιορισμούς εγγραφής σε Mac OS και Linux και δεν λειτουργεί με τις περισσότερες άλλες συσκευές, με πιθανή εξαίρεση το Xbox One.

Περιορισμοί NTFS

Οι περιορισμοί στο μέγεθος των αρχείων ή των κατατμήσεων στο NTFS δεν πρέπει να περιορίζονται για μεγάλο χρονικό διάστημα, επομένως μπορούμε να πούμε ότι αυτή τη στιγμή δεν υπάρχουν.

Χρήση NTFS

Η χρήση αυτού του συστήματος αρχείων είναι λογική μόνο σε σκληρούς δίσκους και SSD στους οποίους είναι εγκατεστημένο το λειτουργικό σύστημα Windows, αφού μόνο με αυτό αυτή η μορφή αποκαλύπτει όλα τα πλεονεκτήματά της.

σύστημα αρχείων exFAT

exFATΠαρουσιάστηκε για πρώτη φορά το 2008 και είναι το πιο σύγχρονο από τα συστήματα αρχείων που αναφέρονται σε αυτό το άρθρο, η υποστήριξή του προστέθηκε στα Windows ξεκινώντας από την έκδοση XP μέσω ενημερώσεων λειτουργικού συστήματος.

Το σύστημα αρχείων exFAT δημιουργήθηκε και βελτιστοποιήθηκε για χρήση σε εξωτερικές μονάδες - μονάδες flash, κάρτες SD και εξωτερικούς σκληρούς δίσκους, και έχει σχεδιαστεί για να αντικαταστήσει το ξεπερασμένο σύστημα FAT32. Είναι το πιο ελαφρύ και απλούστερο σύστημα αρχείων λόγω της απουσίας διαφόρων εξειδικευμένων χαρακτηριστικών που είναι εγγενείς στο NTFS, καθώς και της σχεδόν παντελούς απουσίας περιορισμών μεγέθους αρχείου και διαμερισμάτων που έχει το FAT32.

Επίσης, το exFAT έχει καλύτερη συμβατότητα με διάφορα λειτουργικά συστήματα από το NTFS, και οι συσκευές με αυτό είναι τέλεια αναγνώσιμες και ξαναγράφονται τόσο σε Windows όσο και σε Mac OS και σε Linux (υπό την προϋπόθεση ότι είναι εγκατεστημένο κάποιο λογισμικό).

Εφόσον το exFAT υποστηρίζεται από προεπιλογή από Mac OS, πιθανότατα θα υποστηρίζεται από τις περισσότερες σύγχρονες συσκευές με τις οποίες λειτουργούν οι συσκευές Apple, όπως οι ψηφιακές κάμερες.

Οι σύγχρονες εκδόσεις κονσολών παιχνιδιών όπως το Xbox One και το Playstation 4 υποστηρίζουν επίσης συσκευές exFAT, σε αντίθεση με τις προηγούμενες εκδόσεις τους (Xbox 360 και Playstation 3).

συμβατό με exFAT

Το exFAT λειτουργεί τέλεια με όλες τις σύγχρονες εκδόσεις των Windows (ξεκινώντας από XP) και Mac OS. Για να εργαστείτε με Linux, θα χρειαστεί να εγκαταστήσετε πρόσθετο λογισμικό. Αυτό το σύστημα αρχείων υποστηρίζει πολλές περισσότερες διαφορετικές συσκευές από το NTFS, αλλά ορισμένες από αυτές (κυρίως παλαιότερες εκδόσεις) μπορούν ακόμα να λειτουργήσουν μόνο με FAT32.

Περιορισμοί exFAT

Επίσης, όπως και στην περίπτωση του NTFS, δεν υπάρχουν ακόμα ρεαλιστικοί περιορισμοί στο μέγεθος ενός αρχείου ή διαμερίσματος στο σύστημα exFAT.

Εφαρμογή exFAT

Αυτό το σύστημα αρχείων είναι τέλειο για χρήση σε διάφορα αφαιρούμενα μέσα, το μέγεθος αρχείου των οποίων μπορεί να ξεπεράσει τα 4 GB (εξωτερικοί σκληροί δίσκοι, μεγάλες μονάδες flash). Εάν όλες οι συσκευές με τις οποίες εργάζεστε είναι σύγχρονες, μπορείτε εύκολα να εγκαταλείψετε το FAT32 σε αφαιρούμενες μονάδες δίσκου υπέρ του exFAT.

Συνοψίζοντας, μπορούμε να βγάλουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα: Το NTFS είναι εξαιρετικό για σκληρό δίσκο συστήματος Windows, το exFAT χρησιμοποιείται καλύτερα σε αφαιρούμενα μέσα αποθήκευσης και το FAT32 θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο εάν θέλετε να επιτύχετε τη μέγιστη συμβατότητα με τη μεγάλη ποικιλία των συσκευών σας.

Πρέπει να έχετε ακούσει πολλές φορές για συστήματα αρχείων όπως π.χ FAT32, NTFS και exFAT. Ποια είναι όμως η διαφορά μεταξύ τους; Κάθε τύπος έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν υπάρχει ενιαία επιλογή. Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τις κύριες διαφορές μεταξύ των τριών συστημάτων αρχείων.

Μιλώντας για το λειτουργικό σύστημα Windows, γνωρίζουμε με βεβαιότητα ότι είναι εγκατεστημένο μόνο σε ένα λογικό διαμέρισμα σε μορφή NTFS. Οι αφαιρούμενες μονάδες δίσκου και άλλες συσκευές αποθήκευσης που βασίζονται σε USB χρησιμοποιούν τον τύπο FAT32.

Μία από τις μορφές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διαμόρφωση μονάδων Flash είναι το exFAT, το διάδοχο του παλιού συστήματος αρχείων FAT32.

Έτσι, έχουμε τρεις κύριες μορφές αποθήκευσης δεδομένων, που χρησιμοποιούνται ευρέως τόσο για Windows όσο και για διάφορους τύπους μέσων αποθήκευσης.

Τι είναι ένα σύστημα αρχείων

Ένα σύστημα αρχείων είναι ένα σύνολο κανόνων που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο αποθηκεύονται και ανακτώνται τα έγγραφα που είναι αποθηκευμένα σε μια συσκευή. Αυτό μπορεί να είναι σκληρός δίσκος, μονάδα flash ή κάρτα SD.

Για καλύτερη κατανόηση, ας πάρουμε ως παράδειγμα το γραφείο μιας συνηθισμένης εταιρείας. Θραύσματα εγκατεστημένων εγγράφων αποθηκεύονται σε ένα συγκεκριμένο μέρος, για παράδειγμα, σε ένα συρτάρι γραφείου. Και όταν χρειάζεται να τα ανοίξει, το σύστημα αρχείων αποκτά πρόσβαση στα αρχεία σε μια προσπάθεια να διαβάσει πληροφορίες.

Ας υποθέσουμε για μια στιγμή ότι ένα τέτοιο σύστημα είναι εκτός λειτουργίας και θα λάβουμε αμέσως έναν τεράστιο όγκο αγνώστων στοιχείων, τα οποία δεν θα υπάρχει τρόπος να μελετήσουμε.

Υπάρχει στην πραγματικότητα ένας μεγάλος αριθμός συστημάτων αρχείων, όπως το Flash File System, το Tape File System και το Disk File System, ωστόσο, θα εστιάσουμε μόνο στα κύρια - FAT32, NTFSΚαι exFAT.

