Приложение 2. Физическая организация ntfs
Файловая система NTFS была разработана в качестве основной файловой системы (ФС) для ОС Windows NT в начале 90-х годов. Основными отличительными свойствами NTFS являются:
поддержка больших файлов и больших дисков объемом до 264 байт;
восстанавливаемость после сбоев и отказов программ и аппаратуры управления дисками;
высокая скорость выполнения операций, в том числе и для больших дисков;
низкий уровень фрагментации, в том числе и для больших дисков;
гибкая структура, допускающая развитие за счет добавления новых типов записей и атрибутов файлов с сохранением совместимости с предыдущими версиями ФС;
устойчивость к отказам дисковых накопителей;
поддержка длинных символьных имен;
контроль доступа к каталогам и отдельным файлам.
Структура тома ntfs
Все пространство тома (логического раздела) NTFS представляет собой либо файл, либо часть файла. Основой структуры тома NTFS является главная таблица файла (MFT - Master File Table), которая содержит по крайней мере одну запись для каждого файла тома, включая одну запись для самой себя. Записи MFT имеют фиксированную длину (в настоящее время 2К байта). Все файлы на томе NTFS идентифицируются номером файла, который определяется позицией файла в MFT.
Весь том NTFS состоит из последовательности кластеров, что отличает эту файловую систему от других, где на кластеры делится только область данных. Порядковый номер кластера в томе NTFS называется логическим номером кластера (LCN). Файл NTFS также состоит из последовательности кластеров, при этом порядковый номер кластера внутри файла называется виртуальным номером кластера (VCN).
Базовой единицей распределения дискового пространства для файловой системы NTFS является непрерывная область кластеров, называемая отрезком. В качестве адреса отрезка NTFS использует пару (LCN, k), где LCN - логический номер его первого кластера, а k - количество кластеров в отрезке. Таким образом, часть файла, помещенная в отрезок, характеризуется адресом (LCN, k, VCN), где VCN - виртуальный номер части файла в основном файле.
Структура тома NTFS показана на рис. 41.
Загрузочный блок содержит стандартный блок параметров, указатель количества блоков в томе, начальный LCN основной и зеркальной копий MFT.
Первый отрезок MFT содержит 16 стандартных, создаваемых при форматировании, записей о системных файлах NTFS. Назначение этих файлов показано в Таблице 2.
В NTFS файл целиком размещается в записи таблицы MFT, если это позволяет сделать его размер. В том же случае, когда размер файла больше размера записи MFT, в запись помещаются только некоторые атрибуты файла, а остальная часть файла размещается в отдельном отрезке тома (или нескольких отрезках). Часть файла, размещаемая в записи MFT, называется резидентной частью, а остальные части — нерезидентными. Адресная информация об отрезках, содержащих нерезидентные части файла, размещается в атрибутах резидентной части.
Некоторые системные файлы являются полностью резидентными, а некоторые имеют и нерезидентные части, которые располагаются после первого отрезка MFT.
Нулевая запись MFT содержит описание самой MFT, в том числе и такой ее важный атрибут, как адреса всех ее отрезков. После форматирования MFT состоит из одного отрезка, но после создания первого же несистемного файла для хранения его атрибутов требуется еще один отрезок, так как изначально непрерывная последовательность кластеров МЕТ уже завершена системными файлами.
Из приведенного описания видно, что сама таблица МЕТ рассматривается как файл, к которому применим метод размещения в томе в виде набора произвольно расположенных нескольких отрезков.
Рис. 41. Структура тома NTFS
Таблица 2.
Номер записи |
Системный файл |
Имя файла |
Назначение файла |
0 |
Главная таблица файлов |
$Mft |
Содержит полный список файлов тома |
1 |
Копия главной таблицы файлов |
$MftMirr |
Зеркальная копия первых трех записей MFT |
2 |
Файл журнала |
$LogFile |
Список транзакций, которые используются для восстановления файловой системы после сбоев |
3 |
Том |
$Volume |
Имя тома, версия NTFS и другая информация о томе |
4 |
Таблица определения атрибутов |
$AtrDef |
Таблица имен, номеров и описаний атрибутов |
5 |
Индекс корневого каталога |
$ |
Корневой каталог |
6 |
Битовая карта кластеров |
$Bitmap |
Разметка использованных кластеров тома |
7 |
Загрузочный сектор раздела |
$Boot |
Адрес загрузочного сектора раздела |
8 |
Файл плохих кластеров |
$BadClus |
Файл, содержащий список всех обнаруженных на томе плохих кластеров |
9 |
Таблица квот |
$Quota |
Квоты используемого пространства на диске для каждого пользователя |
10 |
Таблица преобразования регистра символов |
$Upcase |
Используется для преобразования регистра символов для кодировки Unicode |
11-15 |
Зарезервированы для будущего использования |
|
|