Sisteme de fișiere. Structura sistemului de fișiere. Discuri și sisteme de fișiere

Windows acceptă ideea unui fișier ca o secvență nestructurată de octeți.

Programul de aplicație are capacitatea de a citi acești octeți în ordine aleatorie. De obicei, stocarea fișierelor este organizată pe un dispozitiv de acces direct sub forma unui set de blocuri de dimensiune fixă. Sarcina principală a subsistemului de gestionare a fișierelor este de a asocia un nume de fișier simbolic cu blocuri de disc care conțin datele fișierului.

Denumirea fișierelor

Pentru a crea un fișier și a-i atribui un nume în Windows, este utilizată funcția Win32 CreateFile. Lungime maxima numele complet al fișierului la crearea unui fișier este egal cu MAX_PATH cu o valoare de 260, dar sistemul permite nume de fișiere de până la 32.000 de caractere în format Unicode.

Sistemul are capacitatea de a distinge între litere mari și mici în numele fișierului. Programele de aplicație recunosc de obicei un tip de fișier după numele său. De exemplu, fișierele cu extensia .exe sunt executabile. Conectarea numelor cu programe de procesare este implementată în registru.

Atributele fișierului

În sistemul de operare Windows, un fișier este considerat a fi nu doar o secvență de octeți, ci o colecție de atribute, iar datele fișierului sunt doar unul dintre atribute - așa-numitul flux de date fără nume.

Atributele sunt stocate ca o pereche:<наименование атрибута, значение атрибута>într-o intrare de fișier din tabelul principal de fișiere MFT ( Fisierul principal Tabel - „tabelul fișierului principal”).

Lista atributelor fișierului NTFS

• Informații standard - biți de semnalizare (numai citire, arhivați), marcaje temporale.
• Nume de fișier. Numele fișierului este stocat în Unicode.
• Descriptor de securitate (control acces la fișiere).
• Date. Fluxuri de date fără nume și denumite.
• ID obiect - identificator de fișier pe 64 de biți unic pentru acest volum. Fișierul poate fi deschis nu numai după nume, ci și prin acest identificator.
• Informații despre volum.
• Informații de indexare utilizate pentru directoare.
• Date EFS (criptare Sistemul de fișiere) folosit pentru criptare.

Organizarea fișierelor și accesul. Înțelegerea I/O asincronă

Subsistemul de fișiere Windows OS se ocupă cu fișierele ai căror octeți pot fi citiți în orice ordine, deoarece numărul blocului este determinat în mod misterios de poziția curentă în fișier. Astfel de fișiere se numesc fișiere cu acces direct.

O realizare importantă a dezvoltatorilor de sisteme de operare Windows este de a oferi utilizatorului capacitatea de a efectua operațiuni I/O asincrone. În acest caz, procesul care inițiază operația I/O nu așteaptă finalizarea acesteia, ci continuă calculele.

Directoare. Structura logică a unei arhive de fișiere

Sistemul de fișiere pe disc este o structură ierarhică, care este organizată datorită prezenței fișierelor speciale - directoare (directoare) care au același format intern de tabel (nume fișier, tip de fișier - obișnuit sau director, atribute).

Windows acceptă „.” în numele complet al fișierului. - pentru directorul curent, ".." - pentru directorul rădăcină.

Partiții de disc. Operațiunea de montare

În sistemul de operare Windows este obișnuit să se împartă discuri fiziceîn logic (aceasta este o operație de nivel scăzut), uneori numite partiții. Uneori, dimpotrivă, mai multe discuri fizice sunt combinate într-unul logic. Numele unităților logice sunt stocate în directorul „\?”. spații de nume obiect. Specificând litera de unitate, program de aplicare obține acces la sistemul de fișiere USE.

Windows permite utilizatorului să creeze un punct de montare - legând un director gol la un director de unitate logică. După finalizarea cu succes a operațiunii, conținutul acestor directoare se va potrivi unul cu celălalt.

Sistem de fișiere NTFS

În OS fișier Windows sistemul este integrat în sistemul de intrare/ieșire.

Clustere

De obicei, discurile sunt împărțite în blocuri (sectoare) de 512 octeți. Dar este mai convenabil să operați cu blocuri de dimensiuni mai mari - un cluster. Dimensiunea clusterului este egală cu dimensiunea sectorului înmulțită cu factorul cluster și poate fi setată în timpul operațiunii de formatare a discului. În mod implicit, această valoare este de 4 KB.

NTFS acceptă dimensiuni de 512, 1024, 2048, 4096, 8196, 16 KB, 32 KB, 64 K. Dimensiunea optimă a blocului de compromis este în intervalul de la 1 la 8 KB. Comprimarea volumelor NTFS nu este acceptată pentru dimensiunile cluster mai mari de 4096 de octeți.

Utilizatorii începători de multe ori nu au nicio idee despre partițiile hard disk-ului lor și unitățile logice ale hard diskului. La început, acest lucru nu interferează deloc cu munca lor pe computer, deși nu le permite să-l folosească mai productiv. Dar uneori trebuie să te ocupi de lucruri mai responsabile și apoi de ignoranță reguli simple s-ar putea întoarce probleme serioase, până la inoperabilitatea completă sistem de operareși pierderea de date importante.

De fapt, este suficient să vă amintiți câteva lucruri simple și să țineți cont de aceste informații în timpul oricăror acțiuni cu partițiile hard disk.

Ce este o secțiune

Permiteți-mi să încep cu faptul că un hard disk nou, proaspăt achiziționat, este complet nepotrivit pentru a lucra fără pregătire prealabilă. Pentru a putea salva și citi datele pe acesta, trebuie mai întâi să creați „stocare” speciale pentru aceste date - partiții și să pregătiți aceste „depozitare” pentru „depozitare” și stocarea fișierelor - formatați-le, de exemplu. creați un sistem de fișiere pe ele. De îndată ce cel puțin o partiție este creată și formatată, aceasta poate fi deja utilizată.

Uneori se întâmplă ca un hard disk să aibă o singură partiție care ocupă întregul hard disk. Acest lucru poate fi observat mai ales în rândul începătorilor care tocmai și-au cumpărat un computer. Această opțiune este cea mai simplă, dar și cea mai nereușită, deoarece... atât sistemul de operare, cât și datele dumneavoastră sunt stocate într-un singur loc, iar dacă există probleme cu sistemul de operare sau la reinstalarea sistemului de operare, riscați să pierdeți totul dintr-o dată.

O opțiune mai practică este atunci când hard disk-ul este împărțit în mai multe partiții - cel puțin două. O partiție conține sistemul de operare în sine, iar cealaltă stochează fișierele dvs. În acest caz, dacă există probleme sau reinstalarea sistemului de operare, va fi afectată doar partiția pe care a fost localizat. Orice altceva va rămâne neatins.

În plus, împărțirea în mai multe secțiuni vă va permite să organizați mai convenabil stocarea fișierelor - puteți, de exemplu, aloca o secțiune separată pentru muzică sau video dacă aveți multe; sau dacă lucrați des cu torrente, le puteți aloca o bucată separată din hard disk.

De asemenea, simplifică întreținerea computerului - de exemplu, este mult mai ușor și mai rapid să defragmentezi mai multe secțiuni relativ mici pe rând decât să defragmentezi o singură bucată uriașă. Același lucru este valabil și pentru scanarea unui disc cu un antivirus.

În general, ne-am dat seama cu comoditate - aici fiecare este liber să se inventeze după nevoile sale. Cu toate acestea, există mai multe reguli simple, încălcarea cărora poate duce la pierderea completă a datelor.

Voi începe în ordine.

Regula #1

Pe un singur hard disk poate exista nu mai mult de 4 secțiuni principale, mai puțin este posibil, mai mult nu este. Aceste cerințe sunt independente de orice sistem de operare - sunt dictate de nivel modern dezvoltarea electronicii computerizate. Și încă nu va fi posibil să le depășim. Dacă sunt necesare mai mult de 4 secțiuni, atunci intră în vigoare o altă regulă.

Nu degeaba am menționat secțiunile PRINCIPALE - acesta nu este doar un cuvânt, înseamnă unul din cele două tipuri de secțiuni. Pe lângă cea principală, secțiunea poate fi și suplimentară (extinsă). Și în acest sens, regula despre 4 partiții este oarecum transformată - pe un hard disk poate exista până la 4 secțiuni principale sau până la 3 secțiuni principale plus una suplimentară(pe un disc poate exista o singură partiție extinsă).

Ce ne oferă asta? Faptul este că o partiție suplimentară (extinsă) este, de fapt, un container în care poți crea un număr NELIMITAT de discuri logice. Și pentru utilizator nu va exista absolut nicio diferență între lucrul cu partiția principală și lucrul cu un disc logic. Astfel, creând o partiție extinsă și unități logice în interiorul acesteia, putem împărți hard disk-ul pentru a se potrivi nevoilor noastre, așa cum avem nevoie.

Vă rugăm să rețineți că, dacă ștergeți o partiție extinsă, toate unitățile logice incluse în ea vor dispărea și ele.

Regula #2

Una dintre secțiuni este necesară ar trebui să fie activ (în Linux - au un steag cizme). Aici sunt situate fișierele de boot, care va lansa sistemul de operare. Sistemul în sine poate fi localizat în alt loc, dar fișierele de la care pornește sunt doar acolo.

Cel mai adesea, prima partiție a hard disk-ului devine activă (disc C:/ pe Windows), dar aceasta nu este o cerință. În plus, puteți oricând realoca manual orice altă partiție principală ca activă, dar nu ar trebui să uitați să mutați fișierele de boot acolo, altfel sistemul de operare nu va porni.

Regula #3

Dacă intenționați să instalați mai multe sisteme de operare pe un computer, atunci fiecare dintre ele ar trebui să fie instalat pe o partiție separată ( teoretic, o poți pune într-una, dar problemele ulterioare după aceasta nu pot fi evitate). Sistemele de operare ale familiei Windows pot fi instalate numai pe partițiile primare. În consecință, dacă intenționați să instalați două Windows în modul multiboot, atunci acestea vor ocupa două partiții principale. Sistemele de operare Linux nu au o astfel de limitare și pot fi instalate oriunde.

Sisteme de fișiere

Înainte de a utiliza o partiție, trebuie să o formatați - creați un sistem de fișiere pe ea (partiționați-o într-un mod special).

Există destul de multe sisteme de fișiere acum. un numar mare deși toate au caracteristici diferite.

Sistemele de operare ale familiei Windows pot funcționa numai cu sisteme de fișiere FAT, FAT32 și NTFS.

GRAS este puternic sistem învechit, iar utilizarea sa astăzi este greu justificată. FAT32 mai modern, dar are limite serioase. care împiedică utilizarea completă a acestuia. De exemplu, dimensiune maximă un fișier care acceptă FAT32 este de aproximativ 4 GB. De aceea, dacă încercați, de exemplu, să copiați o imagine a unui disc DVD de dimensiune completă pe o unitate flash ( care implicit sunt formatate în FAT32) Veți primi un mesaj că nu există suficient spațiu liber, deși, de fapt, există încă mult spațiu acolo. Din acest motiv, folosirea lui pe secțiunile în care se lucrează video este aproape imposibilă ( și este problematic să-l folosești în secțiunea cu torrente).

