Microsoft windows і файлові системи, КомпьютерПресс

Почнемо з того, що згадаємо, які файлові системи підтримуються в різних операційних системах фірми Microsoft (табл. 1).

Як видно з даної таблиці, найбільш популярною і широко використовуваною файлової системою є FAT. Саме з неї ми і почнемо наше знайомство з файловими системами Windows.

Файлові системи FAT

Файлова система FAT16 почала своє існування ще за часів, що передували MS-DOS, і підтримується всіма операційними системами Microsoft для забезпечення сумісності. Її назва File Allocation Table (таблиця розташування файлів) відмінно відображає фізичну організацію файлової системи, до основних характеристик якої можна віднести те, що максимальний розмір підтримуваного томи (жорсткого диска або розділу на жорсткому диску) не перевищує 4095 Мбайт. За часів MS-DOS 4-гігабайтні жорсткі диски здавалися нездійсненною мрією (розкішшю були диски об'ємом 20-40 Мбайт), тому такий запас був цілком виправданим.

Том, відформатований для використання FAT16, розділяється на кластери. Розмір кластера за замовчуванням залежить від розміру тому і може коливатися від 512 байт до 64 Кбайт. У табл. 2 показано, як розмір кластера залежить від розміру тому. Відзначимо, що розмір кластера може відрізнятися від значення за замовчуванням, але повинен мати одне із значень, вказаних в табл. 2.

Не рекомендується задіяти файлову систему FAT16 на томах більше 511 Мбайт, так як для відносно невеликих за обсягом файлів дисковий простір буде використовуватися вкрай неефективно (файл розміром в 1 байт буде займати 64 Кбайт). Незалежно від розміру кластера файлова система FAT16 не підтримує для томів більше 4 Гбайт.

На рис. 1 показано, як організований тому при використанні файлової системи FAT16.

У файлової системи FAT16 кластери можуть мати різне значення. Наприклад, це може бути вільний (невикористаний) кластер, кластер, зайнятий файлом, дефектний кластер або останній кластер файлу.

Єдиним розходженням між кореневим і іншими каталогами є те, що перший розташовується в певному місці і має фіксоване число входжень. Кожен каталог і файл використовують одне або більше входжень. Наприклад, якщо число фіксованих входжень для кореневого каталогу одно 512 і створено 100 підкаталогів, в кореневому каталозі можна створити не більше 412 файлів (512 - 100).

Для кожного файлу і каталогу в файлової системі зберігається інформація (в табл. 3 наведено дані для коротких імен файлів).

У структурі каталогів файлу відводиться перший незайнятий кластер, доступний на томі. Номер початкового кластера дозволяє визначити місцезнаходження файлу: кожен кластер містить покажчик на наступний кластер або значення FFFF, яке вказує на те, що це останній кластер в ланцюжку кластерів, займаних файлом. Розташування файлів по кластерам показано на рис. 2.

Так як всі входження мають однаковий розмір інформаційного блоку, вони розрізняються по байту атрибутів. Один з бітів в даному байті може вказувати, що це каталог, інший - що це мітка тому. Для користувачів доступні чотири біта, що дозволяють управляти атрибутами файлу - архівний (archive), системний (system), прихований (hidden) і доступний тільки для читання (read-only) (рис. 3).

Основною відмінністю FAT32 від FAT16 є те, що змінився розмір логічного розділу диска. FAT32 підтримує томи обсягом до 127 Гбайт. При цьому, якщо при використанні FAT16 з 2-гігабайтними дисками був потрібний кластер розміром в 32 Кбайт, то в FAT32 кластер розміром в 4 Кбайт підходить для дисків об'ємом від 512 Мбайт до 8 Гбайт (табл. 4).

Це відповідно означає більш ефективне використання дискового простору - чим менше кластер, тим менше місця потрібно для зберігання файлу і, як наслідок, диск рідше стає фрагментованим.

При застосуванні FAT32 максимальний розмір файлу може досягати 4 Гбайт мінус 2 байта. Якщо при використанні FAT16 максимальне число входжень в кореневій каталог обмежувалося 512, то FAT32 дозволяє збільшити це число до 65 535.

FAT32 накладає обмеження на мінімальний розмір тому - він повинен бути не менше 65 527 кластерів. При цьому розмір кластера не може бути таким, щоб FAT займала більше 16 Мбайт-64 Кбайт / 4 або 4 млн. Кластерів.

При використанні довгих імен файлів дані, необхідні для доступу з FAT16 і FAT32, не перекриваються. При створенні файлу з довгим ім'ям Windows створює відповідне ім'я в форматі 8.3 і одне або більше входжень в каталог для зберігання довгого імені (по 13 символів з довгого імені файлу на кожне входження). Кожне наступне входження зберігає відповідну частину імені файлу в форматі Unicode. Такі входження мають атрибути «ідентифікатор томи», «тільки читання», «системний» і «прихований» - набір, який ігнорується MS-DOS; в цій операційній системі доступ до файлу здійснюється по його «псевдоніму» в форматі 8.3.

