Windows-käyttöjärjestelmässä käytetään tiedostopohjaisia. Microsoft Windows ja tiedostojärjestelmät

Miksi älypuhelin ei voi käynnistää ohjelmia muistikortilta? Miten ext4 eroaa pohjimmiltaan ext3:sta? Miksi flash-asema kestää pidempään, jos alustat sen NTFS-muodossa FATin sijaan? Mikä on F2FS:n suurin ongelma? Vastaukset löytyvät tiedostojärjestelmien rakenteellisista ominaisuuksista. Puhumme niistä.

Johdanto

Tiedostojärjestelmät määrittää kuinka tiedot tallennetaan. Ne määrittävät, mitä rajoituksia käyttäjä kohtaa, kuinka nopeasti luku- ja kirjoitustoiminnot ovat ja kuinka kauan asema toimii ilman vikoja. Tämä koskee erityisesti edullisia SSD-levyjä ja niiden nuorempia veljiä - flash-asemia. Kun tiedät nämä ominaisuudet, voit saada kaiken irti kaikista järjestelmistä ja optimoida sen käytön tiettyihin tehtäviin.

Sinun on valittava tiedostojärjestelmän tyyppi ja parametrit aina, kun sinun on tehtävä jotain ei-triviaalia. Haluat esimerkiksi nopeuttaa yleisimpiä tiedostotoimintoja. Tiedostojärjestelmätasolla tämä voidaan saavuttaa eri tavoilla: Indeksointi tarjoaa nopeat haut, ja ilmaisten lohkojen ennakkovaraus helpottaa usein vaihtuvien tiedostojen korvaamista. Alustava tietojen optimointi sisään RAM-muisti vähentää tarvittavien I/O-toimintojen määrää.

Sellaiset nykyaikaisten tiedostojärjestelmien ominaisuudet, kuten laiska kirjoittaminen, kopioinnin poistaminen ja muut edistyneet algoritmit, auttavat pidentämään ongelmattoman toiminnan aikaa. Ne ovat erityisen tärkeitä halvoille SSD-levyille, joissa on TLC-muistisiruja, flash-asemia ja muistikortteja.

Eri tasoisille levyryhmille on olemassa erillisiä optimointeja: esimerkiksi tiedostojärjestelmä voi tukea yksinkertaistettua äänenvoimakkuuden peilausta, välitöntä tilannekuvausta tai dynaamista skaalausta ottamatta taltiota offline-tilaan.

Musta laatikko

Käyttäjät käyttävät yleensä käyttöjärjestelmän oletusarvoisesti tarjoamaa tiedostojärjestelmää. He luovat harvoin uusia levyosioita ja ajattelevat vielä harvemmin asetuksiaan - he yksinkertaisesti käyttävät suositeltuja parametreja tai jopa ostavat valmiiksi alustettua mediaa.

Windows-faneille kaikki on yksinkertaista: NTFS kaikissa levyosioissa ja FAT32 (tai sama NTFS) flash-asemissa. Jos NAS on olemassa ja se käyttää jotain muuta tiedostojärjestelmää, se jää useimmille käsittämättömiksi. He vain muodostavat yhteyden siihen verkon kautta ja lataavat tiedostoja ikään kuin mustasta laatikosta.

Androidilla varustetuissa mobiililaitteessa ext4 löytyy useimmiten sisäisestä muistista ja FAT32 microSD-korteilta. Yabloko ei välitä yhtään millainen tiedostojärjestelmä heillä on: HFS+, HFSX, APFS, WTFS... heille on olemassa vain parhaiden suunnittelijoiden piirtämiä kauniita kansio- ja tiedostokuvakkeita. Linux-käyttäjillä on rikkain vaihtoehto, mutta voit lisätä tuen ei-natiivitiedostojärjestelmille sekä Windowsissa että macOS:ssä – siitä lisää myöhemmin.

Yhteiset juuret

Erilaisia ​​tiedostojärjestelmiä on luotu yli sata, mutta nykyaikaisina voidaan pitää hieman yli tusinaa. Vaikka ne kaikki kehitettiin omiin erityisiin sovelluksiinsa, monet liittyivät toisiinsa käsitteellisellä tasolla. Ne ovat samankaltaisia, koska ne käyttävät samantyyppistä (meta)datan esitysrakennetta - B-puita ("bi-trees").