Cea mai bună alegere pentru a lucra în Windows astăzi este sistemul de fișiere NTFS. Nu are aceleași restricții ca FAT32, are caracteristici de securitate suplimentare și este mai stabil și mai fiabil.

Pentru UNIX, care include Linux, există mult mai multe sisteme de fișiere. Fiecare dintre ele are propriile avantaje și dezavantaje și este mai potrivit pentru anumite sarcini. Valoarea implicită pe Linux este ext4, dar puteți folosi oricare altul. Puteți găsi cu ușurință informații despre ce sistem de fișiere Linux este cel mai potrivit pentru sarcinile dvs. pe Internet.

Câteva cuvinte despre compatibilitate

Windows nu înțelege niciun alt sistem de fișiere decât al său. Accesul de sub acesta la partițiile Linux a fost posibil doar cu ajutorul unor programe speciale sau a unui plugin pentru Total Commander. Din păcate, un plugin pentru Windows nu a fost încă scris pentru cele mai moderne sisteme de fișiere Linux.

Linux a înțeles întotdeauna perfect FAT și FAT32, iar în ultimii 2-3 ani funcționează fără probleme cu NTFS prin șofer special NTFS-3g, atât pentru citit, cât și pentru scris. În plus, suportă majoritatea caracteristici suplimentare NTFS. Deci din Linux veți avea întotdeauna acces complet la partițiile Windows.

Merită menționat diversele aparate electrocasnice- DVD playere, receptoare satelit etc. Toată această tehnică poate funcționa numai cu FAT și FAT32. NTFS și chiar mai mult sistemele de fișiere UNIX ( cu excepții extrem de rare) sunt complet de neînțeles pentru ea. Acest lucru trebuie reținut dacă faceți schimb de date între un astfel de echipament și un computer.

Instrumente pentru muncă

Câteva cuvinte despre instrumentele de lucru cu partiții.

Voi începe cu Windows. Include instrument standard Gestionarea discurilor. Îl poți ajunge prin Panou de control, sau făcând clic Click dreapta mouse-ul pe pictogramă Computerul meu => Managementși selectând în coloana din stânga Gestionarea discurilor.

Vă rugăm să rețineți că trei partiții din captură de ecran sunt marcate ca partiții necunoscute. Acestea sunt partiții cu Linux - Windows le vede, dar nu le poate identifica, cu atât mai puțin lucrează cu ele.

De asemenea, în Managementul discurilor Puteți vedea clar secțiunile principale și suplimentare, precum și secțiunea activă ( marcat ca Sistem- conține fișiere de boot; Sistemul de operare în sine este instalat într-o partiție marcată ca - adică Windows schimbă etichetele). Dintre toate caracteristicile, acest instrument oferă doar crearea și ștergerea partițiilor, precum și reatribuirea partiție activăși schimbarea literei unității ( în Vista și Windows 7 funcționalitatea a crescut ușor). Dacă nu este nimic altceva la îndemână, uneori este suficient.

Important de reținut , Ce Gestionarea discurilor- unealta este incomodă, ineficientă și extrem de periculoasă, mai ales în mâinile neexperimentate. Se presupune că utilizatorul care îl folosește știe absolut exact ce face, deoarece... orice modificări se aplică imediat, fără îndoială, și este imposibil să vedem dinainte la ce vor duce anumite acțiuni.

Prin urmare, vă sfătuiesc să îl folosiți numai în cazuri extreme.

Au capacități, confort și siguranță mult mai mari. diverse programe din cohortă Partition Magic-ov, de exemplu, . Există un număr destul de mare de astfel de programe, toate sunt diferite și în anul trecut mulți dintre ei și-au schimbat proprietarii-dezvoltatori și numele lor. Prin urmare, dacă decideți să ridicați oricare dintre ele, va trebui să aveți grijă căutare independentă pe întinderile largi ale Internetului. Acest lucru nu este dificil, mai ales că liderii din acest domeniu pot fi numărați pe o mână.

Acronis Disk Director Suite

În opinia mea ( exclusiv pe a mea – pentru că Mulți oameni ar putea avea o părere diferită în această chestiune.), cel mai puternic și program convenabil pentru lucrul cu hard disk și partiții este .

Programul este rus (deși ocazional există versiuni în engleză) și este foarte ușor de utilizat. În același timp, oferă pe deplin întreaga gamă de operațiuni posibile cu hard disk-ul. În plus, aproape toate acțiunile dvs. asupra partițiilor au loc fără a pierde informațiile aflate pe acestea.

Toate operațiunile pe care le efectuați pe secțiuni sunt afișate instantaneu grafic, astfel încât totul să poată fi evaluat vizual. Dar acțiunile în sine nu sunt efectuate - numai după ce evaluați totul singur, iar rezultatul vă satisface complet și complet, puteți apăsa butonul " aplica„. Până în acest moment, puteți anula toate acțiunile pas cu pas.

Dacă aveți mai multe conexiuni la computer hard disk-uri, toate vor fi afișate în fereastra programului - unul deasupra celuilalt. Secțiunile principale sunt marcate cu steaguri verzi, iar secțiunea activă este marcată cu un steag roșu.

În plus, la pornire Acronis Disk Director Suite oferă o gamă de două moduri de operare - automat, în care toate operațiunile pot fi efectuate cu ajutorul „maeștrilor” și mod manual, în care toată puterea este dată utilizatorului. Al doilea mod, IMHO, este mai convenabil și mai flexibil, dar începătorii pot folosi și automatul.

Programul conține și un ajutor complet și foarte detaliat.

Mai trebuie menționată o posibilitate - din fereastra programului puteți crea și arde un disc de boot special care va conține fișiere Acronis Disk Director Suite. Acest lucru este foarte convenabil și extrem de util în gospodărie - la urma urmei, având acest disc, nu este deloc necesar să instalați programul în sine și chiar să aveți un sistem de operare. De pe acest disc vă puteți porni computerul și puteți efectua orice operațiuni cu partiții.

Acum despre lucrurile neplăcute. Constă în faptul că programul este actualizat relativ rar, așa că uneori apar situații când sunt cele mai moderne hard disk-uri ea nu poate lucra. Acest lucru se aplică într-o măsură mai mare versiunii sale de pe discul de pornire, deoarece Dacă Acronis Disk Director Suite instalat în sistemul de operare, va folosi driverele incluse în Windows pentru a lucra cu discul. Ea are, de asemenea, unele probleme cu sistemele de fișiere Unix - nu înțelege majoritatea sistemelor de fișiere moderne ( acest lucru poate fi văzut în captura de ecran furnizată), deși funcționează de minune cu vechile clasice.

Recent a fost lansată o nouă versiune Acronis Disk Director Suite pentru utilizatorii vorbitori de limba engleză (nu există încă o versiune nouă în limba rusă), care funcționează deja cu cele mai noi hard disk-uri fără probleme. Dar problemele cu sistemele moderne de fișiere Unix nu au fost încă rezolvate.

GParted

Un alt puternic și unealtă universală pentru lucrul cu un hard disk - acesta este un program GParted din kitul Linux.

Poate fi găsit pe aproape toate Live-CD-urile Linux.

Povestea despre capacitățile programului poate fi rezumată într-o singură frază: „Aproape totul se poate face”. Interfața este simplă și nepretențioasă, iar munca este absolut transparentă și de înțeles. Toate acțiunile dvs. sunt afișate mai întâi vizual și sunt efectuate numai după apăsarea unui buton special, atunci când decideți că sunteți mulțumit de toate.

In afara de asta, GParted suportă un număr mult mai mare de sisteme de fișiere, inclusiv pe cele mai moderne.

Dacă aveți mai multe hard disk-uri, numai unul va fi afișat în fereastra programului la un moment dat. Pentru a lucra cu alții, utilizați lista derulantă de pe panou (din dreapta), care listează toate hard disk-urile conectate.

GParted nu poate funcționa cu partițiile care sunt montate în prezent (o pictogramă de avertizare va apărea vizavi de o astfel de partiție). Pentru a efectua orice acțiuni cu astfel de partiții, mai întâi va trebui să le demontați.

Câteva note despre programele care sunt incluse în programele de instalare ale sistemului de operare și care pot fi folosite la instalarea sistemului de operare.

La Instalare Windows toate partițiile hard disk-ului vor fi văzute exact la fel, fără împărțire în principal și extins. Singurele diferențe vor fi în marcaje și dimensiuni și este extrem de ușor să te încurci. Prin urmare, este recomandabil să îl utilizați numai dacă instalați un sistem de operare pe un hard disk nou pentru prima dată. Dacă discul dvs. a fost deja folosit și există informații despre el, cel mai bine este să vă ocupați de totul în avans program terță parteși reduceți acțiunile din programul de instalare numai la selecție secțiunea dorităși formatare (dacă este necesar).

Situația este similară la instalarea Linux. Deși totul este definit corect acolo, nu este afișat foarte clar, iar lucrarea are loc mai puțin transparent decât în ​​același GParted.

Deci, cel mai bine este să creați partiții de dimensiunea necesară în locul potrivit înainte de instalare și să le formatați în orice sistem de fișiere Linux, iar atunci când instalați sistemul de operare, ignorați sugestiile opțiuni automateși după ce ați ales partiționarea manuală, pur și simplu montați-le în locurile potrivite și, dacă este necesar, schimbați sistemul de fișiere cu altul bifând pur și simplu caseta Format vizavi de secțiunile lor.

Pentru o mai mare claritate, recomand să studiați cu atenție capturile de ecran pentru articol ( capturile de ecran se pot face clic - când faceți clic pe ele, imaginile la dimensiune completă se vor deschide în file separate). Vă rugăm să rețineți că peste tot este reprezentat ACEEAȘI numai hard disk diferite programe. Pe acest disc sunt instalate în paralel două sisteme de operare în modul multiboot - Windows și Linux, care coexistă destul de pașnic pe un singur computer. Fiecărui sistem de operare îi sunt alocate 3 secțiuni ( separarea nu este ideală, dar destul de acceptabilă). Priviți cu atenție cum arată în fiecare program.

Material pentru cursul de revizuire nr. 33

pentru studenții de specialitate

„Software pentru tehnologia informației”

Profesor asociat al Departamentului de Informatică, Ph.D. Livak E.N.

SISTEME DE MANAGEMENT FIȘIERE

Concepte de bază, fapte

Scop. Caracteristicile sistemelor de fișiereGRASVFATGRASIME 32,HPFSNTFS. Sisteme de fișiere UNIX OS (s5, ufs), Linux OS Ext2FS Zonele de sistem ale discului (partiție, volum). Principiile plasării fișierelor și stocării informațiilor despre locația fișierelor. Organizarea cataloagelor. Restricționarea accesului la fișiere și directoare.