Τι είναι το FAT32

Το σύστημα αρχείων FAT32 είναι το παλαιότερο και πιο έμπειρο στην ιστορία της τεχνολογίας των υπολογιστών. Το ταξίδι του ξεκίνησε με το αρχικό σύστημα 8-bit FAT το 1977, το οποίο λειτουργούσε μέσα σε έναν αυτόνομο δίσκο Microsoft Standalone Disk Basic-80. Κυκλοφόρησε ειδικά για Intel 8080 NCR 7200το 1977/1978, λειτουργούσε ως τερματικό εισόδου δεδομένων δισκέτας 8 ιντσών.

Μετά από συζητήσεις για την εισαγωγή του συστήματος με τον ιδρυτή της Microsoft Bill Gates, ο κώδικας γράφτηκε από τον πρώτο υπάλληλο της εταιρείας, Mark McDonald.

Το κύριο καθήκον του συστήματος αρχείων FAT ήταν να δουλεύει με δεδομένα στο λειτουργικό σύστημα Microsoft 8080/Z80 που βασίζεται στην πλατφόρμα MDOS/MIDAS, γραμμένο από τον Mark MacDonald.

Στη συνέχεια, το FAT υπέστη κάποιες αλλαγές, μεταβαίνοντας σταδιακά από την αρχική του μορφή σε FAT12, FAT16 και, τέλος, FAT32, το όνομα του οποίου συνδέεται πλέον στενά με εξωτερικές μονάδες δίσκου.

Η κύρια διαφορά μεταξύ του FAT32 και των προκατόχων του είναι να ξεπεραστεί ο περιορισμένος όγκος των διαθέσιμων πληροφοριών για αποθήκευση. 32-bitΤο σύστημα κυκλοφόρησε τον Αύγουστο του 1995 μαζί με την κυκλοφορία των Windows 95 και στην ενημερωμένη του έκδοση έδωσε τη δυνατότητα να αυξηθούν τα ανώτερα όρια μεγέθους αρχείου και αποθήκευσης δεδομένων στα 4 GB και 16 TB.

Έτσι, το FAT32 δεν προορίζεται για την αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων και την εγκατάσταση μεγάλων εφαρμογών. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν σύστημα αρχείων. NTFS, το οποίο επιτρέπει στους χρήστες να σταματήσουν να σκέφτονται τον όγκο των πληροφοριών που κατεβάζουν.

Συνοψίζοντας, το σύστημα FAT32 είναι ιδανικό για την αποθήκευση δεδομένων, ο όγκος των οποίων δεν υπερβαίνει τα 4 GB, σε οποιοδήποτε αφαιρούμενο μέσο. Η δημοτικότητά του δεν περιορίζεται μόνο στον τομέα των υπολογιστών. Χρησιμοποιείται σε κονσόλες παιχνιδιών, τηλεοράσεις υψηλής ευκρίνειας, συσκευές αναπαραγωγής DVD, συσκευές αναπαραγωγής Blu-Ray και οποιαδήποτε άλλη συσκευή με θύρα USB. Το FAT32 υποστηρίζεται από όλες τις εκδόσεις των Windows, Linux και MacOS.

Τι είναι το NTFS

Το 1993, η Microsoft παρουσίασε ένα νέο σύστημα αρχείων NTFS(New Technology File System) παράλληλα με την εμφάνιση του λειτουργικού συστήματος Windows NT 3.1.

Το κύριο χαρακτηριστικό του συστήματος NTFS είναι η απουσία περιορισμών στο μέγεθος των ληφθέντων αρχείων. Ακόμα κι αν προσπαθούσαμε να ξεπεράσουμε αυτό το όριο, θα αποτύχαμε - είναι τόσο μεγάλο.

Η ανάπτυξη ξεκίνησε στα μέσα της δεκαετίας του 1980 κατά τη διάρκεια μιας περιόδου συνεργασίας μεταξύ της Microsoft και της IBM, στόχος της οποίας ήταν η δημιουργία ενός νέου λειτουργικού συστήματος που θα ξεπερνούσε τα προηγούμενα σε απόδοση γραφικών.

Ωστόσο, η ένωση των δύο εταιρειών δεν κράτησε πολύ και, χωρίς να ολοκληρώσουν το κοινό έργο, αποφάσισαν να διακόψουν τη συνεργασία. Στη συνέχεια, η Microsoft και η IBM επικεντρώθηκαν στην παραγωγή των δικών τους συστημάτων αρχείων.

Για την τεχνολογία υπολογιστών, το 1989 δημιουργήθηκε το HPFS από την IBM, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για το λειτουργικό σύστημα OS/2. Λίγα χρόνια αργότερα, το 1993, ξεκίνησε η Microsoft NTFS v1.0, το οποίο έγινε το επίσημο σύστημα αρχείων για τα Windows NT 3.1.

Το θεωρητικό μέγεθος ενός αρχείου NTFS είναι 16 EB - 1 KB, που είναι 18.446.744.073.709.550.502 byte. Η ομάδα ανάπτυξης περιελάμβανε τους Tom Miller, Harry Kimura, Brian Andrew, David Goebel.

Η επόμενη έκδοση του συστήματος αρχείων ήταν NTFS v3.1, που κυκλοφόρησε ειδικά για τα Microsoft Windows XP. Στη συνέχεια, δεν υπέστη ιδιαίτερες αλλαγές, αν και έγιναν πολλές διαφορετικές προσθήκες σε αυτό. Για παράδειγμα, κατέστη δυνατή η συμπίεση λογικών κατατμήσεων, η επαναφορά και οι συμβολικοί σύνδεσμοι NTFS. Επιπλέον, η αρχική χωρητικότητα του συστήματος αρχείων ήταν μόνο 256 MB από τα επιβλητικά 16 EB - 1 KB στις νέες εκδόσεις που κυκλοφόρησαν με την κυκλοφορία των Windows 8.

Μιλώντας για χρήσιμες λειτουργίες που εισήχθησαν στο NTFS v3.1, μπορούμε να σημειώσουμε την επέκταση των υποστηριζόμενων μορφών αρχείων, των ορίων χρήσης δίσκου, την κρυπτογράφηση αρχείων και τη δημιουργία σημείων εκ νέου ανάλυσης. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι οι νέες εκδόσεις του NTFS είναι πλήρως συμβατές με προηγούμενες.

Το σύστημα αρχείων NTFS έχει ένα σημαντικό χαρακτηριστικό όσον αφορά την ανάκτησή του λόγω οποιασδήποτε ζημιάς. Περιέχει μια συγκεκριμένη δομή δεδομένων που παρακολουθεί τυχόν αλλαγές στο σύστημα και με τη βοήθεια της οποίας μπορείτε πάντα να επαναφέρετε τη λειτουργικότητα NTFS.

Αυτό το σύστημα αρχείων υποστηρίζεται από όλες τις εκδόσεις των Windows, ξεκινώντας από τα Windows XP. Δυστυχώς, το MacOS δεν συμμερίζεται τη δέσμευση της Microsoft για συμβατότητα. Η Apple έχει αφήσει την επιλογή στους χρήστες να διαβάζουν δεδομένα από μονάδες NTFS, αλλά δεν θα μπορούν να γράφουν σε αυτούς. Η υποστήριξη Linux για αυτό το σύστημα αρχείων περιορίζεται σε λίγες μόνο εκδόσεις.

