За операционната система Windows се използват файлови. Microsoft Windows и файлови системи

Защо смартфонът не може да стартира програми от карта с памет? Как ext4 е фундаментално различен от ext3? Защо една флашка ще издържи по-дълго, ако я форматирате в NTFS, а не във FAT? Какъв е основният проблем с F2FS? Отговорите се крият в структурните характеристики на файловите системи. Ще говорим за тях.

Въведение

Файлови системиопределят как се съхраняват данните. Те определят какви ограничения ще срещне потребителят, колко бързи ще бъдат операциите за четене и запис и колко дълго устройството ще работи без повреди. Това важи особено за бюджетните SSD и техните по-малки братя - флашки. Познавайки тези функции, можете да извлечете максимума от всяка система и да оптимизирате използването й за конкретни задачи.

Трябва да избирате типа и параметрите на файловата система всеки път, когато трябва да направите нещо нетривиално. Например искате да ускорите най-често срещаните файлови операции. На ниво файлова система това може да се постигне различни начини: Индексирането ще осигури бързо търсене, а предварителното резервиране на безплатни блокове ще улесни презаписването на често променящи се файлове. Предварителна оптимизация на данните в оперативна паметще намали броя на необходимите I/O операции.

Такива свойства на съвременните файлови системи като мързеливо писане, дедупликация и други усъвършенствани алгоритми спомагат за увеличаване на периода на безпроблемна работа. Те са особено актуални за евтини SSD с TLC чипове памет, флашки и карти памет.

Има отделни оптимизации за различни нива на дискови масиви: например файловата система може да поддържа опростено дублиране на томове, незабавно моментално заснемане или динамично мащабиране, без да изваждате тома офлайн.

Черна кутия

Потребителите обикновено работят с файловата система, която се предлага по подразбиране от операционната система. Те рядко създават нови дискови дялове и още по-рядко се замислят за настройките си - те просто използват препоръчителните параметри или дори купуват предварително форматирани носители.

За феновете на Windows всичко е просто: NTFS на всички дискови дялове и FAT32 (или същия NTFS) на флаш устройства. Ако има NAS и използва някаква друга файлова система, тогава за повечето остава извън възприятието. Те просто се свързват с него по мрежата и изтеглят файлове, сякаш от черна кутия.

На мобилни джаджи с Android ext4 най-често се намира във вътрешната памет и FAT32 на microSD карти. Yabloko изобщо не ги интересува каква файлова система имат: HFS+, HFSX, APFS, WTFS... за тях има само красиви икони на папки и файлове, нарисувани от най-добрите дизайнери. Потребителите на Linux имат най-богатия избор, но можете да добавите поддръжка за чужди файлови системи както в Windows, така и в macOS - повече за това по-късно.

Общи корени

Създадени са над сто различни файлови системи, но малко повече от дузина могат да се считат за текущи. Въпреки че всички те бяха разработени за свои специфични приложения, много от тях в крайна сметка се оказаха свързани на концептуално ниво. Те са сходни, защото използват един и същ тип структура за представяне на (мета) данни - B-дървета („двудървета“).

Като всяка йерархична система, B-дървото започва с основен запис и след това се разклонява надолу до листови елементи - индивидуални записи на файлове и техните атрибути или „листа“. Основната цел на създаването на такава логическа структура беше да се ускори търсенето на обекти на файловата система в големи динамични масиви - като твърди дисковес капацитет от няколко терабайта или още по-внушителни RAID масиви.

B-дърветата изискват много по-малко дискови достъпи в сравнение с други видове балансирани дървета за извършване на същите операции. Това се постига благодарение на факта, че крайните обекти в B-дърветата са йерархично разположени на една и съща височина, а скоростта на всички операции е точно пропорционална на височината на дървото.

Подобно на други балансирани дървета, B-дърветата имат равни дължини на пътя от корена до всеки лист. Вместо да растат нагоре, те се разклоняват повече и стават по-широки: всички точки на разклонение в B-дърво съхраняват много препратки към дъщерни обекти, което ги прави лесни за намиране при по-малко извиквания. Големият брой указатели намалява броя на най-отнемащите време дискови операции - позициониране на главата при четене на произволни блокове.

Концепцията за B-дървета е формулирана през седемдесетте години и оттогава е претърпяла различни подобрения. Под една или друга форма е внедрен в NTFS, BFS, XFS, JFS, ReiserFS и много СУБД. Всички те са роднини по отношение на основните принципи на организация на данните. Разликите засягат детайли, често доста важни. Свързаните файлови системи също имат общ недостатък: всички те са създадени да работят специално с дискове дори преди появата на SSD.

Флаш паметта като двигател на прогреса

Твърдотелните устройства постепенно изместват дисковите устройства, но засега те са принудени да използват файлови системи, които са им чужди, предавани по наследство. Те са изградени върху масиви с флаш памет, чиито принципи на работа се различават от тези на дисковите устройства. По-специално, флаш паметта трябва да бъде изтрита, преди да бъде записана, операция, която NAND чиповете не могат да изпълнят на ниво отделна клетка. Възможно е само за големи блокове изцяло.

Това ограничение се дължи на факта, че в NAND паметта всички клетки са комбинирани в блокове, всеки от които има само една обща връзка към управляващата шина. Няма да навлизаме в подробности за организацията на страницата и да описваме пълната йерархия. Важен е самият принцип на групови операции с клетки и фактът, че размерите на блоковете с флаш памет обикновено са по-големи от адресираните блокове във всяка файлова система. Следователно всички адреси и команди за устройства с NAND флаш трябва да бъдат преведени през абстракционния слой FTL (Flash Translation Layer).

Съвместимостта с логиката на дисковите устройства и поддръжката на команди на техните собствени интерфейси се осигуряват от контролери на флаш памет. Обикновено FTL е внедрен в техния фърмуер, но може (частично) да бъде внедрен на хоста - например Plextor пише драйвери за своите SSD, които ускоряват записа.

Невъзможно е да се направи без FTL, тъй като дори записването на един бит в конкретна клетка задейства цяла поредица от операции: контролерът намира блока, съдържащ желаната клетка; блокът се чете напълно, записва се в кеша или в свободно място, след което се изтрива изцяло, след което се пренаписва обратно с необходимите промени.

Този подход напомня на ежедневието в армията: за да даде заповед на един войник, сержантът прави общ строй, извиква горкия от строя и заповядва на останалите да се разотидат. В сега рядката NOR памет организацията беше специални сили: всяка клетка се управляваше независимо (всеки транзистор имаше индивидуален контакт).

Задачите пред контролерите се увеличават, тъй като с всяко поколение флаш памет техническият процес на нейното производство намалява, за да се увеличи плътността и да се намалят разходите за съхранение на данни. Заедно с технологичните стандарти, очакваният експлоатационен живот на чиповете също намалява.

Модулите с едностепенни SLC клетки имаха деклариран ресурс от 100 хиляди цикъла на презапис и дори повече. Много от тях все още работят в стари флашки и CF карти. За корпоративния клас MLC (eMLC) ресурсът е деклариран в диапазона от 10 до 20 хиляди, докато за обикновения потребителски клас MLC се оценява на 3-5 хиляди. Памет от този тип активно се изтласква от още по-евтини TLC, чийто ресурс едва достига хиляда цикъла. Поддържането на живота на флаш паметта на приемливо ниво изисква софтуерни трикове и новите файлови системи се превръщат в един от тях.

Първоначално производителите приемат, че файловата система е маловажна. Самият контролер трябва да обслужва краткотраен масив от клетки на паметта от всякакъв тип, като разпределя натоварването между тях по оптимален начин. За драйвера на файловата система той симулира обикновен диск и сам извършва оптимизации на ниско ниво при всеки достъп. На практика обаче оптимизацията различни устройстваварира от магически до фиктивни.