Файлова система NTFS

Як і при використанні FAT, основною інформаційною одиницею в NTFS є кластер. У табл. 5 показані розміри кластерів за замовчуванням для томів різної ємності.

При формуванні файлової системи NTFS програма форматування створює файл Master File Table (MTF) та інші області для зберігання метаданих. Метадані використовуються NTFS для реалізації файлової структури. Перші 16 записів в MFT зарезервовані самої NTFS. Місцезнаходження файлів метаданих $ Mft і $ MftMirr записано в завантажувальному секторі диска. Якщо перший запис в MFT пошкоджена, NTFS зчитує другий запис для знаходження копії першої. Повна копія завантажувального сектора розташовується в кінці тому. У табл. 6 перераховані основні метадані, збережені в MFT.

Решта записи MFT містять записи для кожного файлу і каталогу, розташованих на даному томі.

Зазвичай один файл використовує одну запис в MFT, але якщо у файлу великий набір атрибутів або він стає занадто фрагментованим, то для зберігання інформації про нього можуть знадобитися додаткові записи. У цьому випадку перший запис про фото, звана базової записом, зберігає місце розташування інших записів. Дані про файлах і каталогах невеликого розміру (до 1500 байт) повністю утримуються в першому записі.

Атрибути файлів в NTFS

Кожен зайнятий сектор на NTFS-томі належить тому чи іншому файлу. Навіть метадані файлової системи є частиною файлу. NTFS розглядає кожен файл (або каталог) як набір файлових атрибутів. Такі елементи, як ім'я файлу, інформація про його захист і навіть дані в ньому, є атрибутами файлу. Кожен атрибут ідентифікується кодом певного типу і, опціонально, ім'ям атрибута.

Якщо атрибути файлу вміщуються в файловий запис, вони називаються резидентними атрибутами. Такими атрибутами завжди є ім'я файлу і дата його створення. У тих випадках, коли інформація про фото занадто велика, щоб уміститися в одну MFT-запис, деякі атрибути файлу стають нерезидентними. Резидентні атрибути зберігаються в одному або більше кластерах і являють собою потік альтернативних даних для поточного томи (про це - трохи нижче). Для опису місцезнаходження резидентних і нерезидентних атрибутів NTFS створює атрибут Attribute List.

У табл. 7 показані основні атрибути файлів, певні в NTFS. У майбутньому цей список може бути розширений.

Файлова система CDFS

  • всі імена каталогів та файлів повинні містити менше 32 символів;
  • всі імена каталогів та файлів повинні складатися тільки з символів верхнього регістру;

  • глибина каталогів не повинна перевищувати 8 рівнів від кореня;

  • використання розширень імен файлів не обов'язково.

    • Universal Disk Format

    • того, як використовується комп'ютер;
  • розміру і числа жорстких дисків;

    У табл. 8 показані розміри кластерів для файлових систем FAT16 і FAT32.

    Крім істотних відмінностей в розмірі кластера FAT32 також дозволяє кореневого каталогу розширюватися (в FAT16 число входжень обмежена 512 і може бути навіть нижче при використанні довгих імен файлів).

    переваги FAT16

    Серед переваг FAT16 можна відзначити наступні:

  • існує велика кількість програм, що дозволяють виправляти помилки в цій файлової системи і відновлювати дані;

  • при виникненні проблем із завантаженням з жорсткого диска система може бути завантажена з флоппі-диска;

  • дана файлова система досить ефективна для томів обсягом менше 256 Мбайт.
    • недоліки FAT16

    До основних недоліків FAT16 відносяться:

    • кореневої каталог не може містити більше 512 елементів. Використання довгих імен файлів істотно скорочує число цих елементів;
  • Не підтримується резервна копія завантажувального сектора;

  • в FAT16 не підтримує вбудований захист файлів і їх стиснення;

  • на дисках великого обсягу втрачається багато місця за рахунок того, що використовується максимальний розмір кластера. Місце під файл виділяється виходячи з розміру файлу, а кластера.
    • переваги FAT32

    Серед переваг FAT32 можна відзначити наступні:

    • виділення дискового простору виконується більш ефективно, особливо для дисків великого обсягу;
  • кореневої каталог в FAT32 являє собою звичайну ланцюжок кластерів і може перебувати в будь-якому місці диска. Завдяки цьому FAT32 не накладаються ніяких обмежень на кількість елементів в кореневому каталозі;

  • за рахунок використання кластерів меншого розміру (4 Кбайт на дисках об'ємом до 8 Гбайт) зайняте дисковий простір зазвичай на 10-15% менше, ніж під FAT16;

  • FAT32 є більш надійною файлової системою. Зокрема, вона підтримує можливість переміщення кореневого каталогу і використання резервної копії FAT. Крім цього завантажувальний запис містить ряд критичних для файлової системи даних.
    • недоліки FAT32

    Основні недоліки FAT32:

