48. Общая дисковая структура ntfs. (Лекция 11)
NTFS
(New Technology File System - «файловая система новой
технологии») - стандартная файловая
система для семейства операционных
систем Microsoft Windows NT. NTFS заменила
использовавшуюся в Microsoft Windows файловую
систему FAT. NTFS поддерживает систему
метаданных и использует специализированные
структуры данных для хранения информации
о файлах для улучшения производительности,
надёжности и эффективности использования
дискового пространства. Физическая
структура NTFS: Максимальный
размер раздела NTFS в данный момент
ограничен лишь размерами жестких дисков.
Структура
раздела - о
бщий
взгляд: NTFS
делит все полезное место на кластеры -
блоки данных, используемые единовременно.
NTFS поддерживает почти любые размеры
кластеров - от 512 байт до 64 Кбайт, неким
стандартом же считается кластер размером
4 Кбайт. Диск
NTFS условно делится на две части. Первые
12% диска отводятся под MFT зону - пространство,
в которое растет 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) не фрагментировался
при своем росте. Остальные 88% диска
представляют собой обычное пространство
для хранения файлов. Свободное место
диска, однако, включает в себя всё
физически свободное место - незаполненные
куски MFT-зоны туда тоже включаются.
Механизм использования MFT-зоны таков:
когда файлы уже нельзя записывать в
обычное пространство, MFT-зона просто
сокращается, освобождая таким образом
место для записи файлов. При освобождении
места в обычной области MFT зона может
снова расширится.
Требования
к NTFS:-
Восстанавливаемость. Устойчивость
структуры файловой системы. - Ограничения
доступа к данным. Файлы и каталоги должны
рассматриваться как стандартные объекты
с возможностью установки списков
доступа. - Избыточность данных и
отказоустойчивость. Поддержка
использования массивов дисков (RAID).
Возможности NTFS: - множественные потоки данных;- имена на основе Unicode;- динамическое переназначение кластеров; - жесткие и символьные ссылки; - сжатие и разреженные файлы;- протоколирование изменений;- квотирование для пользователей; - отслеживание ссылок; - шифрование; - дефрагментация; - поддержка POSIX.
Имена
на основе Unicode
– 16-бит. символы, в т.ч. пробелы и точки.
Сжатие данных
– прозрачная архивация. Разреженные
файлы – на
диске хранятся только блоки, отмеченные
приложением как занятые. Множественные
потоки –
файл состоит из одного основного
безымянного потока и множества
параллельных потоков: test.txt:stream1,
test.txt:sream2
Атрибуты реализованы как отдельные потоки. Протоколирование изменений – уведомление приложений об изменениях в файлах и папках, журнал операций с файлами. Отслеживание ссылок – поиск реального объекта для ярлыков и OLE-связей по идентификатору. Дефрагментация – API для программ-дефрагментаторов.
Том (volume) – часть физического диска, содержащая структуру NTFS и обрабатываемая независимо от других томов. Соответствует понятию логического раздела диска, состоит из файлов, размещенных в кластерах.
Кластер (cluster) – единица размещения данных на томе, состоящая из нескольких секторов (2N секторов). Размер кластера назван кластерным фактором (cluster factor). Кластерам диска сопоставлены логические номера (Logical Cluster Numbers - LCN). Внутри файла используются виртуальные номера кластеров (Virtual Cluster Numbers - VCN), всегда начинающиеся с 0 и перечисляющие LCN. Сведения о файлах хранятся в главной таблице файлов (Master File Table - MFT), состоящей из записей размером 1КБ. Монтирование (mount) NTFS: - поиск адреса MFT (в загрузочном секторе тома) и загрузка таблицы ; - чтение файлов метаданных; - восстановление файловой системы.
Запись MFT задает соответствие между VCN и LCN и хранит все атрибуты файла. Файловая ссылка (file reference) – идентификатор файла в MFT.