В корпоративните SSD дискове вграденият контролер е малък компютър. Има огромен буфер на паметта (половин гигабайт или повече) и поддържа много техники за ефективност на данните, за да се избегнат ненужни цикли на презаписване. Чипът организира всички блокове в кеша, извършва лениви записи, извършва дедупликация в движение, резервира някои блокове и изчиства други във фонов режим. Цялата тази магия се случва напълно незабелязано от операционната система, програмите и потребителя. С SSD като този наистина няма значение коя файлова система се използва. Вътрешните оптимизации имат много по-голямо влияние върху производителността и ресурсите, отколкото външните.

Бюджетните SSD (и още повече флаш паметите) са оборудвани с много по-малко интелигентни контролери. Кешът в тях е ограничен или липсва, а съвременните сървърни технологии изобщо не се използват. Контролерите в картите с памет са толкова примитивни, че често се твърди, че изобщо не съществуват. Следователно, за евтини устройства с флаш памет, външните методи за балансиране на натоварването остават актуални - предимно чрез използване на специализирани файлови системи.

От JFFS към F2FS

Един от първите опити за написване на файлова система, която да вземе предвид принципите на организиране на флаш памет, беше JFFS - Journaling Flash File System. Първоначално тази разработка на шведската компания Axis Communications беше насочена към повишаване на ефективността на паметта на мрежовите устройства, които Axis произвежда през 90-те години. Първата версия на JFFS поддържаше само NOR памет, но вече във втората версия стана приятел с NAND.

В момента JFFS2 има ограничена употреба. Все още се използва главно в Linux дистрибуции за вградени системи. Може да се намери в рутери, IP камери, NAS и други обикновени потребители на Интернет на нещата. Като цяло навсякъде, където се изисква малко количество надеждна памет.

Допълнителен опит за разработване на JFFS2 беше LogFS, който съхранява inodes в отделен файл. Автори на тази идея са Йорн Енгел, служител на немското подразделение на IBM, и Роберт Мертенс, преподавател в университета в Оснабрюк. Източник LogFS е наличен в GitHub. Съдейки по факта, че последна промянанаправен е преди четири години, LogFS никога не е придобил популярност.

Но тези опити стимулират появата на друга специализирана файлова система - F2FS. Разработен е от Samsung Corporation, която представлява значителна част от флаш паметта, произвеждана в света. Samsung произвежда NAND Flash чипове за собствените си устройства и за други компании, а също така разработва SSD дискове с фундаментално нови интерфейси вместо старите дискови. Създаването на специализирана файлова система, оптимизирана за флаш памет, беше отдавна назряла необходимост от гледна точка на Samsung.

Преди четири години, през 2012 г., Samsung създаде F2FS (Flash Friendly File System). Идеята й беше добра, но изпълнението се оказа грубо. Ключовата задача при създаването на F2FS беше проста: да се намали броят на операциите за пренаписване на клетки и да се разпредели натоварването върху тях възможно най-равномерно. Това изисква извършване на операции върху множество клетки в рамките на един и същи блок едновременно, вместо да ги принуждавате една по една. Това означава, че това, което е необходимо, не е моментално пренаписване на съществуващи блокове при първото искане на ОС, а кеширане на команди и данни, добавяне на нови блокове към свободното пространство и забавено изтриване на клетки.

Днес поддръжката на F2FS вече е официално внедрена в Linux (и следователно в Android), но на практика все още не предоставя никакви специални предимства. Основната характеристика на тази файлова система (мързеливо пренаписване) доведе до преждевременни заключения за нейната ефективност. Старият трик за кеширане дори заблуди ранните версии на бенчмарковете, където F2FS демонстрира въображаемо предимство не с няколко процента (както се очакваше) или дори с няколко пъти, а с порядъци. Драйверът F2FS просто докладва завършването на операция, която контролерът току-що планира да направи. Въпреки това, ако реалното увеличение на производителността за F2FS е малко, тогава износването на клетките определено ще бъде по-малко, отколкото при използване на същия ext4. Тези оптимизации, които евтиният контролер не може да направи, ще бъдат извършени на нивото на самата файлова система.

Екстенти и растерни изображения

Засега F2FS се възприема като екзотика за маниаците. Дори в собствената си Смартфони Samsung ext4 все още се прилага. Мнозина го смятат за по-нататъшно развитие на ext3, но това не е съвсем вярно. Тук става въпрос повече за революция, отколкото за преодоляване на бариерата от 2 TB на файл и просто увеличаване на други количествени показатели.

Когато компютрите бяха големи и файловете бяха малки, адресирането не беше проблем. На всеки файл беше разпределен определен брой блокове, чиито адреси бяха въведени в таблицата за съответствие. Ето как работи файловата система ext3, която остава в експлоатация и до днес. Но в ext4 се появи фундаментално различен метод за адресиране - екстенти.

Екстентите могат да се разглеждат като разширения на inodes като дискретни набори от блокове, които се адресират изцяло като съседни последователности. Един екстент може да съдържа цял файл със среден размер, но за големи файлове е достатъчно да разпределите дузина или два екстента. Това е много по-ефективно от адресирането на стотици хиляди малки блокове от четири килобайта.

Самият механизъм за запис също е променен в ext4. Сега блоковете се разпределят незабавно в една заявка. И то не предварително, а непосредствено преди запис на данни на диск. Мързеливото многоблоково разпределение ви позволява да се отървете от ненужните операции, за които ext3 беше виновен: в него блоковете за нов файл бяха разпределени незабавно, дори ако той се побере изцяло в кеша и е планирано да бъде изтрит като временен.

Диета с ограничени мазнини

В допълнение към балансираните дървета и техните модификации има и други популярни логически структури. Има файлови системи с принципно различен тип организация - например линейна. Вероятно често използвате поне един от тях.

мистерия

Познайте гатанката: на дванадесет тя започна да наддава, на шестнадесет беше глупава дебеланка, а на тридесет и две стана дебела и остана проста. Коя е тя?

Точно така, това е история за файловата система FAT. Изискванията за съвместимост й осигуриха лоша наследственост. На дискетите беше 12 битов, на твърди дискове- първоначално беше 16-битов, но достигна до наши дни като 32-битов. Във всяка следваща версия броят на адресируемите блокове се увеличаваше, но нищо не се промени по същество.

Все още популярната файлова система FAT32 се появи преди двадесет години. Днес той все още е примитивен и не поддържа списъци за контрол на достъпа, дискови квоти, фонова компресия или други модерни технологииоптимизиране на обработката на данни.

Защо FAT32 е необходим в наши дни? Всичко все още е само за осигуряване на съвместимост. Производителите с право вярват, че FAT32 дял може да се чете от всяка операционна система. Ето защо те го създават на външни твърди дискове, USB флаш памети карти памет.

Как да освободите флаш паметта на вашия смартфон

microSD(HC) картите, използвани в смартфони, са форматирани във FAT32 по подразбиране. Това е основната пречка за инсталиране на приложения върху тях и прехвърляне на данни от вътрешната памет. За да го преодолеете, трябва да създадете дял на картата с ext3 или ext4. Всички файлови атрибути (включително собственик и права за достъп) могат да бъдат прехвърлени към него, така че всяко приложение може да работи така, сякаш е стартирано от вътрешна памет.

Windows не знае как да създаде повече от един дял на флаш устройства, но за това можете да стартирате Linux (поне във виртуална машина) или разширена помощна програма за работа с логическо разделяне - например MiniTool Partition Wizard Free. След откриване на допълнителен първичен дял с ext3/ext4 на картата, приложението Link2SD и подобни ще предложат много повече опции, отколкото в случай на един FAT32 дял.