  • томи FAT32 недоступні з інших операційних систем - тільки з Windows 95 OSR2 і Windows 98;

  • Не підтримується резервна копія завантажувального сектора;

  • в FAT32 не підтримує вбудований захист файлів і їх стиснення.
    • можливість відновлення. Ця можливість «вбудована» в файлову систему. NTFS гарантує збереження даних за рахунок того, що використовує протокол і деякі алгоритми відновлення інформації. У разі системного збою NTFS використовує протокол і додаткову інформацію для автоматичного відновлення цілісності файлової системи;
  • крім цього можна виділити наступні переваги NTFS:

    • - деякі функції операційної системи вимагають наявності NTFS;

    - швидкість доступу набагато вище - NTFS мінімізує число звернень до диску, необхідних для знаходження файлу;

    - захист файлів і каталогів. Тільки на томах NTFS можливе завдання атрибутів доступу до файлів і папок;

    - файлова система підтримує резервну копію завантажувального сектора - вона розташовується в кінці тому;

    - при використанні квот можна обмежити обсяг дискового простору, займаного користувачами.

    недоліки NTFS

    Говорячи про недоліки файлової системи NTFS, слід зазначити, що:

  • для томів невеликого обсягу, що містять багато файлів невеликого розміру, можливе зниження продуктивності в порівнянні з FAT.

    • Як ми вже з'ясували, для томів невеликого обсягу FAT16 або FAT32 забезпечує більш швидкий доступ до файлів в порівнянні з NTFS, так як:

    • FAT має більш простою структурою;
  • розмір каталогів менше;

  • FAT не підтримує захист файлів від несанкціонованого доступу - системі не потрібно перевіряти права доступу до файлів.

    • NTFS мінімізує число звернень до диска і час, необхідний для знаходження файлу. Крім того, якщо розмір каталогу досить малий, щоб поміститися в одному записі MFT, вся запис зчитується за один раз.

    Порівнюючи швидкість операцій, що виконуються для каталогів, що містять короткі і довгі імена файлів, слід враховувати, що швидкість операцій для FAT залежить від самої операції і розміру каталогу. Якщо FAT шукає неіснуючий файл, пошук виконується по всьому каталозі - ця операція займає більше часу, ніж пошук по структурі, заснованій на B-деревах, використовуваної в NTFS. Середній час, необхідне для пошуку файлу, в FAT виражається як функція від N / 2, в NTFS - як log N, де N - це число файлів.

    • фрагментація файлу. Якщо файл сильно фрагментований, NTFS звичайно потрібно менше звернень до диску, ніж FAT для знаходження всіх фрагментів;
  • розмір кластера за замовчуванням в FAT базується на тому факті, що таблиця розташування файлів може мати не більше 65 535 входжень - розмір кластера являє собою функцію від обсягу томи, поділеної на 65 535. Таким чином, розмір кластера за замовчуванням для томи FAT завжди більше, ніж розмір кластера для томи NTFS того ж обсягу. Відзначимо, що більший розмір кластера для томів FAT означає, що томи FAT можуть бути менш фрагментованими;

  • розташування файлів невеликого розміру. При використанні NTFS файли невеликого розміру містяться в MFT-записи. Розмір файлу, що міститься в одну запис MFT, залежить від числа атрибутів цього файлу.

    • Зовсім недавно компанія Cougar представила нову серію блоків живлення для традиційних ПК - VTX, орієнтовану на користувачів з обмеженим бюджетом. У цьому огляді буде розглянута модель Cougar VTX600, яка завдяки своїм характеристикам буде однією з найбільш затребуваних в цій лінійці блоків живлення

    На щорічному заході Capsaicin SIGGRAPH в Лос-Анджелесі компанія AMD зміцнила свої позиції на ринку ПК класу high-end з новими процесорами Ryzen Threadripper і GPU «Vega»

    Для простого і зручного побудови мереж рядовими користувачами компанія ZyXEL випустила чергову версію свого Інтернет-центру для підключення до мереж 3G / 4G через USB-модем з точкою доступу Wi-Fi - ZyXEL Keenetic 4G III, який ми і розглянемо в цьому огляді

    До своєї і так великій родині роутерів і маршрутизаторів фірма ASUS недавно додала дві вельми цікаві моделі: флагманську 4G-AC55U і більш просту 4G-N12. У даній статті буде розглянута флагманська модель ASUS 4G-AC55U

    Молода, але амбіційна компанія KREZ на початку цього року випустила нову, оригінальну модель ноутбука KREZ Ninja (модель TM1102B32) під керуванням Windows 10. Оскільки цей комп'ютер має поворотний екран, він може служити універсальним рішенням - його можна з успіхом використовувати і для роботи, і для навчання, і для ігор

    Якщо ви часто друкуєте фотографії та вже втомилися міняти картриджі в своєму принтері, зверніть увагу на МФУ Epson L850. Великий ресурс витратних матеріалів, чудова якість відбитків, найширший набір функціональних можливостей - ось лише деякі з переваг даної моделі