Aptitudini

Utilizarea cunoștințelor despre structura sistemului de fișiere pentru a proteja și restaura informațiile computerului (fișiere și directoare). Organizarea controlului accesului la fișiere.

Sisteme de fișiere. Structura sistemului de fișiere

Datele de pe disc sunt stocate sub formă de fișiere. Un fișier este o parte numită a unui disc.

Sistemele de gestionare a fișierelor sunt concepute pentru a gestiona fișierele.

Abilitatea de a trata datele stocate în fișiere pe nivel logic furnizate de sistemul de fișiere. Este sistemul de fișiere care determină modul în care datele sunt organizate pe orice mediu de stocare.

Prin urmare, Sistemul de fișiere este un set de specificații și cele corespunzătoare software, care sunt responsabile pentru crearea, distrugerea, organizarea, citirea, scrierea, modificarea și mutarea informații despre fișier, precum și pentru controlul accesului la fișiere și gestionarea resurselor care sunt utilizate de fișiere.

Sistemul de gestionare a fișierelor este principalul subsistem în marea majoritate a sistemelor de operare moderne.

Utilizarea unui sistem de gestionare a fișierelor

· toate programele de procesare a sistemului sunt conectate folosind date;

· se rezolvă probleme de distribuţie centralizată spatiu pe discși gestionarea datelor;

· utilizatorului i se oferă oportunități de a efectua operațiuni asupra fișierelor (creare etc.), de a face schimb de date între fișiere și diverse dispozitive, de a proteja fișierele de accesul neautorizat.

Unele sisteme de operare pot avea mai multe sisteme de gestionare a fișierelor, ceea ce le oferă posibilitatea de a gestiona mai multe sisteme de fișiere.

Să încercăm să facem distincția între un sistem de fișiere și un sistem de gestionare a fișierelor.

Termenul „sistem de fișiere” definește principiile accesului la datele organizate în fișiere.

Termen "sistem de gestionare a fișierelor" se referă la o implementare specifică a sistemului de fișiere, adică Acesta este un set de module software care asigură lucrul cu fișiere într-un anumit sistem de operare.

Deci, pentru a lucra cu fișiere organizate în conformitate cu un anumit sistem de fișiere, trebuie dezvoltat un sistem adecvat de gestionare a fișierelor pentru fiecare sistem de operare. Acest sistem UV va funcționa numai pe sistemul de operare pentru care este proiectat.

Pentru familia de sisteme de operare Windows, principalele sisteme de fișiere utilizate sunt: ​​VFAT, FAT 32, NTFS.

Să ne uităm la structura acestor sisteme de fișiere.

Pe sistemul de fișiere GRAS Spațiul pe disc al oricărei unități logice este împărțit în două zone:

zona de sistem și

· zona de date.

Zona de sistem creat și inițializat în timpul formatării și actualizat ulterior când structura fișierului este manipulată.

Zona de sistem este formată din următoarele componente:

· sector de boot care conține înregistrarea de pornire (boot record);

· sectoare rezervate (s-ar putea să nu existe);

· tabele de alocare a fișierelor (FAT, Tabel de alocare a fișierelor);

· director rădăcină (ROOT).

Aceste componente sunt amplasate pe disc una după alta.

Zona de date conține fișiere și directoare subordonate celui rădăcină.

Zona de date este împărțită în așa-numitele clustere. Un cluster este unul sau mai multe sectoare adiacente ale unei zone de date. Pe de altă parte, un cluster este unitatea minimă adresabilă de memorie de disc alocată unui fișier. Acestea. un fișier sau un director ocupă un număr întreg de clustere. Pentru a crea și a scrie un fișier nou pe disc, sistemul de operare alocă mai multe clustere de discuri gratuite pentru acesta. Aceste grupuri nu trebuie să se urmeze unele pe altele. Pentru fiecare fișier, este stocată o listă cu toate numerele de cluster care sunt atribuite acelui fișier.

Împărțirea zonei de date în clustere în loc să folosiți sectoare vă permite să:

· reduce dimensiunea tabelului FAT;

· reduce fragmentarea fișierelor;

· se reduce lungimea lanțurilor de fișiere Þ acces mai rapid la fișier.

Cu toate acestea, o dimensiune prea mare a clusterului duce la utilizarea ineficientă a zonei de date, mai ales în cazul unui număr mare de fișiere mici (la urma urmei, în medie, se pierde jumătate de cluster pentru fiecare fișier).

În sistemele de fișiere moderne (FAT 32, HPFS, NTFS) această problemă este rezolvată prin limitarea dimensiunii clusterului (maximum 4 KB)

Harta zonei de date este T tabelul de alocare a fișierelor (File Allocation Table - FAT) Fiecare element al tabelului FAT (12, 16 sau 32 de biți) corespunde unui cluster de discuri și caracterizează starea acestuia: liber, ocupat sau un cluster defect.

· Dacă un cluster este alocat unui fișier (adică, ocupat), atunci elementul FAT corespunzător conține numărul următorului cluster al fișierului;

· ultimul cluster al fișierului este marcat cu un număr în intervalul FF8h - FFFh (FFF8h - FFFFh);

· dacă clusterul este liber, acesta conține valoarea zero 000h (0000h);

· un cluster care este inutilizabil (eșuat) este marcat cu numărul FF7h (FFF7h).

Astfel, în tabelul FAT, clusterele aparținând aceluiași fișier sunt legate în lanțuri.

Tabelul de alocare a fișierelor este stocat imediat după ce înregistrarea de pornire a discului logic este descrisă într-un câmp special din sectorul de pornire.

Este stocat în două copii identice, care se succed. Dacă prima copie a tabelului este distrusă, se folosește a doua.

Datorită faptului că FAT este folosit foarte intens în timpul accesului la disc, acesta este de obicei încărcat în RAM (în buffer-uri I/O sau cache) și rămâne acolo cât mai mult timp posibil.

Principalul dezavantaj al FAT este procesarea lentă a fișierelor. La crearea unui fișier, regula este că primul cluster gratuit este alocat. Acest lucru duce la fragmentarea discului și la lanțuri complexe de fișiere. Acest lucru are ca rezultat munca mai lentă cu fișierele.

Pentru a vizualiza și edita tabelul FAT puteți utiliza utilitateDiscEditor.

Informațiile detaliate despre fișierul în sine sunt stocate într-o altă structură numită director rădăcină. Fiecare unitate logică are propriul director rădăcină (ROOT).

Directorul rădăcină descrie fișiere și alte directoare. Un element de director este un descriptor de fișier.

Fiecare descriptor de fișier și director îl include

· Nume

· extensie

data creării sau ultimei modificări

· momentul creării sau ultimei modificări

atribute (arhivă, atribut director, atribut volum, sistem, ascuns, numai citire)

· lungimea fișierului (pentru un director - 0)

· câmp rezervat care nu este utilizat

· numărul primului cluster din lanțul de clustere alocat unui fișier sau director; După ce a primit acest număr, sistemul de operare, referindu-se la tabelul FAT, află toate celelalte numere de cluster ale fișierului.

Deci, utilizatorul lansează fișierul pentru execuție. Sistemul de operare caută un fișier cu numele dorit, uitându-se la descrierile fișierelor din directorul curent. Când elementul necesar este găsit în directorul curent, sistemul de operare citește numărul primului cluster acest fișier, apoi utilizează tabelul FAT pentru a determina numerele de cluster rămase. Datele din aceste clustere sunt citite în RAM, combinându-se într-o secțiune continuă. Sistemul de operare transferă controlul fișierului, iar programul începe să ruleze.

Pentru a vizualiza și edita directorul rădăcină ROOT puteți utiliza și utilitateDiscEditor.

Sistemul de fișiere VFAT

Sistemul de fișiere VFAT (FAT virtual) a apărut pentru prima dată în Windows for Workgroups 3.11 și a fost proiectat pentru I/O de fișiere în modul protejat.

Acest sistem de fișiere este utilizat în Windows 95.

Este acceptat și în Windows NT 4.

VFAT este sistemul de fișiere nativ pe 32 de biți al Windows 95. Este controlat de driverul VFAT .VXD.

VFAT folosește cod pe 32 de biți pentru toți operațiuni cu fișiere, poate folosi drivere pentru modul protejat pe 32 de biți.

DAR, intrările din tabelul de alocare a fișierelor rămân pe 12 sau 16 biți, deci discul utilizează aceeași structură de date (FAT). Acestea. f format de tabelVFAT este același, precum formatul FAT.

VFAT împreună cu numele „8.3”. acceptă nume lungi de fișiere. (VFAT se spune adesea că este FAT cu suport pentru nume lungi).

Principalul dezavantaj al VFAT este pierderile mari de clustering cu dimensiuni mari de disc logic și restricții asupra dimensiunii discului logic în sine.

Sistemul de fișiere GRASIME 32

Aceasta este o nouă implementare a ideii de a utiliza tabelul FAT.

FAT 32 este un sistem de fișiere complet autonom pe 32 de biți.

Prima utilizare în Windows OSR 2 (OEM Service Release 2).

În prezent, FAT 32 este utilizat în Windows 98 și Windows ME.

Conține numeroase îmbunătățiri și completări față de implementările FAT anterioare.

1. Utilizează mult mai eficient spațiul pe disc datorită faptului că folosește clustere dimensiune mai mică(4 KB) - se estimează că economiile sunt de până la 15%.

2. Are o înregistrare extinsă de pornire care vă permite să creați copii ale structurilor de date critice Þ crește rezistența discului la deteriorarea structurilor discului

3. Poate folosi copie de rezervă FAT în loc de standard.

4. Poate muta directorul rădăcină, cu alte cuvinte, directorul rădăcină poate fi în orice locație Þ elimină limitarea dimensiunii directorului rădăcină (512 elemente, deoarece ROOT trebuia să ocupe un cluster).

5. Structura directorului rădăcină îmbunătățită

Au apărut câmpuri suplimentare, de exemplu, ora creării, data creării, data ultimului acces, suma de control

Există încă mai multe mânere pentru un nume lung de fișier.

Sistemul de fișiere HPFS

HPFS (High Performance File System) este un sistem de fișiere de înaltă performanță.

HPFS a apărut pentru prima dată în OS/2 1.2 și LAN Manager.

Să facem o listă principalele caracteristici ale HPFS.

· Principala diferență este principii de baza plasarea fișierelor pe disc și principiile stocării informațiilor despre locația fișierelor. Datorită acestor principii, HPFS are performanță ridicată și toleranță la erori, este fiabilă Sistemul de fișiere.

· Spațiul pe disc în HPFS este alocat nu în clustere (ca în FAT), dar blocuri.În implementarea modernă, dimensiunea blocului este luată egală cu un sector, dar în principiu ar putea fi de o dimensiune diferită. (De fapt, un bloc este un cluster, doar un cluster este întotdeauna egal cu un sector). Plasarea fișierelor în astfel de blocuri mici permite utilizați spațiul pe disc mai eficient, deoarece supraîncărcarea spațiului liber este în medie de numai (jumătate de sector) 256 de octeți per fișier. Să ne amintim ce marime mai mare cluster, cu atât se irosește mai mult spațiu pe disc.