Друг аргумент в полза на избора на FAT32 често се цитира като липсата на журналиране, което означава по-бързи операции за запис и по-малко износване на NAND флаш памет клетки. На практика използването на FAT32 води до обратното и поражда много други проблеми.

Флаш устройствата и картите с памет умират бързо поради факта, че всяка промяна във FAT32 причинява презаписване на същите сектори, където се намират две вериги от файлови таблици. Запазих цялата уеб страница и тя беше презаписана сто пъти - с всяко добавяне на друг малък GIF към флашката. Стартирахте ли преносим софтуер? Той създава временни файлове и постоянно ги променя, докато работи. Следователно е много по-добре да използвате NTFS на флаш устройства с неговата устойчива на отказ $MFT таблица. Малките файлове могат да се съхраняват директно в основната файлова таблица, а нейните разширения и копия се записват в различни области на флаш паметта. В допълнение, NTFS индексирането прави търсенето по-бързо.

ИНФО

За FAT32 и NTFS не са посочени теоретични ограничения за нивото на влагане, но на практика те са еднакви: само 7707 поддиректории могат да бъдат създадени в директория от първо ниво. Тези, които обичат да играят на матрьошки, ще го оценят.

Друг проблем, с който се сблъскват повечето потребители, е, че е невъзможно да се запише файл, по-голям от 4 GB на FAT32 дял. Причината е, че във FAT32 размерът на файла се описва от 32 бита в таблицата за разпределение на файлове, а 2^32 (минус едно, за да бъдем точни) е точно четири гига. Оказва се, че на прясно закупена флашка не може да се запише нито филм с нормално качество, нито DVD изображение.

Копирането на големи файлове не е толкова лошо: когато се опитате да направите това, грешката поне веднага се вижда. В други ситуации FAT32 действа като бомба със закъснител. Например, копирахте преносим софтуер на флаш устройство и в началото го използвате без проблеми. След дълго време една от програмите (например счетоводна или имейл), базата данни се раздува и... просто спира да се актуализира. Файлът не може да бъде презаписан, защото е достигнал ограничението от 4 GB.

По-малко очевиден проблем е, че във FAT32 датата на създаване на файл или директория може да бъде посочена с точност до две секунди. Това не е достатъчно за много криптографски приложения, които използват времеви отпечатъци. Ниската точност на атрибута дата е друга причина, поради която FAT32 не се счита за валидна файлова система от гледна точка на сигурността. Неговите слабости обаче могат да се използват и за ваши собствени цели. Например, ако копирате файлове от NTFS дял в том FAT32, те ще бъдат изчистени от всички метаданни, както и от наследени и специално зададени разрешения. FAT просто не ги поддържа.

exFAT

За разлика от FAT12/16/32, exFAT е разработен специално за USB Flash и големи (≥ 32 GB) карти с памет. Разширената FAT елиминира гореспоменатия недостатък на FAT32 - презаписване на едни и същи сектори с всяка промяна. Като 64-битова система, тя няма практически значителни ограничения за размера на един файл. Теоретично тя може да бъде с дължина 2^64 байта (16 EB) и карти с такъв размер няма да се появят скоро.

Друга фундаментална разлика между exFAT е поддръжката на списъци за контрол на достъпа (ACL). Това вече не е същата простотия от деветдесетте години, но затвореният характер на формата пречи на внедряването на exFAT. Поддръжката на ExFAT е напълно и законно внедрена само в Windows (започвайки от XP SP2) и OS X (започвайки от 10.6.5). В Linux и *BSD се поддържа или с ограничения, или не съвсем легално. Microsoft изисква лицензиране за използването на exFAT и има много правни противоречия в тази област.

Btrfs

Друг виден представител на файлови системи, базирани на B-дървета, се нарича Btrfs. Тази FS се появи през 2007 г. и първоначално беше създадена в Oracle с оглед на работа със SSD и RAID. Например, той може да бъде динамично мащабиран: създайте нови inodes директно в работещата система или разделете тома на подтомове, без да ги разпределяте свободно пространство.

Механизмът за копиране при запис, внедрен в Btrfs, и пълната интеграция с модула на ядрото Device mapper ви позволяват да правите почти моментални снимки чрез виртуални блокови устройства. Предварителната компресия (zlib или lzo) и дедупликацията ускоряват основните операции, като същевременно удължават живота на флаш паметта. Това е особено забележимо при работа с бази данни (постига се 2-4 пъти компресиране) и малки файлове (те се записват в подредени големи блокове и могат да се съхраняват директно в „листа“).

Btrfs също поддържа пълен режим на регистриране (данни и метаданни), проверка на обема без демонтиране и много други модерни функции. Btrfs кодът е публикуван под GPL лиценз. Тази файлова система се поддържа като стабилна в Linux от версия на ядрото 4.3.1.

Бордови дневници

Почти всички повече или по-малко модерни файлови системи (ext3/ext4, NTFS, HFSX, Btrfs и други) принадлежат към общата група на журналираните, тъй като съхраняват записи на направените промени в отделен дневник (дневник) и се проверяват спрямо него в случай на повреда по време на дискови операции. Въпреки това детайлността на регистриране и устойчивостта на грешки на тези файлови системи се различават.

Ext3 поддържа три режима на регистриране: с обратна връзка, организирана и цялостна сеч. Първият режим включва записване само на общи промени (метаданни), извършени асинхронно по отношение на промените в самите данни. Във втория режим се извършва същото записване на метаданни, но строго преди извършване на промени. Третият режим е еквивалентен на пълно регистриране (промени както в метаданните, така и в самите файлове).

Само последната опция гарантира целостта на данните. Останалите две само ускоряват откриването на грешки по време на сканирането и гарантират възстановяване на целостта на самата файлова система, но не и на съдържанието на файловете.

Журналирането в NTFS е подобно на втория режим на регистриране в ext3. В дневника се записват само промени в метаданните, а самите данни могат да бъдат загубени в случай на повреда. Този метод на регистриране в NTFS не е предназначен като начин за постигане на максимална надеждност, а само като компромис между производителност и устойчивост на грешки. Ето защо хората, които са свикнали да работят с напълно журналирани системи, смятат NTFS псевдо-журналиране.

Подходът, приложен в NTFS, е в някои отношения дори по-добър от стандартния в ext3. NTFS допълнително периодично създава контролни точки, за да гарантира, че всички преди това отложени дискови операции са завършени. Контролните точки нямат нищо общо с точките за възстановяване в \System Volume Information\ . Това са само записи в регистрационния файл на услугата.

Практиката показва, че такова частично NTFS журналиране в повечето случаи е достатъчно за безпроблемна работа. В края на краищата, дори при внезапно прекъсване на захранването, дисковите устройства не губят захранване моментално. Захранването и множеството кондензатори в самите устройства осигуряват само минималното количество енергия, което е достатъчно за завършване на текущата операция по запис. При съвременните SSD, с тяхната скорост и ефективност, същото количество енергия обикновено е достатъчно за извършване на чакащи операции. Опитът за преминаване към пълно регистриране би намалил значително скоростта на повечето операции.

Свързване на файлове на трети страни в Windows

Използването на файлови системи е ограничено от тяхната поддръжка на ниво ОС. Например Windows не разбира ext2/3/4 и HFS+, но понякога е необходимо да ги използвате. Това може да стане чрез добавяне на подходящия драйвер.

ВНИМАНИЕ

Повечето драйвери и добавки за поддръжка на файлови системи на трети страни имат своите ограничения и не винаги работят стабилно. Те могат да са в конфликт с други драйвери, антивируси и програми за виртуализация.