Kuten mikä tahansa hierarkkinen järjestelmä, B-puu alkaa juuritietueella ja haarautuu sitten lehtielementteihin - tiedostojen ja niiden attribuuttien yksittäisiin tietueisiin eli "lehtiin". Tällaisen loogisen rakenteen luomisen päätarkoitus oli nopeuttaa tiedostojärjestelmäobjektien etsintää suurista dynaamisista taulukoista, kuten esim. Kovalevyt joiden kapasiteetti on useita teratavuja tai jopa vaikuttavampia RAID-ryhmiä.

B-puut vaativat paljon vähemmän levykäyttöä kuin muut tasapainotetut puut samojen toimintojen suorittamiseksi. Tämä saavutetaan sillä, että B-puiden lopulliset kohteet sijaitsevat hierarkkisesti samalla korkeudella ja kaikkien toimintojen nopeus on täsmälleen verrannollinen puun korkeuteen.

Kuten muillakin tasapainoisilla puilla, B-puilla on sama polkupituus juuresta mihin tahansa lehtiin. Sen sijaan, että ne kasvaisivat ylöspäin, ne haarautuvat enemmän ja kasvavat leveämmäksi: kaikki B-puun haarapisteet tallentavat monia viittauksia lapsiobjekteihin, joten ne on helppo löytää harvemmilla puheluilla. Suuri määrä osoittimia vähentää eniten aikaa vievien levytoimintojen määrää - pään paikannusta mielivaltaisia ​​lohkoja luettaessa.

B-puiden käsite muotoiltiin 70-luvulla, ja sitä on sittemmin paranneltu. Yhdessä muodossa se on toteutettu NTFS-, BFS-, XFS-, JFS-, ReiserFS- ja monissa DBMS-järjestelmissä. Kaikki he ovat sukulaisia ​​tiedon järjestämisen perusperiaatteiden kannalta. Erot koskevat yksityiskohtia, usein varsin tärkeitä. Aiheeseen liittyvillä tiedostojärjestelmillä on myös yhteinen haittapuoli: ne kaikki luotiin toimimaan erityisesti levyjen kanssa jo ennen SSD-levyjen tuloa.

Flash-muisti edistyksen moottorina

Solid-state-asemat ovat vähitellen korvaamassa levyasemia, mutta toistaiseksi ne joutuvat käyttämään niille vieraita tiedostojärjestelmiä, jotka periytyvät perinnöllisesti. Ne on rakennettu flash-muistiryhmille, joiden toimintaperiaatteet eroavat levylaitteiden toimintaperiaatteista. Erityisesti flash-muisti on tyhjennettävä ennen kirjoittamista, toiminto, jota NAND-sirut eivät voi suorittaa yksittäisten solujen tasolla. Se on mahdollista vain suurille lohkoille kokonaan.

Tämä rajoitus johtuu siitä, että NAND-muistissa kaikki solut on yhdistetty lohkoiksi, joista jokaisella on vain yksi yhteinen yhteys ohjausväylään. Emme mene sivun organisaation yksityiskohtiin ja kuvaa koko hierarkiaa. Tärkeää on itse solujen ryhmätoimintojen periaate ja se, että flash-muistilohkojen koot ovat yleensä suurempia kuin missä tahansa tiedostojärjestelmässä osoitetut lohkot. Siksi kaikki NAND-flash-asemien osoitteet ja komennot on käännettävä FTL (Flash Translation Layer) -abstraktiokerroksen kautta.

Flash-muistiohjaimet tarjoavat yhteensopivuuden levylaitteiden logiikan kanssa ja tuen niiden alkuperäisten liitäntöjen komentoille. Tyypillisesti FTL on toteutettu heidän laiteohjelmistossaan, mutta se voidaan (osittain) toteuttaa isännässä - esimerkiksi Plextor kirjoittaa SSD-levyilleen ajurit, jotka nopeuttavat kirjoittamista.

Se on mahdotonta ilman FTL:ää, koska jopa yhden bitin kirjoittaminen tiettyyn soluun laukaisee koko sarjan operaatioita: ohjain löytää halutun solun sisältävän lohkon; lohko luetaan kokonaan, kirjoitetaan välimuistiin tai vapaaseen tilaan, poistetaan sitten kokonaan, minkä jälkeen se kirjoitetaan takaisin tarvittavilla muutoksilla.