· Sistemul HPFS se străduiește să aranjeze fișierul în blocuri adiacente sau, dacă acest lucru nu este posibil, să îl plaseze pe disc în așa fel încât întinderi(fragmentele) dosarului erau cât mai apropiate fizic unele de altele. Această abordare este esențială reduce timpul de poziționare a capului de scriere/citire hard disk și timpul de așteptare (întârziere între instalarea capului de citire/scriere pe pista dorită). Să ne amintim că într-un fișier FAT primul cluster liber este pur și simplu alocat.

Întinderi(extent) - fragmente de fișiere situate în sectoarele adiacente ale discului. Dosarul are macarîntr-o măsură dacă nu este fragmentat, și în mai multe măsuri în caz contrar.

·Folosit metodă arbori binari echilibrați pentru stocarea și căutarea informațiilor despre locația fișierelor (directoarele sunt stocate în centrul discului, în plus, este oferită sortarea automată a directoarelor), ceea ce este esențial crește productivitatea HPFS (vs. FAT).

· HPFS oferă atribute speciale de fișiere extinse care permit controlează accesul la fișiere și directoare.

Atribute extinse (atribute extinse, EA ) vă permit să stocați informații suplimentare despre fișier. De exemplu, fiecare fișier poate fi asociat cu graficul său unic (pictogramă), descrierea fișierului, comentariul, informațiile proprietarului fișierului etc.

Structura partiției C HPFS

La începutul partiției cu HPFS instalat există trei comenzi bloc:

bloc de pornire

· bloc suplimentar (super bloc) și

· bloc de rezervă (bloc de rezervă).

Ocupă 18 sectoare.

Tot spațiul de disc rămas în HPFS este împărțit în părți din sectoarele adiacente - dungi(bandă - bandă, bandă). Fiecare bandă ocupă 8 MB de spațiu pe disc.

Fiecare bandă are propria sa bitmap de alocare a sectorului.Bitmap-ul arată care sectoare ale unei benzi date sunt ocupate și care sunt libere. Fiecare sector al unei benzi de date corespunde unui bit din harta sa de biți. Dacă bit = 1, atunci sectorul este ocupat, dacă este 0, atunci este liber.

Hărțile de biți ale celor două benzi sunt situate una lângă alta pe disc, la fel ca și benzile în sine. Adică, succesiunea dungilor și a cărților arată ca în Fig.

Compara cuGRAS. Există o singură „hartă de biți” pentru întregul disc (tabel FAT). Și pentru a lucra cu el, trebuie să mutați în medie capetele de citire/scriere pe jumătate din disc.

Tocmai pentru a reduce timpul de poziționare a capetelor de citire/scriere ale unui hard disk, în HPFS discul este împărțit în dungi.

Sa luam in considerare blocuri de control.

Bloc de pornire (cizmebloc)

Conține numele volumului, numărul său de serie, blocul de parametri BIOS și programul de pornire.

Programul bootstrap găsește fișierul OS 2 LDR , îl citește în memorie și transferă controlul acestui program de pornire a sistemului de operare, care, la rândul său, încarcă nucleul OS/2 de pe disc în memorie - OS 2 KRNL. Și deja OS 2 KRIML folosind informațiile din fișier CONFIG. SYS încarcă toate celelalte module de program necesare și blocuri de date în memorie.

Blocul de portbagaj este situat în sectoarele de la 0 la 15.

Superbloc(super bloc)

Conține

· pointer către o listă de hărți de bit (lista de blocare a bitmap-urilor). Această listă listează toate blocurile de pe disc care conțin hărțile de biți utilizate pentru detectarea sectoarelor libere;

· pointer către lista de blocuri defecte (lista de blocuri defectuoase). Când sistemul detectează un bloc deteriorat, acesta este adăugat la această listă și nu mai este folosit pentru a stoca informații;

· pointer către banda de director

· pointer către nodul fișier (F -node) al directorului rădăcină,

· data ultimei scanări a partiției de către CHKDSK;

· informații despre dimensiunea stripe (în implementarea HPFS actuală - 8 MB).

Superblocul este situat in sectorul 16.

De rezervăbloc(bloc de rezervă)

Conține

· pointer către harta de înlocuire de urgență (hartă de remediere rapidă sau zone de remediere rapidă);

· pointer către lista de blocuri de rezervă gratuite (listă de blocuri fără urgență din director);

· un număr de steaguri și descriptori de sistem.

Acest bloc este situat în sectorul 17 al discului.

Blocul de rezervă oferă o toleranță ridicată la erori pentru sistemul de fișiere HPFS și vă permite să recuperați datele deteriorate de pe disc.

Principiul plasării fișierelor

Întinderi(extent) - fragmente de fișiere situate în sectoarele adiacente ale discului. Un fișier are cel puțin o extensie dacă nu este fragmentat și mai multe extinde în caz contrar.

Pentru a reduce timpul necesar pentru a poziționa capetele de citire/scriere ale unui hard disk, sistemul HPFS se străduiește să

1) plasați dosarul în blocuri adiacente;

2) dacă acest lucru nu este posibil, atunci plasați întinderile fișierului fragmentat cât mai aproape unul de celălalt,

Pentru a face acest lucru, HPFS folosește statistici și încearcă, de asemenea, să rezerve condiționat cel puțin 4 kiloocteți de spațiu la sfârșitul fișierelor care cresc.

Principii pentru stocarea informațiilor despre locația fișierelor

Fiecare fișier și director de pe disc are propriile sale nodul fișier F-Node. Aceasta este o structură care conține informații despre locația unui fișier și atributele extinse ale acestuia.

Fiecare F-Nod ocupă un sectorși este întotdeauna situat aproape de fișierul sau directorul său (de obicei, imediat înainte de fișier sau director). Obiectul F-Node conține

· lungime,

· primele 15 caractere ale numelui fișierului,

· informații speciale despre servicii,

· statistici privind accesul la fișiere,

· atribute extinse ale fișierului,

· o listă de drepturi de acces (sau doar o parte a acestei liste, dacă este foarte mare); Dacă atributele extinse sunt prea mari pentru nodul fișier, atunci este scris un pointer către ele.

· informații asociative despre locația și subordonarea dosarului etc.

Dacă fișierul este contiguu, atunci locația sa pe disc este descrisă de două numere de 32 de biți. Primul număr este un indicator către primul bloc al fișierului, iar al doilea este lungimea extinderii (numărul de blocuri consecutive care aparțin fișierului).

Dacă un fișier este fragmentat, atunci locația extinderilor sale este descrisă în nodul fișierului prin perechi suplimentare de numere de 32 de biți.

Un nod de fișier poate conține informații despre până la opt extinde ale unui fișier. Dacă un fișier are mai multe extensii, atunci un pointer către un bloc de alocare este scris în nodul său de fișier, care poate conține până la 40 de pointeri către extents sau, similar unui bloc arbore de director, către alte blocuri de alocare.

Structura și plasarea directorului

Folosit pentru a stoca directoare dungă situată în centrul discului.

Această bandă se numește directorgrup.

Dacă este complet plin, HPFS începe să plaseze directoare de fișiere în alte benzi.

Plasarea acestei structuri de informații în mijlocul discului reduce semnificativ timpul mediu de poziționare a capului de citire/scriere.

Cu toate acestea, o contribuție semnificativ mai mare la performanța HPFS (comparativ cu plasarea Directory Band în mijlocul unui disc logic) se realizează prin utilizarea metodă arbori binari echilibrați pentru stocarea și preluarea informațiilor despre locația fișierelor.

Amintiți-vă că în sistemul de fișiere GRAS directorul are o structură liniară, neordonată într-un mod special, așa că atunci când căutați un fișier trebuie să căutați secvențial prin el de la bun început.

În HPFS, structura directorului este un arbore echilibrat cu intrări aranjate în ordine alfabetică.

Fiecare intrare inclusă în arbore conține

· atributele fișierului,

· pointer către nodul de fișier corespunzător,

informații despre ora și data la care a fost creat fișierul, ora și data Ultima actualizareși apeluri,

lungimea datelor care conțin atribute extinse,

· contor de acces la fișiere,

lungimea numelui fișierului

· numele în sine,

· și alte informații.

Sistemul de fișiere HPFS se uită numai la ramurile necesare ale arborelui binar atunci când caută un fișier într-un director. Această metodă este de multe ori mai eficientă decât citirea secvenţială a tuturor intrărilor dintr-un director, ceea ce este cazul sistemului FAT.

Dimensiunea fiecărui bloc în ceea ce privește directoarele sunt alocate în implementarea HPFS actuală este de 2 KB. Mărimea intrării care descrie fișierul depinde de dimensiunea numelui fișierului. Dacă un nume are 13 octeți (pentru formatul 8.3), atunci un bloc de 2 KB poate conține până la 40 de descriptori de fișiere. Blocurile sunt conectate între ele folosind o listă.

Probleme

La redenumirea fișierelor, poate apărea așa-numita reechilibrare a arborelui. Crearea unui fișier, redenumirea sau ștergerea acestuia poate duce la blocuri de directoare în cascadă. De fapt, o redenumire poate eșua din cauza lipsei de spațiu pe disc, chiar dacă fișierul în sine nu a crescut în dimensiune. Pentru a evita acest dezastru, HPFS menține un mic grup de blocuri gratuite care pot fi utilizate în cazul unui dezastru. Această operațiune poate necesita alocarea de blocuri suplimentare pe un disc plin. Un pointer către acest grup de blocuri gratuite este stocat în SpareBlock.

Principii pentru plasarea fișierelor și directoarelor pe disc înHPFS:

· informațiile despre locația fișierelor sunt dispersate pe disc, în timp ce înregistrările fiecăruia fisier specific situate (dacă este posibil) în sectoare adiacente și aproape de datele privind localizarea acestora;

· directoarele sunt situate în mijlocul spațiului pe disc;

· Directoarele sunt stocate ca un arbore binar echilibrat cu intrările aranjate în ordine alfabetică.

Fiabilitatea stocării datelor în HPFS

Orice sistem de fișiere trebuie să aibă un mijloc de corectare a erorilor care apar la scrierea informațiilor pe disc. Sistemul HPFS folosește pentru aceasta mecanism de înlocuire de urgență ( remediere rapidă).

Dacă sistemul de fișiere HPFS întâmpină o problemă în timpul scrierii datelor pe disc, acesta afișează un mesaj de eroare. HPFS stochează apoi informațiile care ar fi trebuit scrise în sectorul defect într-unul din sectoarele de rezervă rezervate în prealabil pentru această eventualitate. Lista blocurilor de rezervă gratuite este stocată în blocul de rezervă HPFS. Dacă este detectată o eroare în timpul scrierii datelor într-un bloc normal, HPFS selectează unul dintre blocurile de rezervă gratuite și stochează datele acolo. Sistemul de fișiere se actualizează apoi card înlocuitor de urgență în unitatea de rezervă.

