Файловая система NTFS

Файловая система NTFS

Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО Череповецкий государственный университет

Институт информационных технологий

Кафедра ПО ЭВМ

Дисциплина: Операционные системы

Тема

Файловая система NTFS

выполнила студентка

группы 1ПО-31 Бойцева Е.А

проверил преподаватель

Эйсмонт Д.В.

г. Череповец, 2010г.

1.     
ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ NTFS

a.       НАДЕЖНОСТЬ

Высокопроизводительные компьютеры и системы совместного пользования (серверы) должны обладать повышенной надежностью, которая является ключевым элементом структуры и поведения NTFS. Одним из способов увеличения надежности является введение механизма транзакции, при котором осуществляется журналирование файловых операций.

b.       РАСШИРЕННАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ

NTFS проектировалась с учетом возможного расширения. В ней были воплощены многие дополнительные возможности - усовершенствованная отказоустойчивость, эмуляция других файловый систем, мощная модель безопасности, параллельная обработка потоков данных и создание файловых атрибутов, определяемых пользователем.

c.       ПОДДЕРЖКА POSIX

Поскольку правительство США требовало, чтобы все закупаемые им системы хотя бы в минимальной степени соответствовали стандарту POSIX, такая возможность была предусмотрена и в NTFS. К числу базовых средств файловой системы POSIX относится необязательное использование имен файла с учетом регистра, хранение времени последнего обращения к файлу и механизм так называемых «жестких ссылок» - альтернативных имен, позволяющих ссылаться на один и тот же файл по двум и более именам.

d.      
ГИБКОСТЬ

NTFS превосходно справляется с обработкой больших массивов данных и достаточно хорошо проявляет себя при работе с томами объемом от300-400 Мбайт и выше. Максимально возможные размеры тома (и размеры файла) составляют 16 Эбайт (Экзабайт. 1 Эбайт  16 000 млрд гигабайт). Количество файлов в корневом и некорневом каталогах неограниченно. Поскольку в основу структуры каталогов NTFS заложена эффективная структура данных, называемая «бинарным деревом», время поиска файлов в NTFS ( в отличие от системы на базе FAT) не связано линейной зависимостью с их количеством.

Система NTFS также обладает определенными средствами самовосстановления. NTFS поддерживает различные механизмы проверки целостности системы, включая ведение журналов транзакций, позволяющих воспроизвести файловые операции записи по специальному системному журналу.

Файловая система NTFS поддерживает объектную модель безопасности NT и рассматривает все тома, каталоги и файлы как самостоятельные объекты. NTFS обеспечивает безопасность на уровне файлов; это означает, что права доступа к томам, каталогам и файлам могут зависеть от учетной записи пользователя и тех групп, к которым он принадлежит. Каждый раз, когда пользователь обращается к объекту файловой системы, его права доступа проверяют по списку разрешений данного объекта. Если пользователь обладает достаточным уровнем прав, его запрос удовлетворяется; в противном случае запрос отклоняется.

Система NTFS обладает встроенными средствами сжатия, которые можно применить к отдельным файлам, целым каталогам и даже томам.

файл транзакция каталог дисковый

2.     
 СТРУКТУРА ФАЙЛА В ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЕ NTFS

Одни м из основных понятий, используемых при работе с NTFS, является понятие тома.

Как и многие другие системы, NTFS делит все дисковое пространство тома на кластеры - блоки данных, адресуемые как единицы данных. NTFS поддерживает размеры кластеров от 512 байт до 64 Кбайт; стандартом же считается 2 или 4 Кбайт.

Все дисковое пространство в NTFS делится на две неравные части.

Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT-зону - пространство, которое может занимать, увеличиваясь в размере, главный служебный метафайл MFT.

Запись каких-либо данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой - это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл MFT по возможности не фрагментировался при своем росте.

Остальные 88% тома представляют собой обычное пространство для хранения файлов.(master file table) - специальный файл, главная системная структура данных, которая и позволяет определять местонахождение всех остальных файлов. MFT поделен на записи на записи фиксированного размера в 1Кбайт, и каждая запись соответствует какому-либо файлу.

Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны ОС - они называются метафайлами, причем самый первый метафайл - сам MFT.

Эти первые элементов MFT - единственная часть диска, имеющая строго фиксированное положение.

Копия этих же 16 записей хранится в середине тома для надежности, поскольку они очень важны.

Остальные части MFT-файла могут располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах.

Упомянутые первые 16 файлов NTFS носят служебный характер; каждый из них отвечает за какой-либо аспект работы системы. Метафайлы находятся в корневом каталоге NTFS-тома. Все они начинаются с символа имени «$», хотя получить какую-либо информацию о них стандартными средствами сложно. Приведем основные известные метафайлы и их назначение.

Итак, все файлы тома упоминаются в MFT. В этой структуре хранится вся информация о файлах, за исключением собственно данных. Имя файла, размер, положение на диске отдельных фрагментов и т.д. - все это храниться в соответствующей записи. Если для информации не хватает одной записи MFT, то используется несколько записей, причем не обязательно идущих подряд. Файлы могут иметь не очень большой размер. Тогда применяется довольно удачное решение: данные хранятся прямо в MFT, в оставшемся от основных данных месте в пределах одной записи MFT.

. АТРИБУТЫ ФАЙЛОВ В СИСТЕМЕ NTFS

Описание атрибута

Стандартная информация о файле

Традиционные атрибуты Read Only, Hidden, Archive, System, отметки времени, включая время создания или последней модификации, число каталогов, ссылающихся на файл.

Список атрибутов

Список атрибутов, из которых состоит файл, и файловая ссылка на файловую запись в MFT, в которой расположен каждый из атрибутов. Последний используется, если файлу необходимо более одной записи в MFT.

Имя файла

Имя файла в символах Unicode. Файл может иметь несколько атрибутов - имен файла, подобно тому как это имеет место в Unix-системах. Это случается, когда имеется POSIX с данным файлом или если у файла есть автоматически сгенерированное имя в формате 8.3

Дескриптор защиты

Структура данных защиты (ACL), предохраняющая файл от несанкционированного доступа. Атрибут «дескриптор защиты» определяет, кто владелец файла и кто имеет доступ к нему.

Данные

Собственно данные файла, его содержимое. В NTFS у файла по умолчанию есть один безымянный атрибут данных, и он может иметь дополнительные именованные атрибуты данных. У каталога нет атрибута данных по умолчанию, но он может иметь необязательные именованные атрибуты данных.

Корень индекса, размещение индекса, битовая карта (только для каталогов).

Атрибуты, используемые для индексов имен файлов в больших каталогах

Расширенные атрибуты NTFS

Атрибуты, используемые для реализации расширенных атрибутов HPFS для подсистемы OS/2 и OS/2- клиентов файл-серверов Windows NT

Атрибуты файла в записях MFT расположены в порядке возрастания числовых значений кодов типа, причем некоторые типы атрибутов могут встречаться в записи более одного раза: например, если у файла есть несколько атрибутов данных или несколько имен. Обязательными для каждого файла в томе NTFS являются атрибут стандартной информации, атрибут имени файла, атрибут дескриптора защиты и атрибут данных. Остальные атрибуты могут встречаться при необходимости.

Имя файла в NTFS, в отличие от файловой системы FAT и HPFS, может содержать любые символы, включая полный набор национальных алфавитов. Максимальная длина имени файла в NTFS - 255 символов.

Большой вклад в эффективность работы файловой системы вносит организация каталога. Каталог в NTFS представляет собой специальный файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который уже предоставляет полную информацию об элементе каталога. Главный каталог диска - корневой - ничем не отличается от обычных каталогов, кроме специальной ссылки на него из начала метафайла в MFT.

Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево, подобно тому как это организованно в HPFS. Кстати, при создании файловой системы NTFS разработчики решили использовать максимально возможное количество эффективных решение HPFS. К сожалению, не было взято на вооружение разбиение дискового пространства на зоны, в каждой из которых хранилась бы информация об имеющихся свободных кластерах. В результате отказа от этого механизма транзакции скорость работы файловой системы NTFS существенно ниже скорости работы системы HPFS.