Tämä lähestymistapa muistuttaa armeijan arkea: antaakseen käskyn yhdelle sotilaalle kersantti muodostaa yleismuodostelman, kutsuu köyhän joukosta ja käskee loput hajottamaan. Harvinaisessa NOR-muistissa organisaatio oli erikoisjoukkoja: jokaista solua ohjattiin itsenäisesti (jokaisella transistorilla oli oma kontakti).

Ohjainten tehtävät lisääntyvät, koska jokaisen flash-muistin sukupolven myötä sen tuotannon tekninen prosessi vähenee tiheyden lisäämiseksi ja tietojen tallennuskustannusten alentamiseksi. Teknisten standardien myötä myös hakkeen arvioitu käyttöikä lyhenee.

Yksitasoisilla SLC-soluilla varustetuilla moduuleilla oli ilmoitettu resurssi 100 tuhatta uudelleenkirjoitusjaksoa ja vielä enemmän. Monet niistä toimivat edelleen vanhoissa flash-asemissa ja CF-korteissa. Yritysluokan MLC:lle (eMLC) resurssi ilmoitettiin välillä 10-20 tuhatta, kun taas tavallisen kuluttajaluokan MLC:n arvoksi on arvioitu 3-5 tuhatta. Tämän tyyppistä muistia puristaa aktiivisesti vielä halvempi TLC, jonka resurssit tuskin saavuttavat tuhatta sykliä. Flash-muistin elinkaaren pitäminen hyväksyttävällä tasolla vaatii ohjelmistotemppuja, ja uusia tiedostojärjestelmiä on tulossa yksi niistä.

Aluksi valmistajat olettivat, että tiedostojärjestelmä ei ollut tärkeä. Itse ohjaimen on palveltava lyhytikäistä joukkoa minkä tahansa tyyppisiä muistisoluja jakaen kuormituksen niiden välillä optimaalisella tavalla. Tiedostojärjestelmän ajurissa se simuloi tavallista levyä ja itse suorittaa matalan tason optimointeja kaikille yhteyksille. Käytännössä kuitenkin optimointi erilaisia ​​laitteita vaihtelee maagisesta fiktiiviseen.

Yritysten SSD-levyissä sisäänrakennettu ohjain on pieni tietokone. Siinä on valtava muistipuskuri (puoli gigatavua tai enemmän) ja se tukee monia datatehokkuustekniikoita tarpeettomien uudelleenkirjoitusjaksojen välttämiseksi. Siru järjestää kaikki välimuistin lohkot, suorittaa laiskoja kirjoituksia, suorittaa on-the-fly deduplikoinnin, varaa osan lohkoista ja tyhjentää toiset taustalla. Kaikki tämä taika tapahtuu täysin huomaamatta käyttöjärjestelmälle, ohjelmille ja käyttäjälle. Tällaisella SSD-levyllä ei todellakaan ole väliä, mitä tiedostojärjestelmää käytetään. Sisäisillä optimoinnilla on paljon suurempi vaikutus suorituskykyyn ja resursseihin kuin ulkoisilla optimoinnilla.

Budjetti-SSD-levyt (ja vielä enemmän flash-asemat) on varustettu paljon vähemmän älykkäillä ohjaimilla. Niiden välimuisti on rajoitettu tai puuttuu, eikä kehittyneitä palvelintekniikoita käytetä ollenkaan. Muistikorttien ohjaimet ovat niin primitiivisiä, että usein väitetään, ettei niitä ole ollenkaan. Siksi halvoille laitteille, joissa on flash-muisti, ulkoiset kuormituksen tasapainotusmenetelmät ovat edelleen merkityksellisiä - pääasiassa erikoistuneita tiedostojärjestelmiä käyttämällä.

JFFS:stä F2FS:ään

Yksi ensimmäisistä yrityksistä kirjoittaa tiedostojärjestelmä, joka ottaisi huomioon flash-muistin järjestämisen periaatteet, oli JFFS - Journaling Flash File System. Aluksi tämä ruotsalaisen Axis Communications -yhtiön kehitystyö tähtää Axisin 1990-luvulla tuottamien verkkolaitteiden muistin tehokkuuden lisäämiseen. JFFS:n ensimmäinen versio tuki vain NOR-muistia, mutta jo toisessa versiossa se ystävystyi NANDin kanssa.

Tällä hetkellä JFFS2:lla on rajoitettu käyttö. Sitä käytetään edelleen pääasiassa sulautettujen järjestelmien Linux-jakeluissa. Se löytyy reitittimistä, IP-kameroista, NAS:ista ja muista esineiden internetin vakituisista käyttäjistä. Yleensä aina, kun tarvitaan pieni määrä luotettavaa muistia.