Τι είναι το exFAT

ExFATΤο (Extended FAT) είναι ένα νέο, εκτεταμένο σύστημα αρχείων από τη Microsoft που αντικαθιστά επιτυχώς τον προκάτοχό του στο πεδίο όταν πρόκειται για μεγάλο όγκο πληροφοριών.

Όπως ίσως γνωρίζετε, οι περισσότερες σύγχρονες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές χρησιμοποιούν το σύστημα exFAT, καθώς είναι πολύ ελαφρύτερο από το NTFS, αλλά ταυτόχρονα σας επιτρέπει να αποθηκεύετε αρχεία μεγαλύτερα από 4 GB, σε αντίθεση με το FAT32.

Έτσι, κατά την αντιγραφή ενός εγγράφου 6 GB σε μια μονάδα Flash με το σύστημα αρχείων exFAT, δεν θα αντιμετωπίσετε τις αρνητικές συνέπειες που μπορούν να παρατηρηθούν κατά τη χρήση της προηγούμενης έκδοσης του συστήματος.

Η μορφή exFAT γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλής και χρησιμοποιείται κυρίως με κάρτες μνήμης SDXC υψηλής χωρητικότητας. Ο κύριος λόγος για αυτό είναι το μικρό μέγεθος του συστήματος αρχείων και, όπως περιγράφηκε προηγουμένως, η δυνατότητα αποθήκευσης εγγράφων μεγαλύτερα από 4 GB.

Ένα ενδιαφέρον γεγονός είναι ότι η Microsoft κατέχει το αμερικανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας 8321439, το οποίο σας επιτρέπει να βρείτε γρήγορα ένα αρχείο χρησιμοποιώντας έναν κατακερματισμό του ονόματος. Χάρη σε αυτή τη λειτουργία, κάθε έγγραφο μπορεί να βρεθεί πολλές φορές πιο γρήγορα.

Αξίζει να σημειωθεί ότι όλα τα διαθέσιμα πρόσθετα για το σύστημα αρχείων exFAT δεν έχουν κυκλοφορήσει στο κοινό. Για να τα αγοράσουν, οι προμηθευτές πρέπει να αγοράσουν μια περιορισμένη άδεια χρήσης από τη Microsoft.

Αυτή η ενέργεια πραγματοποιήθηκε για να αποτρέψει τους προμηθευτές από το να προσπαθήσουν να δημιουργήσουν έσοδα από ένα προϊόν της Microsoft επισημαίνοντας τους εαυτούς τους ως μέρος της εταιρείας, καθώς θα είχαν τον πηγαίο κώδικα για το σύστημα αρχείων.

Δεδομένου ότι η Microsoft παραμένει πεισματική στο πείσμα της, πολλοί χρήστες άρχισαν να δημιουργούν τις δικές τους τροποποιήσεις του exFAT, μία από τις οποίες ήταν exfat-fuse. Παρέχει λειτουργίες ανάγνωσης και εγγραφής για διανομές Linux, συμπεριλαμβανομένου του FreeBSD.

Δημιουργήθηκε το 2006, το σύστημα αρχείων exFAT, το οποίο έχει ένα γενικό όριο στην ποσότητα πληροφοριών ως NTFS, είναι πιο ελαφρύ επειδή δεν περιέχει όλα τα είδη προσθηκών, όπως το δεύτερο.

Το ExFAT υποστηρίζει ανάγνωση, εγγραφή και είναι συμβατό με λειτουργικά συστήματα Mac, Android και Windows. Για Linux θα χρειαστείτε λογισμικό υποστήριξης.

Σύγκριση συστημάτων αρχείων

FAT32:

• Αρμονία: Windows, MacOS, Linux, κονσόλες παιχνιδιών και συσκευές με θύρα USB.
• Πλεονεκτήματα:Συμβατότητα πολλαπλών πλατφορμών, ελαφρύ σύστημα αρχείων.
• Μειονεκτήματα:περιορισμοί σε μεγέθη αρχείων (διατίθενται έγγραφα έως 4 GB) και μεγέθη διαμερισμάτων έως 16 TB.
• Σκοπός:αφαιρούμενες μονάδες δίσκου. Χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση μονάδων Flash, αλλά προτιμάται το exFAT.

NTFS:

• Αρμονία: Windows, MacOS (μόνο για ανάγνωση), Linux (μόνο για ανάγνωση σε ορισμένες διανομές), Xbox One.
• Πλεονεκτήματα:χωρίς περιορισμούς στο μέγεθος των αρχείων και των κατατμήσεων.
• Μειονεκτήματα:περιορισμένη συμβατότητα μεταξύ πλατφορμών.
• Σκοπός:κατάλληλο για εσωτερικούς σκληρούς δίσκους, επειδή σας επιτρέπει να αποθηκεύετε μεγάλες ποσότητες πληροφοριών που άλλα συστήματα αρχείων δεν μπορούν να χειριστούν.

exFAT:

• Αρμονία: Windows XP και νεότερες εκδόσεις, MacOS 10.6.5 και νεότερες εκδόσεις, Linux (με χρήση FUSE), Android.
• Πλεονεκτήματα:μοιράζεται τα θετικά αποτελέσματα των FAT32 και NTFS, τα οποία περιλαμβάνουν τη δυνατότητα αποθήκευσης αρχείων μεγαλύτερα από 4 GB.
• Μειονεκτήματα:Η Microsoft περιορίζει τη χρήση της άδειας χρήσης.
• Σκοπός:σας επιτρέπει να εξαλείψετε τους περιορισμούς μεγέθους αρχείου για αφαιρούμενες μονάδες δίσκου. Πολύ προτιμότερο από τον προκάτοχό του FAT32.

Εάν πρέπει να ανακτήσετε ένα λογικό διαμέρισμα με άγνωστο, κατεστραμμένο ή διαγραμμένο σύστημα αρχείων, τα εργαλεία αποκατάστασης Starus θα σας βοηθήσουν.

Εργαλείο Starus Partition Recovery, ή τα ανάλογά του, Starus FAT Recovery, Starus NTFS Recovery, έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με ορισμένα συστήματα αρχείων - FAT και NTFS. Το κύριο λογισμικό είναι σε θέση να αλληλεπιδράσει και με τα δύο. Μπορείτε να κατεβάσετε και να δοκιμάσετε προγράμματα για την επαναφορά συστημάτων αρχείων FAT32 και NTFS εντελώς δωρεάν!

Όποιος έχει εγκαταστήσει ποτέ ένα λειτουργικό σύστημα αντιμετώπισε το γεγονός ότι στο στάδιο της διαμόρφωσης του διαμερίσματος εγκατάστασης του σκληρού δίσκου, το πρόγραμμα σας ζητά να επιλέξετε τον τύπο συστήματος αρχείων FAT ή NTFS.

Και όσοι έτυχε να διαμορφώσουν μια μονάδα flash ή άλλη εξωτερική συσκευή αποθήκευσης έπρεπε να αποφασίσουν μεταξύ των τριών συστημάτων αρχείων FAT32, NTFS και exFAT. Τις περισσότερες φορές, οι χρήστες επιλέγουν την προεπιλεγμένη μορφοποίηση επειδή δεν γνωρίζουν ποια είναι η διαφορά.

Αυτό το άρθρο απευθύνεται σε όσους θέλουν να καλύψουν αυτό το κενό στις γνώσεις τους.