Acest card reprezintă pur și simplu perechi cuvinte duble, fiecare dintre acestea fiind un număr de sector pe 32 de biți.

Primul număr indică sectorul defect, iar al doilea indică sectorul dintre sectoarele de rezervă disponibile care a fost selectat pentru a-l înlocui.

După înlocuirea sectorului defect cu unul de rezervă, harta de înlocuire de urgență este scrisă pe disc, iar pe ecran apare o fereastră pop-up care informează utilizatorul că a apărut o eroare de scriere pe disc. De fiecare dată când sistemul scrie sau citește un sector de disc, se uită la harta de recuperare și înlocuiește toate numerele de sector defectuoase cu numerele de sector de rezervă cu datele corespunzătoare.

Trebuie remarcat faptul că această traducere a numărului nu afectează în mod semnificativ performanța sistemului, deoarece este efectuată numai la accesarea fizică a discului și nu la citirea datelor din memoria cache a discului.

Sistemul de fișiere NTFS

Sistemul de fișiere NTFS (New Technology File System) conține o serie de îmbunătățiri și modificări semnificative care îl deosebesc semnificativ de alte sisteme de fișiere.

Rețineți că, cu rare excepții, cu Partițiile NTFS pot fi lucrate numai direct dinWindowsN.T. deși există implementări corespunzătoare ale sistemelor de gestionare a fișierelor pentru citirea fișierelor din volume NTFS pentru un număr de sisteme de operare.

Cu toate acestea, nu există implementări cu drepturi depline pentru lucrul cu NTFS. sisteme Windows Fără NT încă.

NTFS nu este acceptat pe sistemele de operare Windows 98 și Windows Millennium Edition utilizate pe scară largă.

Caracteristici cheieNT FS

· lucrul pe discuri mari are loc eficient (mult mai eficient decât în ​​FAT);

· există instrumente pentru a restricționa accesul la fișiere și directoare Þ Partițiile NTFS oferă securitate locală atât pentru fișiere, cât și pentru directoare;

· a fost introdus un mecanism de tranzacţie în care Logare operațiuni cu fișiere Þ creștere semnificativă a fiabilității;

· multe restricții privind numărul maxim de sectoare de disc și/sau clustere au fost eliminate;

· numele fișierului în NTFS, spre deosebire de fișier sisteme FATși HPFS, poate conține orice caractere, inclusiv setul complet de alfabete naționale, deoarece datele sunt reprezentate în Unicode - o reprezentare pe 16 biți care dă 65535 personaje diferite. Lungimea maximă a unui nume de fișier în NTFS este de 255 de caractere.

· NTFS are, de asemenea, capabilități de compresie încorporate pe care le puteți aplica fișierelor individuale, directoarelor întregi și chiar volumelor (și ulterior anulați sau atribuiți-le după cum doriți).

Structura volumului cu sistemul de fișiere NTFS

O partiție NTFS se numește volum (volum). Dimensiunea maximă posibilă a volumului (și dimensiunea fișierului) este de 16 EB (exabyte 2**64).

Ca și alte sisteme, NTFS împarte spațiul pe disc al unui volum în clustere - blocuri de date care sunt adresate ca unități de date. NTFS acceptă dimensiuni de cluster de la 512 octeți la 64 KB; standardul este un cluster de 2 sau 4 KB în dimensiune.

Tot spațiul pe disc din NTFS este împărțit în două părți inegale.

Primele 12% din disc sunt alocate așa-numitei zone MFT - spațiu care poate fi ocupat de serviciul principal metafisier MFT.

Nu este posibil să scrieți date în această zonă. Zona MFT este întotdeauna păstrată goală - acest lucru se face astfel încât fișierul MFT, dacă este posibil, să nu devină fragmentat pe măsură ce crește.

Restul de 88% din volum este spațiu obișnuit de stocare a fișierelor.

MFT (maestrufişiermasa - tabelul general de fișiere) este în esență un director al tuturor celorlalte fișiere de pe disc, inclusiv el însuși. Este conceput pentru a determina locația fișierelor.

MFT constă din înregistrări de dimensiune fixă. Dimensiunea înregistrării MFT (minim 1 KB și maxim 4 KB) este determinată atunci când volumul este formatat.

Fiecare intrare corespunde unui fișier.

Primele 16 intrări sunt de natură de serviciu și nu sunt disponibile pentru sistemul de operare - sunt numite metafisiere,și primul metafișier este MFT-ul însuși.

Aceste primele 16 elemente MFT sunt singura parte a discului care are o poziție strict fixă. O copie a acestor 16 intrări este păstrată în mijlocul volumului pentru fiabilitate.

Părțile rămase ale fișierului MFT pot fi localizate, ca orice alt fișier, în locuri arbitrare de pe disc.

Metafișierele sunt de natură de serviciu - fiecare dintre ele este responsabil pentru un anumit aspect al funcționării sistemului. Metafișierele sunt localizate în directorul rădăcină al volumului NTFS. Toate încep cu simbolul numelui „$”, deși este dificil să obțineți informații despre ei folosind mijloace standard. În tabel Sunt date principalele metafișiere și scopul lor.

Nume metafișier	Scopul metafișierului
$MFT	Master File Table în sine
$MFTmirr	O copie a primelor 16 intrări MFT plasate în mijlocul volumului
$LogFile	Fișier de suport pentru înregistrare
$Volum	Informații despre serviciu - etichetă de volum, versiunea sistemului de fișiere etc.
$AttrDef	Lista atributelor standard ale fișierului pe volum
		Directorul rădăcină
$Bitmap		Hartă spațiu liber volum
$Boot		Sector de pornire (dacă partiția este bootabilă)
$quota		Un fișier care înregistrează drepturile utilizatorului de a utiliza spațiul pe disc (acest fișier a început să funcționeze doar în Windows 2000 cu NTFS 5.0)
$Majuscule		Fișier - un tabel de corespondență între literele mari și mici în numele fișierelor. În NTFS, numele fișierelor sunt scrise Unicode (care se ridică la 65 de mii de simboluri diferite) și căutarea echivalentelor mari și mici în acest caz este o sarcină non-trivială

Înregistrarea MFT corespunzătoare stochează toate informațiile despre fișier:

· nume de fișier,

· mărimea;

· atributele fișierului;

· poziţia pe disc a fragmentelor individuale etc.

Dacă o înregistrare MFT nu este suficientă pentru informații, atunci sunt utilizate mai multe înregistrări și nu neapărat consecutive.

Dacă fișierul nu este foarte mare, atunci datele fișierului sunt stocate direct în MFT, în spațiul rămas din datele principale dintr-o înregistrare MFT.

Un fișier pe un volum NTFS este identificat prin așa-numitul link la fișier(File Reference), care este reprezentat ca un număr de 64 de biți.

· numărul de fișier care corespunde numărului de înregistrare în MFT,

· și numere de ordine. Acest număr este incrementat ori de câte ori un anumit număr din MFT este reutilizat, permițând sistemului de fișiere NTFS să audituri interne integritate.

Fiecare fișier din NTFS este reprezentat de cursuri(streamuri), adică nu are „doar date” ca atare, dar există fluxuri.

Unul dintre fluxuri este datele fișierului.

Majoritatea atributelor fișierelor sunt și fluxuri.

Astfel, se dovedește că fișierul are o singură entitate de bază - numărul din MFT și orice altceva, inclusiv fluxurile sale, este opțional.

Această abordare poate fi utilizată eficient - de exemplu, puteți „atașa” un alt flux la un fișier scriind orice date în acesta.

Atributele standard pentru fișiere și directoare de pe un volum NTFS au nume fixe și coduri de tip.

Catalogîn NTFS este dosar special, care stochează linkuri către alte fișiere și directoare.

Fișierul de catalog este împărțit în blocuri, fiecare conținând

· nume de fișier,

atribute de bază și

Directorul rădăcină al discului nu este diferit de directoarele obișnuite, cu excepția unei legături speciale către acesta de la începutul metafișierului MFT.

Structura directorului intern este un arbore binar, similar cu HPFS.

Numărul de fișiere din directoarele rădăcină și non-rădăcină nu este limitat.

Sistemul de fișiere NTFS acceptă model de obiect Securitate NT: NTFS tratează directoarele și fișierele ca diferite tipuri de obiecte și menține liste separate (deși suprapuse) de permisiuni pentru fiecare tip.

NTFS oferă securitate la nivel de fișier; aceasta înseamnă că drepturile de acces la volume, directoare și fișiere pot depinde de cont utilizator și grupurile din care face parte. De fiecare dată când un utilizator accesează un obiect de sistem de fișiere, drepturile sale de acces sunt verificate cu lista de permisiuni a acelui obiect. În cazul în care utilizatorul are drepturi suficiente, cererea acestuia este acceptată; în caz contrar cererea este respinsă. Acest model de securitate se aplică ambelor înregistrare locală utilizatorii de pe computere cu NT și în timpul solicitărilor de rețea la distanță.

Sistemul NTFS are, de asemenea, anumite capacități de auto-vindecare. NTFS acceptă diverse mecanisme pentru verificarea integrității sistemului, inclusiv înregistrarea tranzacțiilor, care permite reluarea operațiunilor de scriere a fișierelor pe un jurnal special de sistem.

La Logare operațiuni cu fișiere, sistemul de gestionare a fișierelor înregistrează modificările care apar într-un fișier de serviciu special. La începutul unei operațiuni legate de modificarea structurii fișierului se face o notă corespunzătoare. Dacă apare vreo eroare în timpul operațiunilor cu fișierul, marcajul de început al operațiunii menționat rămâne indicat ca incomplet. Când efectuați o verificare a integrității sistemului de fișiere după repornirea mașinii, aceste operațiuni în așteptare vor fi anulate și fișierele vor fi restaurate la starea inițială. Dacă operațiunea de modificare a datelor din fișiere este finalizată în mod normal, atunci chiar în acest fișier de suport pentru înregistrarea serviciilor operația este marcată ca finalizată.

Principalul dezavantaj al sistemului de fișiereNTFS- datele de serviciu ocupă mult spațiu (de exemplu, fiecare element de director ocupă 2 KB) - pentru partițiile mici, datele de serviciu pot ocupa până la 25% din volumul media.

Þ NTFS nu poate fi folosit pentru a formata dischetele. Nu ar trebui să-l utilizați pentru a formata partiții mai mici de 100 MB.

Sistem de fișiere OS UNIX

În lumea UNIX există mai multe tipuri diferite sisteme de fișiere cu structură proprie memorie externa. Cele mai cunoscute sunt sistemul de fișiere tradițional UNIX System V (s5) și sistemul de fișiere din familia UNIX BSD (ufs).

Luați în considerare 5.

Un fișier pe un sistem UNIX este o colecție de caractere cu acces aleatoriu.

Fișierul are o structură care îi este impusă de utilizator.

Sistemul de fișiere Unix este un sistem de fișiere ierarhic, multi-utilizator.