Toinen yritys kehittää JFFS2:ta oli LogFS, joka tallensi inodeja erilliseen tiedostoon. Tämän idean kirjoittajat ovat IBM:n saksalaisen divisioonan työntekijä Jorn Engel ja Osnabrückin yliopiston opettaja Robert Mertens. Lähde LogFS on saatavilla GitHubissa. Siitä päätellen viimeinen mahdollisuus se tehtiin neljä vuotta sitten, LogFS ei koskaan saavuttanut suosiota.

Mutta nämä yritykset saivat aikaan toisen erikoistuneen tiedostojärjestelmän - F2FS:n. Sen on kehittänyt Samsung Corporation, jonka osuus maailmassa tuotetusta flash-muistista on huomattava. Samsung valmistaa NAND Flash -siruja omille laitteilleen ja muille yrityksille sekä kehittää SSD-levyjä, joissa on täysin uusia rajapintoja vanhojen levyliitäntöjen sijaan. Erityisen flash-muistille optimoidun tiedostojärjestelmän luominen oli Samsungin näkökulmasta kauan odotettu välttämättömyys.

Neljä vuotta sitten, vuonna 2012, Samsung loi F2FS:n (Flash Friendly File System). Hänen ideansa oli hyvä, mutta toteutus osoittautui karkeaksi. Keskeinen tehtävä F2FS:ää luotaessa oli yksinkertainen: vähentää solujen uudelleenkirjoitustoimintojen määrää ja jakaa niiden kuormitus mahdollisimman tasaisesti. Tämä edellyttää toimintojen suorittamista useille soluille samassa lohkossa samanaikaisesti sen sijaan, että niitä pakotettaisiin yksi kerrallaan. Tämä tarkoittaa, että ei tarvita olemassa olevien lohkojen välitöntä uudelleenkirjoittamista käyttöjärjestelmän ensimmäisestä pyynnöstä, vaan komentojen ja tietojen välimuistiin tallentamista, uusien lohkojen lisäämistä vapaaseen tilaan ja solujen viivästettyä poistamista.

Nykyään F2FS-tuki on jo virallisesti otettu käyttöön Linuxissa (ja siten Androidissa), mutta käytännössä se ei vielä tarjoa erityisiä etuja. Tämän tiedostojärjestelmän pääominaisuus (laiska uudelleenkirjoitus) johti ennenaikaisiin päätelmiin sen tehokkuudesta. Vanha välimuistitemppu huijasi jopa vertailuarvojen varhaiset versiot, joissa F2FS osoitti kuvitteellista etua ei muutaman prosentin (kuten odotettiin) tai jopa useaan kertaan, vaan suuruusluokkaa. F2FS-ajuri vain ilmoitti ohjaimen juuri suunnitteleman toimenpiteen valmistumisesta. Kuitenkin, jos todellinen suorituskyvyn lisäys F2FS:lle on pieni, kennojen kuluminen on varmasti pienempi kuin käytettäessä samaa ext4:ää. Ne optimoinnit, joita halpa ohjain ei voi tehdä, suoritetaan itse tiedostojärjestelmän tasolla.

Laajuudet ja bittikartat

Toistaiseksi F2FS:ää pidetään eksoottisena nörteille. Jopa omassasi Samsungin älypuhelimet ext4 on edelleen voimassa. Monet pitävät sitä ext3:n jatkokehityksenä, mutta tämä ei ole täysin totta. Tässä on enemmän kyse vallankumouksesta kuin 2 TB:n tiedostokohtaisen esteen rikkomisesta ja muiden määrällisten indikaattoreiden lisäämisestä.

Kun tietokoneet olivat suuria ja tiedostot pieniä, osoitus ei ollut ongelma. Jokaiselle tiedostolle oli varattu tietty määrä lohkoja, joiden osoitteet syötettiin vastaavuustaulukkoon. Näin toimi ext3-tiedostojärjestelmä, joka on käytössä tähän päivään asti. Mutta ext4:ssä ilmestyi olennaisesti erilainen osoitusmenetelmä - laajuudet.