Δομή αρχείου FAT: αρχές και σκοπός

Δομή αρχείου ή Σύστημα αρχείωναναπτύχθηκε στη δεκαετία του '70 του περασμένου αιώνα από τη Microsoft και αντιπροσώπευε μια συγκεκριμένη διαδικασία για την οργάνωση του χώρου αποθήκευσης και πρόσβασης δεδομένων σε υπολογιστές και άλλες ψηφιακές συσκευές.

Ο σκοπός της λειτουργικότητας είναι να παρέχει στον χρήστη εύκολη διαχείριση των πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες σε δίσκο ή εξωτερικό gadget. Το σύστημα αρχείων περιλαμβάνει αρχεία, φακέλους και καταλόγους, καθώς και ένα σύνολο εργαλείων συστήματος που αλληλεπιδρούν μαζί τους για να εκτελέσουν τις λειτουργίες ανάγνωσης-εγγραφής, δημιουργίας-διαγραφής, αντιγραφής, ονόματος κ.λπ. Επιπλέον, αυτή η δομή οργανώνει την κοινή πρόσβαση στις πληροφορίες μεταξύ των χρηστών και παρέχει προστασία από μη εξουσιοδοτημένες ενέργειες μέσω κρυπτογράφησης, λειτουργίας σε λειτουργία μόνο για ανάγνωση κ.λπ.

Δομικά, ολόκληρη η περιοχή του χώρου του δίσκου χωρίζεται σε ομάδες, σαν ένα φύλλο καρό χαρτιού. Κάθε κελί είναι ένα μπλοκ, το μέγεθος του οποίου ορίζεται κατά τη μορφοποίηση και πρέπει να είναι πολλαπλάσιο του 2. Το ελάχιστο μέγεθος μπορεί να είναι 512 byte (για μονάδα flash), για σκληρό δίσκο είναι 32 KB. Ένα αρχείο μπορεί να καταλάβει πολλά τέτοια συμπλέγματα. Μπορείτε να φανταστείτε μεταφορικά τον χώρο του δίσκου ως σημειωματάριο, όπου το σύμπλεγμα είναι ένα γράμμα, το αρχείο είναι μια λέξη και η δομή του αρχείου είναι ο πίνακας περιεχομένων του σημειωματάριου.

Κατά την πρόσβαση σε ένα αρχείο, το λειτουργικό σύστημα πρέπει να το βρει σε πολλά συμπλέγματα που βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία του δίσκου, σχηματίζοντας έτσι μια αλυσίδα συμπλεγμάτων. Κάθε σύμπλεγμα έχει τη δική του ετικέτα, η οποία το προσδιορίζει ως έναν από τους τρεις τύπους:

1. Δωρεάν, έτοιμο για εγγραφή δεδομένων.
2. Busy, το οποίο αποθηκεύει μέρος των πληροφοριών και έχει στην ετικέτα δεδομένα για το επόμενο σύμπλεγμα στην αλυσίδα, ενώ το τελευταίο επισημαίνεται με ειδική ετικέτα.
3. Το BAD block είναι ένα σύμπλεγμα με σφάλματα που δεν είναι πλέον προσβάσιμο μετά τη μορφοποίηση.

Το μέγεθος της ετικέτας καθορίζεται από τον τύπο της δομής του αρχείου: για το FAT32 είναι 32 byte.

Ολόκληρο το σύστημα αρχείων αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:

• ο τομέας εκκίνησης, ο οποίος βρίσκεται στην αρχή του δίσκου, ενεργοποιείται μετά την εκκίνηση του λειτουργικού συστήματος και αποθηκεύει τις παραμέτρους του διαμερίσματος.
• έναν πίνακα εκχώρησης αρχείων ("πίνακας περιεχομένων") που αποθηκεύει ετικέτες συμπλέγματος.
• αντίγραφα του πίνακα εκχώρησης αρχείων για ανάκτηση δεδομένων εάν η δομή του αρχείου είναι κατεστραμμένη.
• ριζικός κατάλογος?
• περιοχές δεδομένων·
• κύλινδρο για την εκτέλεση εργασιών ανάγνωσης/εγγραφής.

Υπάρχουν τρεις τύποι συστημάτων αρχείων FAT: FAT12, FAT16 και FAT32. Το FAT έχει αντικατασταθεί από το NTFS και το exFAT είναι μια εκτεταμένη έκδοση του FAT32 και χρησιμοποιείται κυρίως για μονάδες flash.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των δομών αρχείων FAT32, NTFS και exFAT

Προκειμένου να αποφασίσουμε για την επιλογή του βέλτιστου συστήματος αρχείων για μορφοποίηση, θα εξετάσουμε περιγραφές και των τριών επιλογών, εστιάζοντας στα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του καθενός.

FAT32

Μεταξύ των τριών δομών αρχείων που εξετάστηκαν, το FAT32 είναι το παλαιότερο. Αντικατέστησε το FAT16 και μέχρι πρόσφατα ήταν το πιο προοδευτικό. Η κυκλοφορία του FAT32 είχε προγραμματιστεί να συμπέσει με την κυκλοφορία του λειτουργικού συστήματος Windows 95 OSR2 το 1996. Τα κύρια χαρακτηριστικά γνωρίσματα: Διευθυνσιοδότηση συμπλέγματος 32-bit και περιορισμοί μεγέθους: αρχείο που δεν υπερβαίνει τα 4 GB και όγκος 128 GB.

Φόντα

Παρά κάποια ηθική καθυστέρηση, το FAT32 έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλα συστήματα αρχείων. Το κύριο αξιοθέατο του είναι η συμβατότητα και η ευελιξία. Το FAT32 λειτουργεί με όλες τις εκδόσεις λειτουργικών συστημάτων, συμπεριλαμβανομένων των Windows (σύγκριση όλων των εκδόσεων), Linux και MacOS, και είναι κατάλληλο για οποιαδήποτε κονσόλα παιχνιδιών και άλλα gadget με θύρα USB. Σήμερα χρησιμοποιείται σε όλες τις εξωτερικές μονάδες (μονάδες flash, κάρτες CD) από προεπιλογή, καθώς πολλές παλιές συσκευές: υπολογιστές, φορητοί υπολογιστές, αποκωδικοποιητές με είσοδο USB μπορούν να λειτουργήσουν μόνο με FAT32.

Άλλα σημαντικά πλεονεκτήματα του συστήματος αρχείων είναι: η απόδοση υψηλής ταχύτητας, οι χαμηλές απαιτήσεις στην ποσότητα της μνήμης RAM, η παραγωγική εργασία με μεσαία και μικρά αρχεία και η χαμηλή φθορά του δίσκου λόγω μικρότερων κινήσεων της κεφαλής. Ωστόσο, υπόκειται επίσης σε κατακερματισμό και η περιοδική ανασυγκρότηση σίγουρα δεν θα βλάψει.

Ελαττώματα

Το κύριο μειονέκτημα αυτού του συστήματος αρχείων είναι οι περιορισμοί μεγέθους του. Για συμπλέγματα, δεν μπορεί να είναι περισσότερο από 64 KB, διαφορετικά ορισμένες εφαρμογές ενδέχεται να υπολογίζουν εσφαλμένα το χώρο στο δίσκο.

Το μέγεθος αρχείου δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 4 GB, επομένως το μέγιστο μέγεθος δίσκου για ένα μέγεθος συμπλέγματος για έναν πίνακα εκχώρησης αρχείων 32 KB θα είναι περίπου 8 TB.