Sistemul de fișiere are o structură arborescentă. Nodurile (nodurile intermediare) ale arborelui sunt directoare cu legături către alte directoare sau fișiere. Frunzele arborelui corespund fișierelor sau directoarelor goale.

Cometariu. De fapt, sistemul de fișiere Unix nu este bazat pe arbore. Faptul este că sistemul are posibilitatea de a încălca ierarhia sub forma unui arbore, deoarece este posibil să se asocieze mai multe nume cu același conținut de fișier.

Structura discului

Discul este împărțit în blocuri. Mărimea blocului de date este determinată la formatarea sistemului de fișiere cu comanda mkfs și poate fi setată la 512, 1024, 2048, 4096 sau 8192 octeți.

Numărăm 512 octeți (dimensiunea sectorului).

Spațiul pe disc este împărțit în următoarele zone (vezi figura):

· bloc de încărcare;

· control superbloc;

· matrice de i-noduri;

· zonă pentru stocarea conținutului (datelor) fișierelor;

· un set de blocuri gratuite (legate într-o listă);

Bloc de pornire

Superbloc

i - nod

. . .

i - nod

Cometariu. Pentru sistemul de fișiere UFS - toate acestea se repetă pentru un grup de cilindri (cu excepția blocului Boot) + o zonă specială este alocată pentru a descrie grupul de cilindri

Bloc de pornire

Blocul este situat în blocul #0. (Amintiți-vă că plasarea acestui bloc în blocul zero dispozitiv de sistem determinat de hardware, deoarece bootloader-ul hardware accesează întotdeauna blocul zero al dispozitivului de sistem. Aceasta este ultima componentă a sistemului de fișiere care depinde de hardware.)

Blocul de pornire conține un program de promovare care este utilizat pentru a lansa inițial sistemul de operare UNIX. În sistemele de fișiere S 5, numai blocul de pornire al sistemului de fișiere rădăcină este de fapt utilizat. În sistemele de fișiere suplimentare, această zonă este prezentă, dar nu este utilizată.

Superbloc

Conține informații operaționale despre starea sistemului de fișiere, precum și date despre parametrii de configurare a sistemului de fișiere.

În special, superblocul conține următoarea informație

· numărul de i-noduri (descriptori de index);

· Mărimea partiției???;

· lista blocurilor libere;

· lista de i-noduri gratuite;

· si altul.

Să fim atenți! Spațiul liber de pe disc este lista legată de blocuri gratuite. Această listă este stocată într-un superbloc.

Elementele listei sunt matrice de 50 de elemente (dacă bloc = 512 octeți, atunci element = 16 biți):

· elementele de matrice nr. 1-48 conțin numerele de blocuri libere de spațiu de bloc de fișiere de la 2 la 49.

· elementul #0 conține un pointer către continuarea listei și

· ultimul element (Nr. 49) conține un pointer către un element liber din tablou.

Dacă un proces are nevoie de un bloc liber pentru a extinde un fișier, atunci sistemul selectează un element de matrice folosind un pointer (la un element liber), iar blocul cu Nr. stocat în acest element este furnizat fișierului. Dacă fișierul este redus, numerele eliberate sunt adăugate la matricea de blocuri libere și indicatorul către elementul liber este ajustat.

Deoarece dimensiunea matricei este de 50 de elemente, sunt posibile două situații critice:

1. Când eliberăm blocuri de fișiere, dar acestea nu pot încadra în această matrice. În acest caz, un bloc liber este selectat din sistemul de fișiere și matricea complet completată de blocuri libere este copiată în acest bloc, după care valoarea indicatorului către elementul liber este resetată și elementul zero al matricei, care este situat în superbloc, conține numărul blocului pe care sistemul l-a ales pentru a copia conținutul matricei. În acest moment, este creat un nou element din lista de blocuri gratuite (fiecare cu 50 de elemente).

2. Când conținutul elementelor matricei de blocuri libere a fost epuizat (în acest caz, elementul zero al matricei este zero Dacă acest element nu este egal cu zero, atunci aceasta înseamnă că există o continuare a). matricea. Această continuare este citită într-o copie a superblocului la memorie cu acces aleator.

Lista gratuităi-noduri. Acesta este un buffer format din 100 de elemente. Conține informații despre 100 de numere de i-noduri care sunt libere în acest moment.

Superblocul este întotdeauna în RAM

Þ toate operațiunile (eliberarea și ocuparea blocurilor și i-nodurilor au loc în RAM Þ minimizarea schimburilor de discuri.

Dar! Dacă conținutul superblocului nu este scris pe disc și alimentarea este oprită, vor apărea probleme (o discrepanță între starea reală a sistemului de fișiere și conținutul superblocului). Dar aceasta este deja o cerință pentru fiabilitatea echipamentului sistemului.

cometariu. Sistemele de fișiere UFS acceptă mai multe copii ale superblocului (o copie per grup de cilindri) pentru a îmbunătăți stabilitatea.

Zona inodului

Aceasta este o serie de descrieri de fișiere numite i -noduri (eu-nodul).(64 octeți?)

Fiecare descriptor de index (i-node) al unui fișier conține:

· Tip de fișier (fișier/director/fișier special/fifo/socket)

· Atribute (drepturi de acces) - 10

ID proprietarul fișierului

· ID de grup al proprietarului fișierului

· Timpul de creare a fișierului

Ora de modificare a fișierului

· Ora ultimului acces la fișier

· Lungimea fișierului

· Numărul de link-uri către un anumit i-node din diferite directoare

Adrese de bloc de fișiere

!Notă. Nu există un nume de fișier aici

Să aruncăm o privire mai atentă asupra modului în care este organizat blocarea adresei, în care se află fișierul. Deci, în câmpul de adresă există numere ale primelor 10 blocuri ale fișierului.

Dacă fișierul depășește zece blocuri, atunci următorul mecanism începe să funcționeze: al 11-lea element al câmpului conține numărul blocului, care conține 128 (256) link-uri către blocurile acestui fișier. Dacă fișierul este și mai mare, atunci se folosește al 12-lea element al câmpului - conține numărul blocului, care conține 128(256) numere de bloc, unde fiecare bloc conține 128(256) numere de bloc ale sistemului de fișiere. Și dacă fișierul este și mai mare, atunci se folosește al 13-lea element - unde adâncimea de imbricare a listei este mărită cu alta.

Astfel putem obține un fișier de dimensiune (10+128+128 2 +128 3)*512.

Aceasta poate fi reprezentată după cum urmează:

Adresa blocului 1 al dosarului

Adresa blocului 2 al dosarului

Adresa blocului 10 al dosarului

Adresă de bloc de adresare indirectă (bloc cu 256 de adrese de bloc)

Adresa celui de-al doilea bloc de adresare indirectă (bloc cu 256 de blocuri de adrese cu adrese)

Adresa celui de-al treilea bloc de adresare indirectă (bloc cu adrese ale blocurilor cu adrese ale blocurilor cu adrese)

Protecția fișierelor

Acum să ne uităm la ID-urile proprietarului și grupului și biții de securitate.

În sistemul de operare Unix este folosit ierarhia utilizatorilor pe trei niveluri:

Primul nivel este al tuturor utilizatorilor.

Al doilea nivel este grupul de utilizatori. (Toți utilizatorii sunt împărțiți în grupuri.

Al treilea nivel este un utilizator specific (Grupurile constau din utilizatori reali). Datorită acestei organizări pe trei niveluri a utilizatorilor, fiecare fișier are trei atribute:

1) Proprietarul dosarului. Acest atribut este asociat cu un anumit utilizator, care este atribuit automat de către sistem ca proprietar al fișierului. Puteți deveni proprietarul implicit prin crearea unui fișier și există, de asemenea, o comandă care vă permite să schimbați proprietarul unui fișier.

2) Protecția accesului la fișiere. Accesul la fiecare fișier este limitat la trei categorii:

· drepturi de proprietar (ce poate face proprietarul cu acest fișier, în cazul general - nu neapărat totul);

· drepturile grupului din care aparține proprietarul fișierului. Proprietarul nu este inclus aici (de exemplu, un fișier poate fi blocat pentru citire pentru proprietar, dar toți ceilalți membri ai grupului pot citi liber din fișier;

· toți ceilalți utilizatori ai sistemului;

Aceste trei categorii reglementează trei acțiuni: citirea dintr-un fișier, scrierea într-un fișier și executarea unui fișier (în mnemonic Sisteme R,W,X, respectiv). Fiecare fișier din aceste trei categorii definește ce utilizator poate citi, care poate scrie și cine îl poate rula ca proces.

Organizarea directorului

Din punctul de vedere al sistemului de operare, un director este un fișier obișnuit care conține date despre toate fișierele care aparțin directorului.

Un element de director este format din două câmpuri:

1)numărul i-nodului (numărul ordinal din matricea i-nodurilor) și

2)numele fișierului:

Fiecare director conține două nume speciale: ‘.’ - directorul în sine; '..' - Directorul Parinte.

(Pentru directorul rădăcină, părintele se referă la același director.)

În general, un director poate conține mai multe intrări care se referă la același i-node, dar directorul nu poate conține intrări cu aceleași nume. Adică, un număr arbitrar de nume poate fi asociat cu conținutul fișierului. Se numeste legând. Este apelată o intrare de director care se referă la un singur fișier comunicare.

Fișierele există independent de intrările de director, iar linkurile de directoare indică de fapt fișiere fizice. Un fișier „dispare” atunci când ultimul link care indică către el este șters.

Deci, pentru a accesa un fișier după nume, sistem de operare

1. găsește acest nume în directorul care conține fișierul,

2. obține numărul nodului i al fișierului,

3. după număr găsește i-nodul în zona i-nodurilor,

4. de la i-node primește adresele blocurilor în care se află datele fișierului,

5. citește blocuri din zona de date folosind adrese de bloc.

Structura partiției discului în EXT2 FS

Întregul spațiu de partiție este împărțit în blocuri. Un bloc poate avea o dimensiune de 1, 2 sau 4 kiloocteți. Un bloc este o unitate adresabilă de spațiu pe disc.

Blocurile din zona lor sunt combinate în grupuri de blocuri. Grupurile de blocuri dintr-un sistem de fișiere și blocurile dintr-un grup sunt numerotate succesiv, începând cu 1. Primul bloc de pe un disc este numerotat cu 1 și aparține grupului numărul 1. Numărul total de blocuri de pe un disc (într-o partiție de disc) este un divizor al capacității discului, exprimat în sectoare. Și numărul de grupuri de blocuri nu trebuie să împartă numărul de blocuri, deoarece ultimul grup de blocuri poate să nu fie complet. Începutul fiecărui grup de blocuri are o adresă, care poate fi obținută ca ((numărul grupului - 1)* (numărul blocurilor din grup)).

Fiecare grup de blocuri are aceeași structură. Structura sa este prezentată în tabel.