Отворен драйвер за четене и запис на ext2/3 дялове с частична поддръжка за ext4. IN последна версияподдържат се екстенти и дялове до 16 TB. LVM, списъците за контрол на достъпа и разширените атрибути не се поддържат.

Съществува безплатен плъгинЗа Total Commander. Поддържа четене на ext2/3/4 дялове.

coLinux е отворен и безплатен порт на ядрото на Linux. Заедно с 32-битов драйвер ви позволява да стартирате Linux Windows средаот 2000 до 7 без използване на технологии за виртуализация. Поддържа само 32-битови версии. Разработването на 64-битова модификация беше отменено. coLinux позволява, наред с други неща, да организира от Windows достъпкъм ext2/3/4 дялове. Подкрепата за проекта беше спряна през 2014 г.

Windows 10 може вече да има вградена поддръжка за конкретни Linux файлсистеми, то просто е скрито. Тези мисли са подсказани от драйвера на ниво ядро ​​Lxcore.sys и услугата LxssManager, която се зарежда като библиотека от процеса Svchost.exe. За повече информация относно това вижте доклада на Алекс Йонеску „The Linux Kernel Hidden Inside Windows 10“, който той даде на Black Hat 2016.

ExtFS за Windows е платен драйвер, произведен от Paragon. Работи на Windows 7 до 10 и поддържа достъп за четене/запис на томове ext2/3/4. Осигурява почти пълна поддръжка за ext4 на Windows.

HFS+ за Windows 10 е друг патентован драйвер, произведен от Paragon Software. Въпреки името, той работи във всички Windows версиизапочвайки с XP. Осигурява пълен достъп до файлови системи HFS+/HFSX на дискове с всякакво оформление (MBR/GPT).

WinBtrfs е ранна разработка на драйвера Btrfs за Windows. Вече във версия 0.6 той поддържа достъп както за четене, така и за запис на Btrfs томове. Може да обработва твърди и символни връзки, поддържа алтернативни потоци от данни, ACL, два вида компресия и асинхронен режим на четене/запис. Докато WinBtrfs не знае как да използва mkfs.btrfs, btrfs-balance и други помощни програми за поддържане на тази файлова система.

Възможности и ограничения на файловите системи: обобщена таблица

Файлова система	Максимален размер на обема	Ограничете размера на един файл	Дължина на правилното име на файл	Дължина на пълното име на файла (включително пътя от корена)	Ограничете броя на файловете и/или директориите	Точност на индикацията за дата на файл/директория	Права дос-ту-па	Твърди връзки	Символни връзки	Моментни снимки	Компресиране на данни във фонов режим	Криптиране на данни във фонов режим	Дядо-ple-ka-tion на данни
FAT16	2 GB в сектори от 512 байта или 4 GB в клъстери от 64 KB	2 GB	255 байта с LFN	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
FAT32	8 TB сектора по 2 KB всеки	4 GB (2^32 - 1 байт)	255 байта с LFN	до 32 поддиректории с CDS	65460	10 ms (създаване) / 2 s (промяна)	Не	Не	Не	Не	Не	Не	Не
exFAT	≈ 128 PB (2^32-1 клъстера от 2^25-1 байта) теоретично / 512 TB поради ограничения на трети страни	16 EB (2^64 - 1 байт)			2796202 в каталога	10 ms	ACL	Не	Не	Не	Не	Не	Не
NTFS	256 TB в клъстери от 64 KB или 16 TB в клъстери от 4 KB	16 TB (Win 7) / 256 TB (Win 8)	255 Unicode знака (UTF-16)	32 760 Unicode знака, до максимум 255 знака на елемент	2^32-1	100 ns	ACL	да	да	да	да	да	да
HFS+	8 EB (2^63 байта)	8 EB	255 Unicode знака (UTF-16)	не се ограничава отделно	2^32-1	1 сек	Unix, ACL	да	да	Не	да	да	Не
APFS	8 EB (2^63 байта)	8 EB	255 Unicode знака (UTF-16)	не се ограничава отделно	2^63	1 ns	Unix, ACL	да	да	да	да	да	да
Ext3	32 TB (теоретично) / 16 TB в 4 KB клъстери (поради ограниченията на програмите e2fs)	2 TB (теоретично) / 16 GB за по-стари програми	255 Unicode знака (UTF-16)	не се ограничава отделно	-	1 сек	Unix, ACL	да	да	Не	Не	Не	Не
Ext4	1 EB (теоретично) / 16 TB в 4 KB клъстери (поради ограниченията на програмите e2fs)	16 TB	255 Unicode знака (UTF-16)	не се ограничава отделно	4 милиарда	1 ns	POSIX	да	да	Не	Не	да	Не
F2FS	16 TB	3,94 TB	255 байта	не се ограничава отделно	-	1 ns	POSIX, ACL	да	да	Не	Не	да	Не
BTRFS	16 EB (2^64 - 1 байт)	16 EB	255 ASCII знака	2^17 байта	-	1 ns	POSIX, ACL	да	да	да	да	да	да

Файлова система- Част операционна система, който контролира разположението и достъпа до файлове и директории на диска.

Достъп– процедурата за установяване на комуникация с паметта и намиращите се в нея файлове за запис и четене на данни.

Файл- логически свързана колекция от данни или програми за поставяне в външна паметпосочената област е разпределена.

Файлът служи като счетоводна единица на информация в ОС. Всички действия с информация в ОС се извършват върху файлове: запис на диск, показване, въвеждане от клавиатурата, печат, четене на информация и др.

Следните параметри се използват за характеризиране на файла:

Пълно име;

Обем в байтове;

Дата на създаване;

Време на създаване;

Специални атрибути: R (само за четене) – само за четене, H (скрит) – скрит файл, S (Система) – системен файл, A (Архив) – архивиран файл.

Атрибутите са допълнителни параметри, които определят свойствата на файла. Операционната система ви позволява да ги контролирате и променяте; състоянието на атрибутите се взема предвид при извършване на автоматични операции с файлове. Предназначението на атрибутите е показано в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Атрибут	Предназначение
Само за четене	Ограничава възможността за работа с файла - забранява извършването на промени в него
Скрити	Сигнализира на операционната система, че този файлне трябва да се показва на екрана по време на файлови операции, предназначени да предпазват от случайно (умишлено или неволно) увреждане на файлове
Край на масата. 2.1
Система	Маркира файлове, които имат важни функции в работата на самата операционна система. Неговата отличителна чертаПроблемът е, че не може да се промени с помощта на операционната система. Като правило, повечето файлове, които имат задайте атрибут„Система“ също имат зададен атрибут „Скрит“.
Архивирано	Използван преди това за стартиране на програми Резервно копие. В момента не се използва

На диска файлът не изисква непрекъснато пространство за поставянето си, той може да заема свободни клъстери в различни части на диска. Клъстере минималната единица дисково пространство, което може да бъде разпределено за файл. Файлът може да заема или един клъстер, или няколко десетки
в зависимост от количеството информация, съдържаща се във файла. Размерът на клъстера (4K, 8K, 16K, 32 KB и т.н.) зависи от типа на файловата система (FAT, HPFS, NTFS) и капацитета на диска.

Файлова система FAT(File Allocation Table) е таблица за разпределение на файлове за DOS и Windows 9x, първоначално разработена за флопи дискове. Предимството на FAT е широкото му използване и поддръжка от повечето операционни системи. Има FAT16 и FAT32, които използват съответно 16 и 32 бита за адресиране, което води до адресиране на 2 16 и 2 32 клъстера. Файловата система FAT16 ви позволява да адресирате 2 16 = 65 536 клъстера. В резултат на това за логически диск с капацитет от 500 MB всеки клъстер заема 8 KB, а за диск от 1.0 GB размерът на клъстера става 16 KB. Следователно, когато съхранявате малък файл (по-малко от 1 KB), значителна част от клъстера няма да бъде използвана. Колкото по-голям е размерът на дяла харддиск, колкото по-голямо е минималното количество неделима памет, разпределена за файла, и толкова по-големи са загубите. Тези загуби са значително намалени, когато се използват по-ефективни файлови системи. HPFS файлова система(Високопроизводителна файлова система) ви позволява да преодолеете редица други недостатъци на FAT.