Laajuudet voidaan ajatella inodien laajennuksina erillisinä lohkojoukkoina, jotka on osoitettu kokonaan vierekkäisinä sekvensseinä. Yksi laajuus voi sisältää kokonaisen keskikokoisen tiedoston, mutta suurille tiedostoille riittää tusina tai kaksi laajuutta. Tämä on paljon tehokkaampaa kuin satojen tuhansien neljän kilotavun pienten lohkojen käsitteleminen.

Itse tallennusmekanismi on myös muuttunut ext4:ssä. Nyt lohkot jaetaan välittömästi yhdessä pyynnöstä. Eikä etukäteen, vaan välittömästi ennen tietojen kirjoittamista levylle. Laiska monen lohkon allokointi antaa sinun päästä eroon tarpeettomista toiminnoista, joihin ext3 syyllistyi: siinä lohkot uudelle tiedostolle allokoitiin välittömästi, vaikka se mahtuisi kokonaan välimuistiin ja se oli tarkoitus poistaa väliaikaisena.

Rasvarajoitettu ruokavalio

Tasapainotettujen puiden ja niiden muunnelmien lisäksi on olemassa muita suosittuja loogisia rakenteita. On olemassa tiedostojärjestelmiä, joiden organisaatio on täysin erilainen - esimerkiksi lineaarinen. Käytät luultavasti vähintään yhtä niistä usein.

Mysteeri

Arvaa arvoitus: 12-vuotiaana hän alkoi lihoa, kuudentoista vuotiaana hän oli tyhmä lihava ja 32-vuotiaana hän lihavoi ja pysyi yksinkertaisena. Kuka hän on?

Aivan oikein, tämä on tarina FAT-tiedostojärjestelmästä. Yhteensopivuusvaatimukset aiheuttivat hänelle huonon perinnöllisyyden. Levykkeillä se oli 12-bittinen, päällä Kovalevyt- Aluksi se oli 16-bittinen, mutta se on saavuttanut nykypäivän 32-bittisenä. Jokaisessa myöhemmässä versiossa osoitettavien lohkojen määrä kasvoi, mutta mikään ei muuttunut oleellisesti.

Edelleen suosittu FAT32-tiedostojärjestelmä ilmestyi kaksikymmentä vuotta sitten. Nykyään se on edelleen primitiivinen eikä tue pääsynhallintaluetteloita, levykiintiöitä, taustapakkausta tai muita nykyaikaiset tekniikat tietojenkäsittelyn optimointi.

Miksi FAT32:ta tarvitaan nykyään? Kaikki on edelleen vain yhteensopivuuden varmistamiseksi. Valmistajat uskovat perustellusti, että mikä tahansa käyttöjärjestelmä pystyy lukemaan FAT32-osion. Siksi he luovat sen ulkoisille kiintolevyille, USB Flash ja muistikortit.

Kuinka vapauttaa älypuhelimen flash-muisti

Älypuhelimissa käytettävät microSD(HC)-kortit on oletusarvoisesti alustettu FAT32-muotoon. Tämä on suurin este sovellusten asentamiselle niihin ja tietojen siirtämiselle sisäisestä muistista. Voit voittaa sen luomalla kortille osion ext3:lla tai ext4:llä. Kaikki tiedostoattribuutit (mukaan lukien omistaja- ja käyttöoikeudet) voidaan siirtää siihen, joten mikä tahansa sovellus voi toimia ikään kuin se olisi käynnistetty sisäisestä muistista.

Windows ei osaa luoda useamman kuin yhden osion flash-asemille, mutta tätä varten voit käyttää Linuxia (ainakin virtuaalikoneessa) tai kehittynyttä apuohjelmaa loogisen osioinnin kanssa työskentelemiseen - esimerkiksi MiniTool Partition Wizard Free. Link2SD-sovellus ja vastaavat sovellukset tarjoavat paljon enemmän vaihtoehtoja kuin yksittäinen FAT32-osio.

Toinen argumentti FAT32:n valinnan puolesta mainitaan usein sen kirjaamisen puutteena, mikä tarkoittaa nopeampaa kirjoitustoimintoa ja vähemmän NAND Flash -muistisolujen kulumista. Käytännössä FAT32:n käyttö johtaa päinvastaiseen ja aiheuttaa monia muita ongelmia.