Κατά τη μορφοποίηση ενός δίσκου χρησιμοποιώντας το ScanDisk, το οποίο είναι ένα πρόγραμμα 16 bit, λαμβάνοντας υπόψη τους ίδιους τους πίνακες FAT και με μέγιστο μέγεθος συμπλέγματος 32 KB, το μέγεθος του όγκου περιορίζεται στα 128 gigabyte.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι δεν υπάρχουν πολλές συσκευές υπολογιστών εξοπλισμένες με σκληρό δίσκο μεγαλύτερο από 8 TB, αυτό το μειονέκτημα δεν θα είναι αισθητό για τους περισσότερους χρήστες. Ωστόσο, το γεγονός ότι το FAT32 λειτουργεί με αρχεία μεγέθους έως 4 GB είναι ένα σημαντικό μειονέκτημα, καθώς τα περισσότερα αρχεία βίντεο υψηλής ποιότητας στη σύγχρονη μορφή 4K σήμερα είναι μεγαλύτερα από αυτά τα 4 GB και επομένως δεν είναι συμβατά με αυτό το σύστημα αρχείων.

Εκτός από τους περιορισμούς μεγέθους, το FAT32 έχει και άλλα μειονεκτήματα. Δεν υποστηρίζει μεγάλα ονόματα αρχείων, κάτι που δεν είναι πολύ βολικό για χρήστες που θέλουν να αναγνωρίζουν αρχεία λογικά με βάση το περιεχόμενό τους. Υπάρχουν παράπονα σχετικά με το σύστημα ασφαλείας (ένας πρόσθετος σαρωτής προστασίας από ιούς δεν θα έβλαπτε) και την προστασία αρχείων σε περίπτωση αστοχιών (χαρακτηριστικά σκληρών δίσκων), καθώς και χαμηλή ταχύτητα κατά την εργασία με καταλόγους που περιέχουν πολλά αρχεία.

Έτσι, το FAT32 είναι πιο κατάλληλο για φορητές συσκευές χαμηλής χωρητικότητας και παλαιότερους υπολογιστές. Οι πιο πρόσφατες εκδόσεις των Windows δεν μπορούν πλέον να εγκατασταθούν σε δίσκο που έχει διαμορφωθεί με το σύστημα FAT32 είναι απαραίτητη η επαναδιαμόρφωση σε NTFS.

Η κύρια χρήση του συστήματος αρχείων FAT32 σήμερα είναι σε φορητές μονάδες flash και κάρτες SD (χαρακτηριστικά), που περιέχουν λίγα αρχεία και είναι συμβατές με μια ποικιλία ψηφιακών συσκευών.

NTFS

Αυτό το σύστημα αρχείων αναπτύχθηκε από τη Microsoft το 1993 και παρουσιάστηκε με τα Windows NT 3.1. Στον ίδιο τον τίτλο σύστημα αρχείων νέας τεχνολογίας, που σημαίνει σύστημα αρχείων νέας τεχνολογίας, βρίσκεται η προοδευτική του ουσία.

Μετά τη διαμόρφωση ενός δίσκου σε NTFS, χωρίζεται σε τρεις ζώνες:

• MFT - ζώνη ή γενικός πίνακας αρχείων (Master File Table), όπου αποθηκεύονται πληροφορίες σχετικά με αρχεία και καταλόγους.
• δεδομένα χρήστη·
• μετααρχεία που περιέχουν πληροφορίες υπηρεσίας.

Κάθε ένα από τα metafiles είναι υπεύθυνο για μια συγκεκριμένη περιοχή. Για παράδειγμα, το LogFile είναι ένα αρχείο καταγραφής στο οποίο όλες οι λειτουργίες καταγράφονται στο αρχείο καταγραφής, το Boot είναι ο τομέας εκκίνησης, το Bitmap ελέγχει τον ελεύθερο χώρο στο διαμέρισμα κ.λπ. Αυτή η δομή προστατεύει αξιόπιστα τα αρχεία από τυχόν αστοχίες, είτε πρόκειται για παγώματα του λειτουργικού συστήματος είτε για διακοπές ρεύματος.

Φόντα

Σε αντίθεση με το FAT32, αυτή η δομή αρχείων δεν έχει ουσιαστικά περιορισμούς στο μέγεθος των αρχείων και των καταλόγων. Το μέγεθος του συμπλέγματος μπορεί να ποικίλλει από 512 byte έως 64 KB, με το βέλτιστο μέγεθος να είναι 4 KB.

Χάρη σε πολλές σημαντικές βελτιώσεις για τη βελτίωση της ασφάλειας, όπως υποστήριξη για δικαιώματα πρόσβασης αρχείων, ποσοστώσεις HPFS, κρυπτογράφηση, ημερολόγιο, έλεγχος πρόσβασης και έλεγχος, σκληροί σύνδεσμοι κ.λπ., το NTFS είναι ιδανικό για τη μορφοποίηση ενός δίσκου για την περιοχή του συστήματος. Άλλα διαμερίσματα του σκληρού δίσκου μπορούν επίσης να διαμορφωθούν σε αυτό το σύστημα, καθώς το NTFS επιτρέπει τη βέλτιστη χρήση του χώρου στο δίσκο όταν υπάρχουν πολλά μικρά αρχεία.

Το πλεονέκτημα αυτής της οργάνωσης αρχείων είναι η γρήγορη ταχύτητα πρόσβασης σε μικρά αρχεία, η υψηλή απόδοση κατά την εργασία με μεγάλα αρχεία και η δυνατότητα χρήσης μεγάλων ονομάτων αρχείων.

Ελαττώματα

Το κύριο μειονέκτημα του συστήματος NTFS είναι η ασυμβατότητά του με όλα τα λειτουργικά συστήματα κάτω από τα Windows NT, καθώς και περιορισμοί στη συμβατότητα με άλλα λειτουργικά συστήματα. Έτσι, το Mac OS διαβάζει αρχεία από δίσκους NTFS, αλλά δεν μπορεί να τα γράψει, η ίδια κατάσταση με τη συμβατότητα αρχείων Linux. Οι πιο δημοφιλείς κονσόλες παιχνιδιών Playstation και Xbox 360 δεν λειτουργούν με NTFS, μόνο το Xbox One μπορεί να αλληλεπιδράσει με αυτό.

Στα μειονεκτήματα του NTFS περιλαμβάνονται επίσης οι υψηλές απαιτήσεις RAM, η χαμηλότερη ταχύτητα σε σύγκριση με το FAT32 και η δυσκολία διαχείρισης καταλόγων μεσαίου μεγέθους.

Επομένως, είναι πιο σκόπιμο να χρησιμοποιείτε τη δομή αρχείων NTFS σε σκληρούς δίσκους, συμπεριλαμβανομένων των SSD, που εκτελούν τις πιο πρόσφατες εκδόσεις των Windows, ξεκινώντας από το NT.

exFAT

Αυτό το σύστημα αρχείων είναι το πιο πρόσφατο που έχει ελεγχθεί ως προς τον χρόνο κυκλοφορίας. Εμφανίστηκε το 2008 με τακτικές ενημερώσεις στα Windows XP και είναι, στην πραγματικότητα, μια εκτεταμένη έκδοση του FAT32.