Например, когато използвате HPFS:

Скоростта на търсене на файл и работа с него се увеличава поради факта, че информацията за файла се намира до самия файл;

Елиминира фрагментирането на файлове, което намалява производителността на системата и износва дисковете.

Подобен ефект се постига при използване на файловата система NTFS (Windows NT). Файлова система NTFS(NT File System) - разработена от Microsoft, е развитие на файловата система HPFS. Поддържа дискове до 16 777 216 терабайта и съдържа две копия на MFT (Master File Table) със система за транзакции (заявки за промяна на данни) при запис на файлове на диск, което повишава надеждността. NTFS гарантира безопасността на данните в случай на копиране, преместване или изтриване на файлове или папки, дори ако възникне хардуерен срив или прекъсване на захранването.

Файловете могат да съхраняват различни видове и форми на представяне на информация: текстове, картини, чертежи, числа, програми, таблици и др. конкретни файловеопределени от техния формат. Под форматсе разбира като езиков елемент, който символично описва представянето на информация във файл.

Логическите устройства, на които се записват файлове, се наричат ​​операционна система A:, B:, C:, D: и т.н. Дисковете са организирани директории (папки)– директории с файлове, указващи местоположението им на диска. Директориите съхраняват пълни имена на файлове, както и характеристики като дата и час на създаване, размер в байтове и специални атрибути. Файловете се комбинират в директории според всяка обща характеристика, посочена от техния създател (по вид, принадлежност, цел, време на създаване и т.н.). Директории на ниски нива са вложени в директории на по-високи нива високи ниваи са за тях вложени. Тази структура на файловата система се нарича йерархичен. Най-високо ниво на йерархия – корендискова директория. Винаги има една основна директория (за Windows OS основната директория е Desktop), в която се намират директории (папки) и файлове. Всяка папка
от своя страна може да съдържа подпапки и файлове и т.н.

Има две състояния на папка: текущ (активен), в който работата на потребителя се извършва в текущото компютърно време, и пасивен, който в момента няма връзка с папката.

Функциите за поддръжка на файловата структура включват следните операции, които се извършват под контрола на операционната система:

Създаване на файлове и папки и присвояване на имена към тях;

Преименуване на файлове и папки;

Копиране и преместване на файлове между компютърни устройства и между папки на едно и също устройство;

Изтриване на файлове и папки;

Навигация през файловата структура с цел достъп до даден файл или папка;

Управление на файлови атрибути.

Според методите за именуване на файлове се прави разлика между „къси“ и „дълги“ имена. „Краткото“ име на файла се състои от две части: самото име и разширението на името. Действителното име на файла е с 8 знака, а разширението му е
3 знака. Името е отделено от разширението с точка. И името, и разширението могат да включват само буквено-цифрови знаци от латинската азбука. „Краткото“ име се формира съгласно правилата за формиране на имена на файлове на операционната система MS DOS. Разширението обикновено описва файловия формат, например:

Основният недостатък на „кратките“ имена е ниското им съдържание. Не винаги е възможно да се изразят характеристиките на даден файл с няколко знака, поради което с появата на операционната система Windows системи 95 беше въведена концепцията за „дълго“ име. Това име може да съдържа до 255 знака. „Дългото“ име може да съдържа всякакви знаци, с изключение на девет специални:

\ / : * ? " < > |

Разрешени са интервали и няколко точки в името. Разширението на името включва всички знаци след последната точка.

В йерархична структура от данни се дава адресът на файла маршрут (с достъп), водещ от върха на структурата към файла. Когато записвате път за достъп до файл, който преминава през система от подпапки, всички междинни папки се разделят със знака „\“ (обратна наклонена черта). Пълно име на файласъдържа името на диска, пътя за достъп и името на файла (пример е показан на фиг. 2.1).

От:\Моите документи\Current\Abstracts\Operating Systems.doc

Ориз. 2.1.Пълно име на файла

Свикнали сме с термини като „файл“ и „папка“ или „директория“. Но какъв е този механизъм, който управлява файловете, одитира ги и контролира движението им?

Образно, дисковата система за съхранение на файлове може да се сравни с огромен и хаотично подреден склад, в който постоянно се доставят нови стоки. Има управител на склад, който знае точно къде се намира всеки продукт и как да го достигне бързо. Такива мениджъри в системата за съхранение на файлове са .

Нека да разберем как работи файловата система, какви типове съществуват и да разгледаме основните операции с файловата система, които влияят на производителността на системата.

Как работи файловата система на Windows

Операционната система присвоява име на всеки файл, което, подобно на адрес, го идентифицира в системата. Този път е ред, в началото на който се посочва логическото устройство, на което се съхранява файлът, след което всички папки се показват последователно според степента на тяхното влагане.

Когато една програма изисква файл, тя изпраща заявка до операционната система, която се обработва от файловата система на Windows. Използвайки получения път, системата получава адреса на мястото за съхранение на файлове (физическо местоположение) и го предава на програмата, която е изпратила заявката.

По този начин файловата система има своя собствена база данни, която, от една страна, установява съответствие между физическия адрес на файла и неговия път, а от друга страна, съхранява допълнителни файлови атрибути, като размер, дата на създаване, файл права за достъп и други.

Във файловите системи FAT32 и NTFS такава база данни е главната файлова таблица (MFT).

Какво всъщност се случва, когато премествате, копирате и изтривате файлове?

Колкото и странно да изглежда, не всички операции с файлове и папки водят до физически промени на твърдия диск. Някои операции правят промени само в MFT, а самият файл остава на същото място.

Нека разгледаме по-подробно процеса на файловата система при извършване на основни операции с файлове. Това ще ни помогне да разберем как операционната система се задръства, защо зареждането на някои файлове отнема много време и какво трябва да се направи, за да се подобри производителността на операционната система.

1. Преместване на файл: Тази операция включва промяна на един път в друг. Следователно трябва да се промени само записът в основната файлова таблица, а самият файл не трябва да се премества физически. Остава на същото място без промяна.

2. Копирайте файл: Тази операция включва създаване на друга допълнителна реализация на файла на ново място. В този случай не само се създава запис в MFT, но и друго реално копие на файла се появява на ново място.

3. Изтриване на файл: В този случай файлът първо се поставя в кошчето. След извикване на функцията „Изпразване“ на кошчето, файловата система изтрива записа от MFT. В този случай файлът не се изтрива физически, а остава на първоначалното си място. И ще съществува, докато не бъде пренаписан. Тази функция трябва да се има предвид при изтриване на поверителни файлове: по-добре е да използвате специални програми за това.

Сега става ясно защо операцията по преместване е по-бърза от операцията по копиране. Повтарям, във втория случай, освен да правите промени в Главната файлова таблица, трябва да създадете и физическо копие на файла.

Какви типове файлови системи има?

1. FAT16 (Таблица за разпределение на файлове 16). Поддържа се наследената файлова система, която може да обработва само файлове, не по-големи от 2 GB твърди дисковес капацитет не повече от 4 GB и може да съхранява и обработва не повече от 65 636 файла. С развитието на технологиите и нарастващите нужди на потребителите тази файлова система беше заменена от NTFS.