Flash-asemat ja muistikortit kuolevat nopeasti, koska kaikki muutokset FAT32:ssa aiheuttavat samojen sektoreiden ylikirjoituksen, joissa kaksi tiedostotaulukkoketjua sijaitsevat. Tallensin koko verkkosivun, ja se kirjoitettiin päälle sata kertaa - jokaisella lisäyksellä flash-asemaan toinen pieni GIF. Oletko käynnistänyt kannettavan ohjelmiston? Se luo väliaikaisia ​​tiedostoja ja muuttaa niitä jatkuvasti käytön aikana. Siksi on paljon parempi käyttää NTFS:ää flash-asemissa sen vikasietoisen $MFT-taulukon kanssa. Pienet tiedostot voidaan tallentaa suoraan päätiedostotaulukkoon, ja sen laajennukset ja kopiot kirjoitetaan flash-muistin eri alueille. Lisäksi NTFS-indeksointi nopeuttaa hakua.

TIEDOT

FAT32:lle ja NTFS:lle ei ole määritelty teoreettisia rajoituksia sisäkkäisyyden tasolle, mutta käytännössä ne ovat samat: ensimmäisen tason hakemistoon voidaan luoda vain 7707 alihakemistoa. Ne, jotka haluavat leikkiä matryoshka-nukkeja, arvostavat sitä.

Toinen ongelma, jonka useimmat käyttäjät kohtaavat, on se, että on mahdotonta kirjoittaa FAT32-osioon yli 4 Gt:n tiedostoa. Syynä on se, että FAT32:ssa tiedostokokoa kuvaa 32 bittiä tiedostonjakotaulukossa ja 2^32 (tarkemmin sanottuna miinus yksi) on tasan neljä keikkaa. Osoittautuu, että vastikään ostetulle flash-asemalle ei voi kirjoittaa normaalilaatuista elokuvaa tai DVD-kuvaa.

Suurten tiedostojen kopioiminen ei ole niin paha asia: kun yrität tehdä niin, virhe näkyy ainakin välittömästi. Muissa tilanteissa FAT32 toimii aikapommina. Esimerkiksi kopioit kannettavan ohjelmiston flash-asemalle ja käytät sitä aluksi ongelmitta. Pitkän ajan kuluttua yksi ohjelmista (esimerkiksi kirjanpito tai sähköposti) turpoaa tietokannasta ja... se yksinkertaisesti lopettaa päivittämisen. Tiedostoa ei voi korvata, koska se on saavuttanut 4 Gt:n rajan.

Vähemmän ilmeinen ongelma on, että FAT32:ssa tiedoston tai hakemiston luontipäivämäärä voidaan määrittää kahden sekunnin sisällä. Tämä ei riitä monille aikaleimoja käyttäville salaussovelluksille. Date-attribuutin alhainen tarkkuus on toinen syy, miksi FAT32:ta ei pidetä kelvollisena tiedostojärjestelmänä turvallisuuden näkökulmasta. Sen heikkouksia voi kuitenkin käyttää myös omiin tarkoituksiin. Jos esimerkiksi kopioit tiedostoja NTFS-osiolta FAT32-taltioon, niistä poistetaan kaikki metatiedot sekä perityt ja erityisesti määritetyt käyttöoikeudet. FAT ei yksinkertaisesti tue niitä.

exFAT

Toisin kuin FAT12/16/32, exFAT on kehitetty erityisesti USB Flash -muistille ja suurille (≥ 32 Gt) muistikorteille. Laajennettu FAT eliminoi edellä mainitun FAT32:n haitan - samojen sektoreiden päällekirjoituksen mahdollisilla muutoksilla. 64-bittisenä järjestelmänä sillä ei ole käytännössä merkittäviä rajoituksia yksittäisen tiedoston koolle. Teoriassa se voi olla 2^64 tavua (16 EB) pitkä, eikä tämän kokoisia kortteja ilmesty pian.

Toinen perustavanlaatuinen ero exFATin välillä on sen tuki pääsynhallintaluetteloille (ACL). Tämä ei ole enää sama yksinkertaisuus 1990-luvulta, mutta muodon suljettu luonne estää exFATin toteuttamisen. ExFAT-tuki on täysin ja laillisesti toteutettu vain Windowsissa (alkaen XP SP2:sta) ja OS X:ssä (alkaen versiosta 10.6.5). Linuxissa ja *BSD:ssä sitä tuetaan joko rajoituksin tai ei aivan laillisesti. Microsoft vaatii lisensoinnin exFATin käyttöön, ja tällä alalla on paljon oikeudellisia kiistoja.