Ο κύριος στόχος των προγραμματιστών είναι να δημιουργήσουν μια παραγωγική, βολική και καθολική δομή αρχείων για φορητές συσκευές αποθήκευσης: μονάδες flash, κάρτες SD και αφαιρούμενους σκληρούς δίσκους.

Φόντα:

• Απλή οργάνωση χωρίς εξειδικευμένες δυνατότητες και περιορισμούς στα μεγέθη αρχείων και διαμερισμάτων.
• Εξαιρετική συμβατότητα με όλα τα λειτουργικά συστήματα Windows, καθώς και με Mac OS και Linux. Στην τελευταία επιλογή, απαιτείται εγκατάσταση πρόσθετου λογισμικού.
• Υποστήριξη από όλες τις σύγχρονες συσκευές Apple, καθώς και από κονσόλες παιχνιδιών Xbox One και Playstation 4.

Το κύριο μειονέκτημα της οργάνωσης αρχείων exFAT είναι η πολιτική αδειοδότησης της Microsoft, η οποία απαγορεύει την ελεύθερη χρήση της στον δημόσιο τομέα.

Η πιο βέλτιστη δομή αρχείου

Έχοντας εξετάσει τις περιγραφές τριών δημοφιλών συστημάτων αρχείων, μπορούμε να βγάλουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα:

• Για συσκευές υπολογιστών με λειτουργικό σύστημα υψηλότερο από τα Windows NT, θα ήταν καταλληλότερο να διαμορφώσετε τη μονάδα σκληρού δίσκου στο σύστημα NTFS.
• για παλαιότερες συσκευές, καθώς και για λόγους συμβατότητας με διάφορα σύγχρονα ψηφιακά gadget, η καλύτερη επιλογή θα ήταν να επιλέξετε το FAT32.
• Για οποιοδήποτε αφαιρούμενο μέσο, ​​θα ήταν ιδανικό να χρησιμοποιήσετε το σύστημα

Και τέλος: πληροφορίες σχετικά με τη δομή του αρχείου που εφαρμόζεται στους δίσκους σας μπορείτε να βρείτε στην καρτέλα "Γενικά" (δεξί κουμπί του ποντικιού "Ιδιότητες").

Το σύστημα αρχείων FAT (Πίνακας Εκχώρησης Αρχείων) παίρνει το όνομά του από έναν απλό πίνακα που καθορίζει:

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

Ελεύθερες περιοχές χώρου στο δίσκο.

Ελαττωματικές περιοχές του δίσκου (αυτές οι περιοχές περιέχουν ελαττωματικές περιοχές και δεν εγγυώνται ότι τα δεδομένα μπορούν να διαβαστούν και να γραφτούν χωρίς σφάλματα).

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

Ρύζι. 6.1. Λογική δομή δίσκου σε FAT

Η περιοχή συστήματος ενός λογικού δίσκου δημιουργείται και αρχικοποιείται κατά τη μορφοποίηση και στη συνέχεια ενημερώνεται κατά την εργασία με τη δομή του αρχείου. Η περιοχή δεδομένων ενός λογικού δίσκου περιέχει κανονικά αρχεία και αρχεία καταλόγου. Αυτά τα αντικείμενα σχηματίζουν μια ιεραρχία υποδεέστερη του ριζικού καταλόγου. Στοιχείο καταλόγου

Σύστημα αρχείων FAT________________________________________________ 167

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

Εγγραφή εκκίνησης (BR);

Δεσμευμένοι Τομείς (ResSec);

Πίνακας κατανομής αρχείων (FAT);

Κατάλογος ρίζας (RDir).

Πίνακας κατανομής αρχείων

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

Ολόκληρη η περιοχή δεδομένων χωρίζεται στα λεγόμενα συστάδες.Ένα σύμπλεγμα είναι ένας ή περισσότεροι παρακείμενοι τομείς στον χώρο διευθύνσεων του λογικού δίσκου (ακριβέστερα, μόνο στην περιοχή δεδομένων). Ένα σύμπλεγμα είναι η μικρότερη διευθυνσιοδοτήσιμη μονάδα μνήμης δίσκου που εκχωρείται σε ένα αρχείο (ή μη ριζικό κατάλογο). Τα συμπλέγματα εισάγονται για να μειωθεί ο αριθμός των διευθυνσιοδοτούμενων μονάδων στην περιοχή δεδομένων ενός λογικού δίσκου.

Κάθε αρχείο καταλαμβάνει έναν ακέραιο αριθμό συμπλεγμάτων. Σε αυτήν την περίπτωση, το τελευταίο σύμπλεγμα ενδέχεται να μην χρησιμοποιηθεί πλήρως, γεγονός που, με μεγάλο μέγεθος συμπλέγματος, μπορεί να οδηγήσει σε αισθητή απώλεια χώρου στο δίσκο. Στις δισκέτες, ένα σύμπλεγμα καταλαμβάνει έναν ή δύο τομείς και στους σκληρούς δίσκους το μέγεθός του εξαρτάται από το μέγεθος του διαμερίσματος (Πίνακας 6.1). Στον πίνακα FAT, τα συμπλέγματα που ανήκουν στο ίδιο αρχείο (ή αρχείο καταλόγου) συνδέονται σε αλυσίδες. Το σύστημα αρχείων FAT 16 χρησιμοποιεί μια λέξη 16-bit για να καθορίσει τον αριθμό του συμπλέγματος, ώστε να μπορείτε να έχετε έως και 2 10 = 65.536 συμπλέγματα (αριθμημένα από 0 έως 65.535).

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

Χωρητικότητα διαμερίσματος, MB Αριθμός τομέων στο σύμπλεγμα Μέγεθος συμπλέγματος, KB

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

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

168________________________________________________________________ Κεφάλαιο 6, Συστήματα αρχείων

του πίνακα εκχώρησης αρχείων. Ο πρώτος έγκυρος αριθμός συμπλέγματος ξεκινά πάντα με 2.

Η λογική διαίρεση της περιοχής δεδομένων σε συμπλέγματα ως μια συλλογή τομέων αντί για χρήση μεμονωμένων τομέων έχει την εξής σημασία:

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

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

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

Η ιδέα ενός συστήματος αρχείων που χρησιμοποιεί έναν πίνακα κατανομής αρχείων φαίνεται ξεκάθαρα στο Σχ. 6.2.

Ρύζι. 6.2. Απεικόνιση της βασικής έννοιας του FAT

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

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

Σύστημα αρχείων FAT169

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

Πίνακας 6.2.Τιμές στοιχείων FAT

Περιγραφή αξίας

OOOOh Free Cluster

fffOh-fff6hΔεσμευμένο σύμπλεγμα

fff7h Κακό σύμπλεγμα

φφΣ-φφφφΤελευταίο σύμπλεγμα στην αλυσίδα

0002h-ffefh Αριθμός του επόμενου συμπλέγματος στην αλυσίδα

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

Επειδή ο πίνακας FAT χρησιμοποιείται πολύ εντατικά κατά την πρόσβαση στο δίσκο, συνήθως φορτώνεται στη μνήμη RAM (σε buffer I/O ή cache) και παραμένει εκεί για όσο το δυνατόν περισσότερο. Εάν ο πίνακας είναι μεγάλος και η κρυφή μνήμη του αρχείου είναι σχετικά μικρή, αποθηκεύονται στη μνήμη μόνο τα τμήματα του πίνακα στα οποία προσπελάσατε πιο πρόσφατα.