2. FAT32. С нарастващия обем данни, съхранявани на носители за съхранение, беше разработена и въведена нова файлова система на Windows, която започна да поддържа файлове с размер до 4 GB и зададе максималния капацитет на твърдия диск на 8 TB. Като правило, в момента FAT32 се използва само на външни носители за съхранение.

3. NTFS (Нова технологична файлова система). Това е стандартна файлова система, инсталирана на всички съвременни компютри, работещи с операционна система Windows. Максималният размер на файла, обработван от тази файлова система, е 16 TB; Максималният поддържан размер на твърдия диск е 256 TB.

Допълнителна функция на NTFS е записването на нейните действия. Първоначално всички промени се въвеждат в специално обособено място и едва след това се записват във файловата таблица. Това помага за предотвратяване на загуба на данни, например поради прекъсване на захранването.

4. HSF+ (Йерархична файлова система+). Стандартна файлова система за работещи компютри MacOS система. Подобно на NTFS, той поддържа големи файлове и твърди дискове с капацитет от няколкостотин терабайта.

За да промените файловата система, ще трябва да форматирате дяла на твърдия диск. Обикновено тази операция включва пълно премахванецялата налична информация в този раздел.

как да разбера типа на файловата система?

Най-лесният начин: отворете “File Explorer” -> изберете дяла на твърдия диск, който ви интересува -> щракнете с десния бутон върху него -> в появилото се меню изберете “Properties” -> в прозореца, който се отваря, изберете “ раздел Общи“.

Поддръжка на файловата система на Windows

Трябва да се отбележи, че файловата система не поддържа „ред“ на твърдия диск. Windows OS е проектирана по такъв начин, че записва нови файлове в първата неразпределена клетка, на която се натъкне. Освен това, ако файлът не се побира изцяло в тази клетка, той се разделя на няколко части (фрагментиран). Съответно времето за достъп и отваряне на такъв файл се увеличава, което се отразява на цялостната производителност на системата.

За да предотвратите това и да „подредите нещата“ във файловата система, трябва редовно да дефрагментирате дяловете на твърдия диск.

За да направите това, отидете отново в свойствата на дяла на твърдия диск, който ви интересува (както е описано по-горе), отидете в раздела „Услуга“ и кликнете върху бутона „Дефрагментиране“.

В прозореца, който се отваря, можете да конфигурирате операцията за автоматично дефрагментиране на диска.

За да дефрагментирате себе си, изберете дяла на твърдия диск, щракнете върху бутона „Анализ на диска“ -> и след това върху „Дефрагментиране на диск“.

Изчакайте операцията да приключи и затворете прозореца.

Обща информация за файловите системи

Операционната система Windows 8 поддържа няколко файлови системи: NTFS, FAT и FAT32. Но може да работи само за NTFS, тоест може да се инсталира само на дял на твърдия диск, форматиран в дадена файлова система. Това се дължи на функциите и инструментите за сигурност, които са предоставени в NTFS, но липсват от предишното поколение файлови системи на Windows: FAT16И FAT32. След това ще разгледаме цялата линия файлови системи за Windows, за да разберем каква роля играят в работата на системата и как са се развили по време на разработката на Windows до Windows 8.

Предимства NTFSсе отнасят до почти всичко: производителност, надеждност и ефективност при работа с данни (файлове) на диск. По този начин една от основните цели на създаването NTFSбеше да осигури високоскоростно изпълнение на операции с файлове (копиране, четене, изтриване, писане), както и предоставяне на допълнителни възможности: компресиране на данни, възстановяване на повредени системни файлове на големи дискове и др.

Друга основна цел на творението NTFSимаше прилагане на повишени изисквания за сигурност, тъй като файловите системи ДЕБЕЛ, FAT32в това отношение те изобщо не бяха добри. Точно на NTFSможете да разрешите или откажете достъп до всеки файл или папка (ограничете правата за достъп).

Първо, нека разгледаме сравнителните характеристики на файловите системи, а след това ще разгледаме всяка от тях по-подробно. Сравненията за по-голяма яснота са представени в табличен вид.

Файлова система ДЕБЕЛТой просто не е подходящ за съвременни твърди дискове (поради ограничените си възможности). Относно FAT32, тогава все още може да се използва, но с известна резерва. Ако купувате HDD 1000 GB, тогава ще трябва да го разделите на поне няколко дяла. И ако ще правите видео монтаж, тогава ще ви е много трудно Максималният възможен размер на файла е 4 GB.

Файловата система няма всички тези недостатъци. NTFS. И така, без дори да навлизаме в подробности и особености на файловата система NTFS, можете да направите избор в негова полза.

Файл система	Настроики
	Обемни размери	Максимален размер на файла
ДЕБЕЛ	От 1,44 MB до 4 GB	2GB
FAT32	Теоретично са възможни обеми от 512 MB до 2 TB. Компресията не се поддържа на ниво файлова система	4 гигабайта
NTFS	Минималният препоръчителен размер е 1,44 MB, а максималният е 2 TB. Поддръжка за компресия на ниво файлова система за файлове, директории и томове.	Максималният размер е ограничен само от обема (теоретично - 264 байта минус 1 килобайт. Практически - 244 байта минус 64 килобайта)

Обща употреба FAT32може да бъде оправдано само в случаите, когато имате инсталирани няколко операционни системи на компютъра си и нито една от тях не поддържа NTFS. Но днес такива хора практически няма. Освен ако не искате да инсталирате антика като Windows 98.

Файлова система FAT

Файлова система ДЕБЕЛ(обикновено това означава ДЕБЕЛ 16) е разработен доста отдавна и е предназначен за работа с малки дискови и файлови обеми и проста структура на директория. Съкращение ДЕБЕЛозначава Таблица за разпределение на файлове(от англ. file placement table). Тази таблица се поставя в началото на тома, като се запазват два екземпляра от нея (за по-голяма стабилност).
Тази таблица се използва от операционната система за намиране на файл и определяне на физическото му местоположение на твърдия диск. Ако таблицата (и нейното копие) е повредена, операционната система не може да прочете файловете. Той просто не може да определи кой файл кой е, къде започва и къде свършва. В такива случаи се казва, че файловата система се е „сринала“.
Файлова система ДЕБЕЛпървоначално разработен от Microsoft за флопи дискове. Едва тогава започнаха да го използват за твърди дискове. Отначало беше така FAT12(за дискети и твърди дискове до 16 MB), а след това прерасна в FAT16, който беше пуснат в експлоатация с операционна система MS-DOS 3.0.

Файлова система FAT32

Започвайки с Windows 95 OSR2, Microsoft започва активно да използва FAT32- тридесет и две битова версия ДЕБЕЛ. Какво да се прави, технологичният прогрес не стои неподвижен и възможности ДЕБЕЛ 16явно не беше достатъчно.
В сравнение с нея FAT32започна да осигурява по-оптимален достъп до дискове, по-висока скорост на входно-изходните операции, както и поддръжка на големи файлови обеми (капацитет на диска до 2 TB).
IN FAT32прилагане на по-ефективни разходи дисково пространство(чрез използване на по-малки клъстери). Полза в сравнение с FAT16е около 10...15%. Тоест при използване FAT32На същия диск може да се запише 10...15% повече информация, отколкото при използване на FAT16.
Освен това трябва да се отбележи, че FAT32осигурява по-висока оперативна надеждност и по-бърза скорост на стартиране на програмата.
Това се дължи на две важни нововъведения:
възможност за преместване на основната директория и резервно копие ДЕБЕЛ(ако основното копие е повредено)

Възможност за съхраняване на резервно копие на системните данни.