Primul element al acestei structuri (superbloc) este același pentru toate grupurile, iar restul sunt individuale pentru fiecare grup. Superblocul este stocat în primul bloc al fiecărui grup de blocuri (cu excepția grupului 1, care are o înregistrare de pornire în primul bloc). Superbloc este punctul de plecare al sistemului de fișiere. Are o dimensiune de 1024 de octeți și este întotdeauna situat la un offset de 1024 de octeți de la începutul sistemului de fișiere. Prezența mai multor copii ale unui superbloc se explică prin importanța extremă a acestui element al sistemului de fișiere. Dublatele Superblock sunt folosite la recuperarea unui sistem de fișiere după eșecuri.

Informațiile stocate în superbloc sunt folosite pentru a organiza accesul la restul datelor de pe disc. Superblocul determină dimensiunea sistemului de fișiere, numărul maxim de fișiere din partiție, cantitatea de spațiu liber și conține informații despre unde să căutați zonele nealocate. Când sistemul de operare pornește, superblocul este citit în memorie și toate modificările aduse sistemului de fișiere sunt mai întâi reflectate într-o copie a superblocului situat în sistemul de operare și sunt scrise pe disc doar periodic. Acest lucru îmbunătățește performanța sistemului, deoarece mulți utilizatori și procese actualizează în mod constant fișierele. Pe de altă parte, atunci când sistemul este oprit, superblocul trebuie scris pe disc, ceea ce nu permite oprirea computerului prin simpla oprire a alimentării. Altfel, când următorul boot informaţiile înregistrate în superbloc nu vor corespunde stării reale a sistemului de fişiere.

După superbloc este o descriere a grupului de blocuri (Descriptori de grup). Această descriere conține:

Adresa blocului care conține bitmap-ul bloc al acestui grup;

Adresa blocului care conține bitmap-ul inodelor acestui grup;

Adresa blocului care conține tabelul de inoduri a acestui grup;

Contor al numărului de blocuri libere din acest grup;

Numărul de inoduri libere din acest grup;

Numărul de inoduri dintr-un grup dat care sunt directoare

si alte date.

Informațiile stocate în descrierea grupului sunt folosite pentru a localiza hărțile de bit bloc și inode, precum și tabelul de inoduri.

Sistemul de fișiere Ext 2 se caracterizează prin:

• structura ierarhica,
• prelucrarea coordonată a seturilor de date,
• extensie de fișier dinamic,
• protecția informațiilor din fișiere,
• tratarea dispozitivelor periferice (cum ar fi terminalele și dispozitivele de bandă) ca fișiere.

Reprezentarea fișierelor interne

Fiecare fișier din sistemul Ext 2 are un index unic. Indexul conține informațiile necesare oricărui proces pentru a accesa fișierul. Procesează fișierele de acces utilizând un set bine definit de apeluri de sistem și identificând fișierul cu un șir de caractere care acționează ca un nume de fișier calificat. Fiecare nume compus identifică în mod unic un fișier, astfel încât nucleul de sistem convertește acest nume într-un index de fișiere. Deoarece fiecare bloc de pe un disc este adresat de propriul său număr, acest tabel stochează o colecție de numere de bloc de disc. Pentru a crește flexibilitatea, nucleul adaugă un fișier câte un bloc, permițând ca informațiile fișierului să fie împrăștiate în sistemul de fișiere. Dar acest aspect complică sarcina de căutare a datelor. Tabelul de adrese conține o listă de numere de bloc care conțin informații aparținând fișierului.

Fișier inodes

Fiecare fișier de pe disc îi corespunde inodul fișier, care este identificat prin intermediul acestuia număr de serie- indexul fișierelor. Aceasta înseamnă că numărul de fișiere care pot fi create într-un sistem de fișiere este limitat de numărul de inoduri, care este fie specificat în mod explicit atunci când sistemul de fișiere este creat, fie calculat pe baza dimensiunii fizice. partiția de disc. Inodele există pe disc în formă statică, iar nucleul le citește în memorie înainte de a lucra cu ele.

Inodul fișierului conține următoarele informații:

- Tipul și drepturile de acces la acest fișier.

Identificatorul proprietarului fișierului (Uid proprietar).

Dimensiunea fișierului în octeți.

Ora ultimului acces la fișier (Timp de acces).

Timpul de creare a fișierului.

Ora ultimei modificări a fișierului.

Timp de ștergere a fișierului.

ID grup (GID).

Linkurile contează.

Numărul de blocuri ocupate de fișier.

Steaguri de fișiere

Rezervat pentru OS

Indicatori către blocuri în care sunt scrise datele fișierului (un exemplu de adresare directă și indirectă în Fig. 1)

Versiunea fișierului (pentru NFS)

fișier ACL

Director ACL

Fragment de adresa

Numărul fragmentului

Dimensiunea fragmentului

Cataloage

Directoarele sunt fișiere.

Nucleul stochează datele într-un director la fel ca într-un tip de fișier obișnuit, folosind o structură de index și blocuri cu niveluri de adresare directă și indirectă. Procesele pot citi date din directoare în același mod în care citesc fișierele obișnuite, cu toate acestea, accesul exclusiv de scriere la director este rezervat de kernel, asigurându-se că structura directorului este corectă.)

Când un proces folosește o cale de fișier, nucleul caută în directoare numărul inodul corespunzător. După ce numele fișierului a fost convertit într-un număr de inod, inodul este plasat în memorie și apoi utilizat în cererile ulterioare.

Caracteristici suplimentare ale EXT2 FS

Pe lângă caracteristicile standard Unix, EXT2fs oferă câteva caracteristici suplimentare care nu sunt acceptate de obicei de sistemele de fișiere Unix.

Atributele fișierelor vă permit să schimbați modul în care nucleul reacționează atunci când lucrați cu seturi de fișiere. Puteți seta atribute pe un fișier sau director. În al doilea caz, fișierele create în acest director moștenesc aceste atribute.

În timpul montării sistemului, unele caracteristici legate de atributele fișierului pot fi setate. Opțiunea de montare permite administratorului să aleagă cum sunt create fișierele. Într-un sistem de fișiere specific BSD, fișierele sunt create cu același ID de grup ca și directorul părinte. Caracteristicile Sistemului V sunt ceva mai complexe. Dacă un director are setat bitul setgid, atunci fișierele create moștenesc identificatorul de grup al acelui director, iar subdirectoarele moștenesc identificatorul de grup și bitul setgid. În caz contrar, fișierele și directoarele sunt create cu ID-ul de grup principal al procesului de apelare.

Sistemul EXT2fs poate utiliza modificarea sincronă a datelor similară cu sistemul BSD. Opțiunea de montare permite administratorului să specifice ca toate datele (inoduri, blocuri de biți, blocuri indirecte și blocuri de director) să fie scrise pe disc în mod sincron atunci când sunt modificate. Acest lucru poate fi folosit pentru a obține o capacitate mare de înregistrare a datelor, dar are ca rezultat și performanțe slabe. În realitate, această funcție nu este folosită de obicei deoarece, pe lângă degradarea performanței, poate duce la pierderea datelor utilizatorului care nu sunt semnalate la verificarea sistemului de fișiere.

EXT2fs vă permite să selectați dimensiunea blocului logic atunci când creați un sistem de fișiere. Poate avea o dimensiune de 1024, 2048 sau 4096 de octeți. Utilizarea blocurilor mai mari are ca rezultat operațiuni I/O mai rapide (deoarece se fac mai puține solicitări de disc) și, prin urmare, mai puțină mișcare a capului. Pe de altă parte, utilizarea blocurilor mari duce la irosirea spațiului pe disc. De obicei, ultimul bloc al unui fișier nu este utilizat complet pentru stocarea informațiilor, astfel încât, pe măsură ce dimensiunea blocului crește, cantitatea de spațiu pe disc irosită crește.

EXT2fs vă permite să utilizați accelerat legături simbolice. Când se utilizează astfel de legături, blocurile de date ale sistemului de fișiere nu sunt utilizate. Numele fișierului destinație nu este stocat în blocul de date, ci în inodul în sine. Această structură vă permite să economisiți spațiu pe disc și să accelerați procesarea legăturilor simbolice. Desigur, spațiul rezervat unui mâner este limitat, așa că nu orice legătură poate fi reprezentată ca o legătură accelerată. Lungimea maximă a unui nume de fișier într-o legătură accelerată este de 60 de caractere. În viitorul apropiat, este planificată extinderea acestei scheme pentru fișiere mici.

EXT2fs monitorizează starea sistemului de fișiere. Nucleul folosește un câmp separat în superbloc pentru a indica starea sistemului de fișiere. Dacă sistemul de fișiere este montat în modul citire/scriere, atunci starea acestuia este setată la „Necurat”. Dacă este demontat sau remontat în modul numai citire, atunci starea sa este setată la „Clean”. În timpul verificărilor de pornire a sistemului și a stării sistemului de fișiere, aceste informații sunt utilizate pentru a determina dacă este necesară o verificare a sistemului de fișiere. Nucleul plasează, de asemenea, unele erori în acest domeniu. Când nucleul detectează o nepotrivire, sistemul de fișiere este marcat ca „Eroșit”. Verificatorul sistemului de fișiere testează aceste informații pentru a verifica sistemul, chiar dacă starea acestuia este de fapt Curățat.

Ignorarea testării sistemului de fișiere pentru o lungă perioadă de timp poate duce uneori la unele dificultăți, așa că EXT2fs include două metode pentru verificarea regulată a sistemului. Superblocul conține contorul de montare a sistemului. Acest contor este incrementat de fiecare dată când sistemul este montat în modul citire/scriere. Dacă valoarea sa atinge maximul (este stocat și în superbloc), atunci programul de testare a sistemului de fișiere începe să o verifice, chiar dacă starea sa este „Clean”. Ora ultimei verificări și intervalul maxim dintre verificări sunt de asemenea stocate în superbloc. Când intervalul maxim dintre scanări este atins, starea sistemului de fișiere este ignorată și scanarea acestuia este pornită.

Optimizarea performanței

Sistemul EXT2fs conține multe caracteristici care îi optimizează performanța, ceea ce duce la o viteză crescută de schimb de informații la citirea și scrierea fișierelor.

EXT2fs utilizează în mod activ tamponul de disc. Când un bloc trebuie citit, nucleul emite o solicitare I/O către mai multe blocuri adiacente. Astfel, nucleul încearcă să se asigure că următorul bloc de citit a fost deja încărcat în memoria tampon de disc. Astfel de operațiuni sunt de obicei efectuate la citirea secvențială a fișierelor.

Sistemul EXT2fs conține, de asemenea, un număr mare de optimizări pentru plasarea informațiilor. Grupurile de blocuri sunt utilizate pentru a grupa împreună inodurile și blocurile de date corespunzătoare. Nucleul încearcă întotdeauna să plaseze blocurile de date ale unui fișier în același grup, precum și descriptorul acestuia. Acest lucru este destinat să reducă mișcarea capetelor de acționare la citirea descriptorului și a blocurilor de date corespunzătoare.