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

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

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

170___________________________________________ Κεφάλαιο 6. Συστήματα Αρχείων

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

Πίνακας 6.3.Δομή αντικειμένων καταλόγου

Μέγεθος πεδίου δεδομένων, byte Περιεχόμενο πεδίου

11 Όνομα αρχείου ή καταλόγου

1 Χαρακτηριστικά αρχείου

1 Πεδίο κράτησης

3 Χρόνος δημιουργίας

2 Ημερομηνία δημιουργίας

2 Ημερομηνία τελευταίας πρόσβασης

2 Με κράτηση

2 Ώρα τελευταίας τροποποίησης

2 Ημερομηνία τελευταίας τροποποίησης

2 Αρχικός αριθμός συμπλέγματος στο FAT

4 Μέγεθος αρχείου

Δομή εγγραφής εκκίνησης DOS

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

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

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

Σύστημα αρχείων FAT________________________________________________ 171

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

Πίνακας 6.4. Δομή εγγραφής εκκίνησης για FAT16

Μετατόπιση πεδίου, Μήκος πεδίου, Περιεχόμενα πεδίου ονομασίας
byte πεδίο byte

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

φορτωτής εκκίνησης

OZN (3) 8 Αναγνωριστικό συστήματος

OVN (11) 2 SectSize Μέγεθος τομέα, byte

UN (13) 1 ClastSize Αριθμός τομέων στο σύμπλεγμα

0EN(14) 2 ResSecs Αριθμός δεσμευμένων τομέων

10Н (16) 1 FATcnt Αριθμός αντιγράφων FAT

11Н (17) 2 RootSize Μέγιστος αριθμός στοιχείων Rdir

13Н (19) 2 TotSecs Αριθμός τομέων στον λογικό δίσκο,

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

15Н (21) 1 Περιγραφέας πολυμέσων

16Н(22) 2 FATsize Μέγεθος FAT, τομείς

18Н(24) 2 TrkSecs Αριθμός τομέων ανά κομμάτι

1АН(26) 2 HeadCnt Αριθμός επιφανειών εργασίας

1СН(28) 4 HidnSecs Αριθμός κρυφών τομέων

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

αν το μέγεθός του υπερβαίνει τα 32 MB

24Н (36) 1 Λογικός τύπος δίσκου (UN - ευέλικτο,

80N - σκληρό)

25Н (37) 1 Κράτηση

26Н (38) 1 Μαρκαδόρος με κωδικό 29Н

27Н (39) 4 Αύξων αριθμός τόμου 1

2ВН (43) 11 Ετικέτα τόμου

36Н (54) 8 Όνομα συστήματος αρχείων

ZEN (62) Boot Loader

1FEH (510) 2 Υπογραφή (λέξη AA55N)

1 Ο τόμος είναι ένας ενιαίος λογικός χώρος διευθύνσεων. Ένας τόμος μπορεί να είναι ένας κανονικός λογικός δίσκος ή πολλαπλοί χώροι δίσκου.

Υλικό για κριτική διάλεξη Νο. 33

για φοιτητές ειδικότητας

«Λογισμικό Πληροφορικής»

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΑΡΧΕΙΩΝ

Βασικές έννοιες, γεγονότα

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

Δεξιότητες και ικανότητες

Χρήση γνώσης της δομής του συστήματος αρχείων για την προστασία και την επαναφορά πληροφοριών υπολογιστή (αρχεία και καταλόγους). Οργάνωση ελέγχου πρόσβασης σε αρχεία.

Συστήματα αρχείων. Δομή συστήματος αρχείων

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

Τα συστήματα διαχείρισης αρχείων έχουν σχεδιαστεί για τη διαχείριση αρχείων.

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

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

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

Χρήση συστήματος διαχείρισης αρχείων

· Όλα τα προγράμματα επεξεργασίας συστήματος συνδέονται με χρήση δεδομένων.

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

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

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

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

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

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

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

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

Ας δούμε τη δομή αυτών των συστημάτων αρχείων.

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

περιοχή συστήματος και

· περιοχή δεδομένων.

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

Η περιοχή του συστήματος αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

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

· δεσμευμένους τομείς (μπορεί να μην υπάρχουν).

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

· ριζικός κατάλογος (ROOT).

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

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

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

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

· Μειώστε το μέγεθος του πίνακα FAT.

· Μείωση κατακερματισμού αρχείων.

· το μήκος των αλυσίδων αρχείων μειώνεται Þ ταχύτερη πρόσβαση στο αρχείο.

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

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

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

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

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

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

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

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

Ο πίνακας εκχώρησης αρχείων αποθηκεύεται αμέσως μετά την περιγραφή της ακριβούς θέσης του λογικού δίσκου σε ένα ειδικό πεδίο στον τομέα εκκίνησης.

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

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

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

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

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

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

Κάθε περιγραφέας αρχείου και καταλόγου το περιλαμβάνει

· Όνομα

· επέκταση

ημερομηνία δημιουργίας ή τελευταίας τροποποίησης

· χρόνος δημιουργίας ή τελευταίας τροποποίησης

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

· Μήκος αρχείου (για κατάλογο - 0)

· δεσμευμένο πεδίο που δεν χρησιμοποιείται

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

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

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

Σύστημα αρχείων VFAT

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

Αυτό το σύστημα αρχείων χρησιμοποιείται στα Windows 95.

Υποστηρίζεται επίσης στα Windows NT 4.

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

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

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

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

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

Σύστημα αρχείων FAT 32

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

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

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

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

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

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

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

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

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

5. Βελτιωμένη δομή ριζικού καταλόγου

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

Υπάρχουν ακόμη πολλές λαβές για ένα μεγάλο όνομα αρχείου.

Σύστημα αρχείων HPFS

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

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

Ας παραθέσουμε κύρια χαρακτηριστικά του HPFS.

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

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

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

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

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

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

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

C Δομή διαμερισμάτων HPFS

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

μπλοκ εκκίνησης

· πρόσθετο μπλοκ (σούπερ μπλοκ) και

· εφεδρικό (εφεδρικό) μπλοκ (εφεδρικό μπλοκ).

Καταλαμβάνουν 18 τομείς.

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

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

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

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

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

Ας αναλογιστούμε μπλοκ ελέγχου.

Μπλοκ εκκίνησης (μπόταφραγμός)

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

Το πρόγραμμα bootstrap βρίσκει το αρχείο OS 2 LDR , το διαβάζει στη μνήμη και μεταφέρει τον έλεγχο σε αυτό το πρόγραμμα εκκίνησης του λειτουργικού συστήματος, το οποίο, με τη σειρά του, φορτώνει τον πυρήνα του OS/2 από το δίσκο στη μνήμη - OS 2 KRNL. Και ήδη το OS 2 KRIML χρησιμοποιώντας πληροφορίες από το αρχείο CONFIG. SYS φορτώνει όλες τις άλλες απαραίτητες μονάδες προγράμματος και μπλοκ δεδομένων στη μνήμη.

Το μπλοκ εκκίνησης βρίσκεται στους τομείς 0 έως 15.

ΣούπερΦραγμός(σούπερ μπλοκ)

Περιέχει

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

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

· δείκτης στη ζώνη καταλόγου

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

· ημερομηνία της τελευταίας σάρωσης του διαμερίσματος από το CHKDSK.

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

Το Super block βρίσκεται στον τομέα 16.

Εφεδρικόςφραγμός(εφεδρικό μπλοκ)

Περιέχει

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

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

· ένας αριθμός σημαιών και περιγραφικών συστημάτων.