Файлова система NTFS

Главна информация
Нито една версия на FAT не осигурява приемливо ниво на сигурност. Това, както и необходимостта от допълнителни файлови механизми (компресия, криптиране), доведе до необходимостта от създаване на принципно нова файлова система. И това стана файловата система NT (NTFS)
NTFS- от английски Нова технологична файлова система - нова технологична файлова система
Както вече споменахме, основното му предимство е сигурността: за файлове и папки NTFSМогат да се задават права за достъп (четене, писане и др.). Благодарение на това сигурността на данните и стабилността на системата са се увеличили значително. Присвояването на права за достъп ви позволява да забранявате/разрешавате на потребители и програми да извършват каквито и да било операции с файлове. Например, без достатъчно права, неоторизиран потребител няма да може да промени нито един файл. Или, отново, без достатъчно права, вирусът няма да може да повреди файла.
Освен това, NTFS, както бе споменато по-горе, осигурява по-добра производителност и възможност за работа с големи количества данни.

От Windows 2000 използваната версия е NTFS 5.0, който в допълнение към стандартните ви позволява да реализирате следните функции:

Криптиране на данни- тази функция се реализира от специална NTFS добавка, наречена Шифроваща файлова система(EFS)- криптираща файлова система. Благодарение на този механизъм криптираните данни могат да се четат само на компютъра, на който е извършено криптирането.
Дискови квоти- вече е възможно да зададете на потребителите конкретен (ограничен) размер на диска, който те могат да използват.
Ефективно съхранение на редки файлове. Има файлове, които съдържат голям брой последователни празни байтове. Файловата система NTFS ви позволява да оптимизирате тяхното съхранение.

Използване на регистъра на промените- позволява ви да записвате всички операции за достъп до файлове и томове.

И още една иновация на NTFS - точки за монтиране. С точките за монтиране можете да дефинирате различни несвързани папки и дори дискове в системата като едно устройство или папка. Това е от голямо значение за събирането на разнородна информация, намираща се в системата, на едно място.

■ И накрая, имайте предвид, че ако сте задали определени разрешения за файл под NTFS и след това го копирате на FAT дял, тогава всички негови права за достъп и други уникални атрибути, присъщи на NTFS, ще бъдат загубени. Така че внимавай.

 NTFS устройство. Основна таблица с MFT файлове.
Както всяка друга файлова система, NTFS разделя цялото използваемо пространство на клъстери- минималните блокове данни, на които са разделени файловете. NTFS поддържа почти всякакъв размер на клъстера - от 512 байта до 64 KB. Въпреки това, общоприетият стандарт е 4 KB клъстер. Той е този, който се използва по подразбиране. Принципът на съществуване на клъстери може да се илюстрира със следния пример.
Ако размерът на вашия клъстер е 4 KB (което е най-вероятно) и трябва да запишете файл с размер 5 KB, тогава за него всъщност ще бъдат разпределени 8 KB, тъй като не се побира в един клъстер и дисковото пространство е разпределени за файл само от клъстери.
За всеки NTFS диск има специален файл - MFT (Главна таблица за разпределение - основна файлова таблица). Този файл съдържа централизирана директория на всички файлове на диска. Когато се създаде файл, NTFS създава и попълва MFTсъответен запис, който съдържа информация за файлови атрибути, файлово съдържание, име на файл и др.

Освен това MFT, има още 15 специални файла (заедно с MFT - 16), които са недостъпни за операционната система и се наричат метафайлове. Имената на всички метафайловезапочнете със символ $ , Но стандартни средстваНе е възможно операционната система да ги види и изобщо да ги види. Следват примери за основните метафайлове:

SMFT- Самият MFT.
$MFTmirr- копие на първите 16 MFT записа, поставени в средата на диска (огледало).
$LogFile- поддържащ файл за регистриране.
$ Обем- сервизна информация: етикет на том, версия на файловата система и др.
$AttrDef- списък със стандартни атрибути на файлове на тома.
$. - главна директория.
$Bitmap- обемна карта на свободното пространство.
$Boot - зареждащ сектор(ако дялът е стартиращ).
$квота- файл, който записва потребителските права за използване на дисково пространство.
$ Upcase- файл-таблица на съответствие между главни и малки букви в имената на файловете на текущия том.
Това е необходимо главно защото в NTFS имената на файловете се изписват в кодировка Unicode, който се състои от 65 хиляди различни символа, търсенето на големи и малки еквиваленти на които е много нетривиално.

Що се отнася до принципа на организиране на данни на NTFS диск, той условно е разделен на две части. Първите 12% от диска са заделени за т.нар MFT зона- пространството, в което расте MFT метафайлът.
Не е възможно да се записват никакви потребителски данни в тази област. MFT зоната винаги се поддържа празна. Това се прави, така че най-важният обслужващ файл (MFT) да не се фрагментира, докато расте. Останалите 88% от диска са нормално пространство за съхранение на файлове.
Въпреки това, ако има липса на дисково пространство, самата MFT зона може да се свие (ако е възможно), така че няма да забележите никакъв дискомфорт. В този случай новите данни вече ще бъдат записани в предишната MFT зона.
Ако дисковото пространство впоследствие бъде освободено, MFT зоната ще се увеличи отново, но в дефрагментирана форма (т.е. не като единичен блок, а в няколко части на диска). В това няма нищо лошо, просто се смята, че системата е по-надеждна, когато MFT файлне е дефрагментиран. Освен това, когато MFT файлът не е дефрагментиран, цялата файлова система работи по-бързо. Съответно, колкото по-дефрагментиран е MFT файлът, толкова по-бавно работи файловата система.

Що се отнася до размера на MFT файла, той се изчислява приблизително на базата на 1 MB на 1000 файла.

Конвертирайте FAT32 дялове в NTFS без загуба на данни. преобразувайте полезност

Можете лесно да конвертирате съществуващ FAT32 дял в NTFS. За тази цел Windows 8, Windows 8.1 предоставя помощна програма за команден ред преобразувам

Неговите работни параметри са показани на екранната снимка

По този начин, за да конвертирате устройство D: в NTFS, в командна линиятрябва да въведете следната команда:

След това ще бъдете помолени да въведете етикета на тома, ако има такъв (етикетът на тома е посочен до името на устройството в прозореца Моя компютър. Той служи за по-подробна идентификация на дисковете и може да се използва или не. Например може да бъде Съхранение на файлове (Д:).
За да конвертирате флаш устройство, командата изглежда така:

конвертиране на e: /fs:ntfs /nosecurity /x

УПРАВЛЯВАЩ РОБОТ

s дисциплини

" Информатика и компютърни технологии“ на тема:

"ОПЕРАЦИОННА СИСТЕМА"

"Файлови системи"

1. Операционни системи

2. Файлови системи

3. Файлови системи и имена на файлове

Препратки

1. Операционни системи

Операционна система, OS (английски) опериращсистема) - основен комплекс компютърни програми, осигуряващи управление на компютърен хардуер, работа с файлове, въвеждане и извеждане на данни, както и изпълнение на приложни програми и помощни програми.

Когато включите компютъра си, операционната система се зарежда в паметта преди други програми и след това служи като платформа и среда за тяхната работа. В допълнение към горните функции, операционната система може да изпълнява и други, например предоставяне на потребителски интерфейс, мрежово взаимодействие и др. От 90-те години на миналия век най-често срещаните операционни системи за персонални компютрии сървърите са семейство OS Microsoft Windowsи Windows NT, Mac OS и Mac OS X, UNIX-клас системи и Unix-подобен(особено GNU/Linux).