Când scrieți date într-un fișier, EXT2fs pre-aloca până la 8 blocuri învecinate atunci când aloca un bloc nou. Această metodă vă permite să obțineți performanțe ridicate în condiții de încărcare mare a sistemului. Acest lucru permite, de asemenea, plasarea fișierelor în blocuri învecinate, ceea ce accelerează citirea lor ulterioară.

Un computer are de obicei mai multe discuri. Fiecărui disc i se atribuie un nume care este specificat Literă latină cu două puncte, de exemplu, A:, B:, C: etc. Este acceptat în mod standard că A: și B: sunt unități de dischetă și unități C:, D: etc. – hard disk-uri, unități optice sau discuri electronice.

Discurile electronice fac parte din RAM, care pentru utilizator arată ca VRAM. Viteza schimbului de informații cu un disc electronic este mult mai mare decât cu un dispozitiv de stocare extern electromecanic. Când discurile electronice funcționează, piesele electromecanice nu sunt uzate. Cu toate acestea, după oprirea alimentării, informațiile pornesc disc electronic nu este salvat.

Discurile magnetice existente fizic pot fi împărțite în mai multe discuri logice, care vor arăta la fel pentru utilizator pe ecran ca și fizic. discuri existente. Unitate logică face parte dintr-un hard disk obișnuit care are propriul nume.

Se apelează discul pe care este înregistrat sistemul de operare sistemică(sau boot) disc. La fel de disc de pornire Cel mai des folosit hard disk este C:. Când se tratează viruși sau defecțiuni ale sistemului, sistemul de operare este adesea încărcat de la floppy disk. Sunt disponibile discuri optice care pot fi, de asemenea, bootabile.

Pentru nou disc magnetic informațiile ar putea fi înregistrate, acestea trebuie să fie preformatate. Formatare- Aceasta este pregătirea unui disc pentru înregistrarea informațiilor.

În timpul formatării, informațiile de service sunt scrise pe disc (se face marcarea), care este apoi folosită pentru a scrie și a citi informații, pentru a corecta viteza de rotație a discului și, de asemenea, pentru a aloca zona sistemului, care constă din trei părți:

ü sectorul de boot,

ü tabele de alocare a fișierelor,

ü directorul rădăcină.

Sectorul de boot(Boot Record) se află pe fiecare disc în sectorul logic numărul 0. Conține date despre formatul discului, precum și program scurt, utilizat în procedura de pornire a sistemului de operare.

Există o zonă pe hard disk numită zona de pornire principală. intrare MBR (Master Boot Record) sau sectorul principal de boot. MBR specifică de pe ce unitate logică trebuie să pornească sistemul de operare.

Tabelul de alocare a fișierelor(File Allocation Table - abreviat ca FAT) se află după sectorul de pornire și conține o descriere a ordinii de locație a tuturor fișierelor din sectoarele unui anumit disc, precum și informații despre zonele defecte ale discului. Tabelul FAT este urmat de aceasta copie exacta, ceea ce crește fiabilitatea salvării acestui tabel foarte important.

Directorul rădăcină(Root Directory) este întotdeauna în spatele copiei FAT. Directorul rădăcină conține o listă de fișiere și directoare situate pe disc. Direct în spatele directorului rădăcină se află datele.

Sistemul de fișiere este o parte a sistemului de operare care asigură organizarea și stocarea fișierelor, precum și efectuarea de operațiuni asupra fișierelor.

Diferite sisteme de operare acceptă diferite sisteme de fișiere. Ta unitate detașabilă ar trebui să folosească FAT32 pentru compatibilitate mai bună, dar dacă intenționați să stocați fișiere mari– apoi formatați-l în NTFS. Mac formatează unitățile în HFS+, care nu funcționează cu Windows. Linux are, de asemenea, propriile sisteme de fișiere.

De ce sunt atât de mulți dintre ei?

Sisteme de fișiere 101

Diferite sisteme de fișiere simplificate diferite căi organizați și stocați fișiere pe un hard disk, pe o unitate flash sau pe orice alt dispozitiv de stocare. Fiecare dispozitiv de stocare are una sau mai multe secțiuni și fiecare secțiune trebuie să fie „formatată” într-un mod specific de sistem de fișiere. Procesul de formatare creează un sistem de fișiere gol de acest tip pe dispozitiv.

Sistemul de fișiere oferă o modalitate de a împărți datele de pe un disc în părți separate, care sunt fișiere. De asemenea, oferă o modalitate de a stoca date despre aceste fișiere, cum ar fi numele, permisiunile și alte atribute ale acestora. Sistemul de fișiere oferă, de asemenea, o listă index a fișierelor de pe disc și unde se află acestea pe disc, astfel încât sistemul de operare să poată vedea ce este pe disc într-un singur loc, fără a fi nevoie să parcurge întregul disc pentru a găsi un .

Sistemul de operare trebuie să înțeleagă sistemul de fișiere astfel încât să își poată afișa conținutul, să deschidă fișiere și să le salveze. Dacă sistemul dvs. de operare nu înțelege sistemul de fișiere, puteți instala un driver de sistem de fișiere care oferă suport pentru un astfel de sistem de fișiere.

Sistemul de fișiere al unui disc de computer poate fi comparat cu un sistem de stocare a documentelor - biții de date de pe un computer se numesc „fișiere” și sunt organizate într-un „sistem de fișiere”, la fel cum fișierele de hârtie ar putea fi organizate în dulapuri de fișiere. . Există diferite moduri de a organiza aceste fișiere și de a stoca date - acestea se numesc „sisteme de fișiere”.

De ce există atât de multe sisteme de fișiere?

Nu toate sistemele de fișiere sunt create egale. Sistemele de fișiere diferite au moduri diferite de a-și organiza datele. Unele sisteme de fișiere sunt mai rapide decât altele, unele au caracteristici de securitate suplimentare, iar unele acceptă unități cu cantități mai mari de memorie, în timp ce altele funcționează doar pe unități cu memorie mai mică. Unele sisteme de fișiere sunt mai fiabile și mai rezistente la corupția fișierelor, în timp ce altele compromit fiabilitatea în favoarea vitezei.

Nu exista sistem de fișiere mai bun, care ar fi potrivit pentru toate scopurile. Fiecare sistem de operare pentru computer tinde să folosească propriul sistem de fișiere, la care lucrează și dezvoltatorii sistemului de operare. Dezvoltatorii Microsoft, Apple și Linux kernel lucrează la propriile lor sisteme de fișiere. Noile sisteme de fișiere pot fi mai rapide, mai stabile, pot fi scalate mai bine la dispozitive de stocare mai mari și pot avea mai multe funcții decât cele mai vechi.

Sistemul de fișiere nu este ca o partiție, care este doar o bucată de spațiu de stocare. Un sistem de fișiere definește modul în care fișierele sunt așezate, organizate, indexate și cum sunt asociate metadatele cu ele. Există întotdeauna loc de ajustat și îmbunătățit modul în care se face.

Schimbarea sistemelor de fișiere

Fiecare partiție are un sistem de fișiere. Uneori puteți „converti” sistemul de fișiere al unei partiții, dar acest lucru este rareori posibil. În schimb, probabil va trebui să copiați mai întâi datele importante din partiție.

Sistemele de operare formatează automat partițiile în sistemul de fișiere corespunzător în timpul procesului de instalare. Dacă aveți o partiție în format Windows pe care doriți să instalați Linux, procesul Instalări Linux va formata partiția NTFS sau FAT32 în sistemul de fișiere Linux preferat de distribuția dvs. Linux.

Deci, dacă aveți un dispozitiv de stocare și doriți să utilizați un alt sistem de fișiere, pur și simplu copiați fișierele de pe acesta pentru a le face copii de rezervă. Apoi utilizați instrumentul Gestionarea discurilor pe Windows gparted pe Linux sau utilitatea discului pe Mac OS.

Prezentare generală a sistemelor de fișiere comune

Aici scurtă recenzie unele dintre cele mai comune sisteme de fișiere pe care le veți întâlni. Nu este exhaustiv - există multe alte sisteme de fișiere pentru scopuri speciale:

• FAT32: este unul dintre sistemele de fișiere Windows mai vechi, dar este încă folosit suporturi amovibile– mic ca volum. Mare dur extern Unitățile cu o capacitate de 1 TB sau mai mult vor fi, în orice caz, formatate folosind NTFS. FAT32 are sens doar să fie folosit cu dispozitive mici stocare sau pentru compatibilitate cu alte dispozitive precum camere digitale, console de jocuri, set-top box-uri și alte dispozitive care acceptă doar FAT32, dar NTFS.
• NTFS: versiunea modernă a sistemului de fișiere Windows - folosită începând cu Windows XP. Unitățile externe pot fi formatate cu FAT32 sau NTFS.
• HFS+: Mac folosește HFS+ pentru partițiile sale interne și formatează unitățile externe cu acesta - pentru utilizare dur extern disc cu Mașina timpului este necesar ca atributele sistemului de fișiere să poată fi adăugate la backup. Mac-urile pot citi și scrie fișiere în sistemele de fișiere FAT32, dar veți avea nevoie de software terță parte pentru a scrie în sistemele de fișiere NTFS de pe un Mac.
• Ext2 / Ext3/Ext4: Veți vedea adesea sisteme de fișiere ext2, ext3 și ext4 în Linux. Ext2 este un sistem de fișiere mai vechi și nu are caracteristici importante, cum ar fi înregistrarea - dacă se întrerupe alimentarea sau computerul se blochează în timp ce scrie pe o unitate ext2, datele se pot pierde. Ext3 adaugă aceste caracteristici de robustețe cu prețul unei anumite viteze. Ext4 este mai modern și varianta rapida– Acesta este sistemul de fișiere implicit pentru majoritatea distribuții Linux. Windows și Mac nu acceptă aceste sisteme de fișiere - veți avea nevoie instrument terță parte pentru a accesa fișiere în astfel de sisteme de fișiere. Cu toate acestea, Linux poate citi și scrie atât în ​​FAT32, cât și în NTFS.
• Btrfs: acesta este un fișier nou sistem Linux, care este încă în dezvoltare. În prezent nu este standard pentru majoritatea distribuțiilor Linux, dar probabil că într-o zi va înlocui Ext4. Scopul este de a oferi caracteristici suplimentare care să permită scalarea Linux-ului la volume mari depozitare
• Schimbați: Pe Linux, sistemul de fișiere „swap” nu este de fapt un sistem de fișiere. O partiție formatată ca „swap” poate fi folosită ca spațiu de schimb al sistemului de operare - ca și fișierul de pagină Windows, dar necesită o partiție specială.

Există și alte sisteme de fișiere, în special pe Linux și alte sisteme asemănătoare Unix.

Utilizatorul obișnuit de computer nu va cunoaște prea multe despre acest material - dar cunoașterea elementelor de bază vă va ajuta să înțelegeți întrebări precum: „de ce această unitate în format Mac nu funcționează cu PC-ul meu Windows?” și „ar trebui să formatez acest hard disk USB ca FAT32 sau NTFS?”.