Αυτό το μπλοκ βρίσκεται στον τομέα 17 του δίσκου.

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

Αρχή τοποθέτησης αρχείων

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

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

1) τοποθετήστε το αρχείο σε γειτονικά μπλοκ.

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

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

Αρχές για την αποθήκευση πληροφοριών θέσης αρχείου

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

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

· μήκος,

· Οι πρώτοι 15 χαρακτήρες του ονόματος αρχείου,

· ειδικές πληροφορίες υπηρεσίας,

· στατιστικά στοιχεία για την πρόσβαση σε αρχεία,

· εκτεταμένα χαρακτηριστικά αρχείου,

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

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

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

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

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

Δομή και τοποθέτηση καταλόγου

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

Αυτή η λωρίδα ονομάζεται τηλεφωνικός κατάλογοςζώνη.

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

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

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

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

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

Κάθε καταχώρηση που περιλαμβάνεται στο δέντρο περιέχει

· ιδιότητες αρχείου,

· δείκτης στον αντίστοιχο κόμβο αρχείου,

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

μήκος δεδομένων που περιέχουν εκτεταμένα χαρακτηριστικά,

· μετρητής πρόσβασης αρχείων,

μήκος ονόματος αρχείου

· το ίδιο το όνομα,

· και άλλες πληροφορίες.

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

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

Προβλήματα

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

Αρχές για την τοποθέτηση αρχείων και καταλόγων στο δίσκοHPFS:

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

· Οι κατάλογοι βρίσκονται στη μέση του χώρου στο δίσκο.

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

Αξιοπιστία αποθήκευσης δεδομένων στο HPFS

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

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

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

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

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

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

Σύστημα αρχείων NTFS

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

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

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

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

Κύρια ΧαρακτηριστικάNT FS

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

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

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

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

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

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

Δομή τόμου με το σύστημα αρχείων NTFS

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

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

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

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

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

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

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

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

Κάθε καταχώρηση αντιστοιχεί σε ένα αρχείο.

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

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

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

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

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

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

· όνομα αρχείου,

· Μέγεθος

· Χαρακτηριστικά αρχείου.

· θέση στο δίσκο μεμονωμένων θραυσμάτων κ.λπ.

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

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

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

· αριθμός αρχείου που αντιστοιχεί στον αριθμό εγγραφής στο MFT,

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

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

Μία από τις ροές είναι τα δεδομένα αρχείου.

Τα περισσότερα χαρακτηριστικά αρχείων είναι επίσης ροές.

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

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

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

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

Το αρχείο καταλόγου χωρίζεται σε μπλοκ, το καθένα περιέχει

· όνομα αρχείου,

βασικά χαρακτηριστικά και

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

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

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

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

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

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

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

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

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

σύστημα αρχείων OS UNIX

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

Σκεφτείτε το 5.

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

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

Το σύστημα αρχείων Unix είναι ένα ιεραρχικό σύστημα αρχείων πολλών χρηστών.

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

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

Δομή δίσκου

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

Μετράμε 512 byte (μέγεθος τομέα).

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

· μπλοκ φόρτωσης.

· Έλεγχος superblock.

· Συστοιχία κόμβων i.

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

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

Μπλοκ εκκίνησης

Superblock

i - κόμβος

. . .

i - κόμβος

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

Μπλοκ εκκίνησης

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

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

Superblock

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

Συγκεκριμένα, το superblock περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες

· Αριθμός κόμβων i (περιγραφείς ευρετηρίου).

· μέγεθος διαμερίσματος;;;

· λίστα με δωρεάν μπλοκ.

· λίστα με δωρεάν i-nodes.

· και άλλα.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Το superblock είναι πάντα στη μνήμη RAM

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

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

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

Περιοχή Inode

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

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

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

· Χαρακτηριστικά (δικαιώματα πρόσβασης) - 10

Αναγνωριστικό κατόχου αρχείου

· Αναγνωριστικό ομάδας του κατόχου του αρχείου

· Χρόνος δημιουργίας αρχείου

Χρόνος τροποποίησης αρχείου

· Χρόνος τελευταίας πρόσβασης στο αρχείο

· Μήκος αρχείου

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

Διευθύνσεις μπλοκ αρχείων

!Παρακαλώ σημειώστε. Δεν υπάρχει όνομα αρχείου εδώ

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

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

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

Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

Διεύθυνση του 1ου μπλοκ του αρχείου

Διεύθυνση του 2ου μπλοκ του αρχείου

Διεύθυνση του 10ου μπλοκ του αρχείου

Διεύθυνση μπλοκ έμμεσης διευθυνσιοδότησης (μπλοκ με 256 μπλοκ διευθύνσεις)

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

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

Προστασία αρχείων

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

Στο Unix OS χρησιμοποιείται ιεραρχία χρηστών τριών επιπέδων:

Το πρώτο επίπεδο είναι όλοι οι χρήστες.

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

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

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

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

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

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

· Όλοι οι άλλοι χρήστες του συστήματος.

Για αυτές τις τρεις κατηγορίες, ρυθμίζονται τρεις ενέργειες: ανάγνωση από ένα αρχείο, εγγραφή σε αρχείο και εκτέλεση αρχείου (στα μνημονικά του συστήματος R, W, X, αντίστοιχα). Κάθε αρχείο σε αυτές τις τρεις κατηγορίες ορίζει ποιος χρήστης μπορεί να διαβάσει, ποιος μπορεί να γράψει και ποιος μπορεί να το εκτελέσει ως διεργασία.

Οργάνωση καταλόγου

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

Ένα στοιχείο καταλόγου αποτελείται από δύο πεδία:

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

2) όνομα αρχείου:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Δομή διαμερισμάτων δίσκου σε ΕΞΩΤ2 FS

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Μετρητής του αριθμού των δωρεάν μπλοκ σε αυτήν την ομάδα.

Ο αριθμός των ελεύθερων ινωδών σε αυτήν την ομάδα.

Ο αριθμός των inodes σε μια δεδομένη ομάδα που είναι κατάλογοι

και άλλα στοιχεία.

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

Σύστημα αρχείωνΕξωτ 2 χαρακτηρίζεται από:

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

Αναπαράσταση εσωτερικού αρχείου

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

Αρχείο inodes

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

Το αρχείο inode περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες:

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

Αναγνωριστικό κατόχου αρχείου (Owner Uid).

Μέγεθος αρχείου σε byte.

Ώρα τελευταίας πρόσβασης στο αρχείο (Χρόνος πρόσβασης).

Χρόνος δημιουργίας αρχείου.

Ώρα τελευταίας τροποποίησης του αρχείου.

Χρόνος διαγραφής αρχείου.

Αναγνωριστικό ομάδας (GID).

Οι σύνδεσμοι μετράνε.

Ο αριθμός των μπλοκ που καταλαμβάνει το αρχείο.

Σημαίες αρχείου

Με κράτηση για OS

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

Έκδοση αρχείου (για NFS)

Αρχείο ACL

Κατάλογος ACL

Διεύθυνση θραύσματος

Αριθμός θραύσματος

Μέγεθος θραύσματος

Κατάλογοι

Οι κατάλογοι είναι αρχεία.

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

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

Πρόσθετα χαρακτηριστικά του EXT2 FS

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

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

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

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

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

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

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

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

Βελτιστοποίηση απόδοσης

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

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

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

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