Операционните системи могат да бъдат класифицирани по основна технология (подобна на [Unix] или подобна на Windows), тип лиценз ([собствена] или [отворен код]), дали в момента се разработва (наследен DOS или NextStep или модерен GNU/Linux и Windows) , за работни станции (DOS, Apple) или за сървъри (), [операционна система в реално време|ОС в реално време] и [вградена операционна система|вградена ОС] (, ), , или специализирани (управление на производството, обучение и др. .). Предназначение и основни характеристики на програмата MS EXCEL. Програмен интерфейс. Основни елементи на интерфейса. Понятие за електронна таблица, клетка, ред, колона, система за адресиране. Движение по полето на масата. Въвеждане на данни. Типове данни. Редактиране на съдържанието на клетка. Промяна на ширината и височината на клетка. Свойства на клетката (команда Format Cells).

2. Файлови системи

Всички съвременни операционни системи осигуряват създаването на файлова система, която е предназначена да съхранява данни на дискове и да осигурява достъп до тях.

Основните функции на файловата система могат да бъдат разделени на две групи:

Функции за работа с файлове (създаване, изтриване, преименуване на файлове и др.)

Функции за работа с данни, съхранявани във файлове (запис, четене, търсене на данни и др.)

Известно е, че файловете се използват за организиране и съхраняване на данни на компютърни носители. Файлът е поредица от произволен брой байтове, която има собствено уникално име или наименована област на машинен носител.

Структурирането на много файлове на компютърни носители се извършва с помощта на директории, в които се съхраняват атрибутите (параметри и подробности) на файловете. Една директория може да съдържа много поддиректории, което води до разклонени файлови структури на дискове. Организирането на файлове в дървовидна структура се нарича файлова система.

Принципът на организиране на файловата система е табличен. Данните за това къде на диска е записан файлът се съхраняват в таблицата за разпределение на файлове (FAT).

Тази таблица се намира в началото на тома. За да защитите тома, на него се съхраняват две копия на FAT. Ако първото копие на FAT е повредено дискови помощни програмиможе да използва второто копие за възстановяване на силата на звука.

FAT е подобен по дизайн на съдържанието на книга, тъй като операционната система го използва, за да намери файл и да определи клъстерите, които файлът заема на твърдия диск.

Най-малката физическа единица за съхранение на данни е сектор. Размерът на сектора е 512 байта. Тъй като размерът на FAT таблицата е ограничен, за дискове, по-големи от 32 MB, не е възможно да се осигури адресиране към всеки отделен сектор.

В тази връзка групите от сектори условно се обединяват в клъстери. Клъстерът е най-малката единица за адресиране на данни. Размерът на клъстера, за разлика от размера на сектора, не е фиксиран и зависи от капацитета на диска.

Първоначално 12-битова версия на FAT (наречена FAT12) се използва за дискети и малки твърди дискове (по-малко от 16 MB). След това MS-DOS представи 16-битова версия на FAT за по-големи устройства.

Операционните системи MS DOS, Win 95, Win NT реализират 16-битови полета в таблиците за разпределение на файлове. Файловата система FAT32 беше въведена в Windows 95 OSR2 и се поддържа в Windows 98 и Windows 2000.

FAT32 е подобрена версия на FAT, предназначена за използване на томове, по-големи от 2 GB.

FAT32 осигурява поддръжка за дискове с размер до 2 TB и по-ефективно използване на дисковото пространство. FAT32 използва по-малки клъстери, което позволява по-ефективно използване на дисковото пространство.

Windows XP използва FAT32 и NTFS. По-обещаваща посока в развитието на файловите системи беше преходът към NTFS (New Technology File System) с дълги имена на файлове и надеждна система за сигурност.

Размерът на NTFS дял не е ограничен. NTFS минимизира количеството дисково пространство, което се губи чрез запис на малки файлове в големи клъстери. В допълнение, NTFS ви позволява да спестите дисково пространство чрез компресиране на самия диск, отделни папкии файлове.

Според методите за именуване на файлове се прави разлика между „къси“ и „дълги“ имена.

Според конвенцията, възприета в MS-DOS, начинът за именуване на файлове на компютри IBM PC беше конвенцията 8.3, т.е. Името на файла се състои от две части: действителното име и разширението на името. Името на файла е с 8 знака, а разширението му - 3 знака.

Името е отделено от разширението с точка. И името, и разширението могат да включват само буквено-цифрови знаци от латинската азбука. Имената на файлове, написани съгласно конвенция 8.3, се считат за „кратки“.

С появата на операционната система Windows 95 беше въведена концепцията за „дълго" име. Такова име може да съдържа до 256 знака. Това е напълно достатъчно за създаване на смислени имена на файлове. „Дългото" име може да съдържа всякакви символи с изключение на девет специални знака: /: *?< > |.

Разрешени са интервали и няколко точки в името. Името на файла завършва с разширение от три знака. Разширението се използва за класифициране на файлове по тип.

Уникалността на името на файла се гарантира от факта, че пълното име на файла се счита за собственото име на файла заедно с пътя за достъп до него. Файлова пътеказапочва с името на устройството и включва всички имена на директории (папки), през които преминава. За разделител се използва знакът “” (обратна наклонена черта - обратна наклонена черта). Например: D: Документи и настройкиTVAMy documentslessons-tva роботи. txt Въпреки факта, че данните за местоположението на файловете се съхраняват в таблична структура, те се представят на потребителя под формата на йерархична структура - това е по-удобно за хората и операционната система се грижи за всички необходими трансформации .

Редовният файл е масив от байтове и може да се чете и записва, започвайки от произволен байт на файла. Ядрото не разпознава границите на записите в обикновените файлове, въпреки че много програми третират новия ред като нов ред, но други програми може да очакват други структури. Самият файл не съхранява системна информация за файла, но файловата система съхранява известна информация за собственика, разрешенията и използването на всеки файл.

Извикваният компонент име на файле низ с дължина до 255 знака. Тези имена се съхраняват в специален тип файл, наречен каталог. Извиква се информация за файл в директория запис в указателяи включва, в допълнение към името на файла, указател към самия файл. Записите в директорията могат да препращат към други директории, както и към обикновени файлове. Това създава йерархия от директории и файлове, която се нарича файлова система. файлова система;

Фигура 2-2. Малка файлова система

Една малка файлова система е показана на фигура 2-2. Директориите могат да съдържат поддиректории и няма ограничения за това колко дълбоко една директория може да бъде вложена в друга. За да поддържа целостта на файловата система, ядрото не позволява на процесите да пишат директно в директории. Файловата система може да съхранява не само обикновени файлове и директории, но и препратки към други обекти, като устройства и гнезда.

Файловата система образува дърво, чието начало е в главна директория, понякога наричан по име наклонена черта, което съответства на символа с единична наклонена черта (/). Основната директория съдържа файлове; в нашия пример на фигура 2.2, той съдържа vmunix, копие на изпълнимия обектен файл на ядрото. Той също така съдържа директории; в този пример съдържа директорията usr. Вътре в директорията usr е директорията bin, която съдържа основно изпълнимия обектен код на програми като ls и vi.

Процесът получава достъп до файла чрез указване пътпреди него, което е низ, състоящ се от няколко или никакви имена на файлове, разделени с наклонена черта (/). Ядрото свързва две директории с всеки процес, чрез които маршрутите към файловете могат да бъдат интерпретирани. Основна директорияпроцес е най-високата точка на файловата система, която процесът може да достигне; обикновено съответства на основната директория на цялата файлова система. Извиква се маршрут, започващ с наклонена черта абсолютен маршрут, и се интерпретира от ядрото, започвайки от основната директория на процеса.

Извиква се име на път, което не започва с наклонена черта относителен маршрут, и се тълкува спрямо текуща работна директорияпроцес. (Тази директория също се нарича накратко текуща директорияили работна директория) Самата текуща директория може да бъде идентифицирана директно по име точка, което съответства на една точка (). Име на файл точка-точка(.) обозначава родителската директория на текущата директория. Основната директория е предшественик на себе си.