Btrfs

Toinen B-puihin perustuvien tiedostojärjestelmien näkyvä edustaja on nimeltään Btrfs. Tämä FS ilmestyi vuonna 2007, ja se luotiin alun perin Oraclessa SSD- ja RAID-levyjen kanssa työskentelyä varten. Sitä voidaan esimerkiksi skaalata dynaamisesti: luoda uusia inodeja suoraan käynnissä olevaan järjestelmään tai jakaa volyymi alivolyymeihin varaamatta niitä Vapaa tila.

Btrfs:ssä toteutettu kopiointi-kirjoitusmekanismi ja täydellinen integraatio Device Mapper -ytimen moduuliin mahdollistavat lähes välittömien tilannekuvien ottamisen virtuaalisten lohkolaitteiden läpi. Esipakkaus (zlib tai lzo) ja kopioinnin poistaminen nopeuttavat perustoimintoja ja pidentää samalla flash-muistin käyttöikää. Tämä on erityisen havaittavissa työskenneltäessä tietokantojen (2-4-kertainen pakkaus saavutetaan) ja pienten tiedostojen (ne kirjoitetaan järjestyksessä suuriin lohkoihin ja ne voidaan tallentaa suoraan "lehtiin") kanssa.

Btrfs tukee myös täyttä lokitilaa (tiedot ja metatiedot), äänenvoimakkuuden tarkistusta ilman irrottamista ja monia muita nykyaikaisia ​​ominaisuuksia. Btrfs-koodi on julkaistu GPL-lisenssillä. Tätä tiedostojärjestelmää on tuettu vakaana Linuxissa ytimen versiosta 4.3.1 lähtien.

Lokikirjat

Lähes kaikki enemmän tai vähemmän nykyaikaiset tiedostojärjestelmät (ext3/ext4, NTFS, HFSX, Btrfs ja muut) kuuluvat yleiseen päiväkirjattujen tiedostojen ryhmään, koska ne pitävät kirjaa tehdyistä muutoksista erillisessä lokissa (päiväkirjassa) ja niitä tarkistetaan vikatapaus levytoimintojen aikana. Näiden tiedostojärjestelmien kirjaamisen tarkkuus ja vikasietoisuus ovat kuitenkin erilaisia.

Ext3 tukee kolmea kirjaustilaa: kanssa palautetta, järjestetty ja täydellinen kirjaus. Ensimmäisessä tilassa tallennetaan vain yleiset muutokset (metadata), jotka suoritetaan asynkronisesti suhteessa itse tietoihin tapahtuviin muutoksiin. Toisessa tilassa suoritetaan sama metatietojen tallennus, mutta tarkasti ennen muutosten tekemistä. Kolmas tila vastaa täydellistä kirjaamista (muutoksia sekä metatiedoissa että itse tiedostoissa).

Vain viimeinen vaihtoehto varmistaa tietojen eheyden. Loput kaksi vain nopeuttavat virheiden havaitsemista tarkistuksen aikana ja takaavat itse tiedostojärjestelmän eheyden palauttamisen, mutta eivät tiedostojen sisältöä.

Päiväkirjaus NTFS:ssä on samanlainen kuin ext3:n toinen lokitila. Vain metatietojen muutokset kirjataan lokiin, ja itse tiedot voivat kadota vian sattuessa. Tätä kirjausmenetelmää NTFS:ssä ei ole tarkoitettu maksimaalisen luotettavuuden saavuttamiseksi, vaan vain kompromissiksi suorituskyvyn ja vikasietoisuuden välillä. Tästä syystä ihmiset, jotka ovat tottuneet työskentelemään täysin päiväkirjattujen järjestelmien kanssa, pitävät NTFS-pseudojournalointia.

NTFS:ssä toteutettu lähestymistapa on jollain tapaa jopa parempi kuin ext3:n oletusarvo. Lisäksi NTFS luo säännöllisesti tarkistuspisteitä varmistaakseen, että kaikki aiemmin lykätyt levytoiminnot on suoritettu. Tarkistuspisteillä ei ole mitään tekemistä \System Volume Information\ palautuspisteiden kanssa. Nämä ovat vain palvelulokimerkintöjä.

Käytäntö osoittaa, että tällainen osittainen NTFS-päiväkirjaus riittää useimmissa tapauksissa häiriöttömään toimintaan. Loppujen lopuksi, jopa äkillisen sähkökatkon aikana, levylaitteet eivät menetä virtaa välittömästi. Virtalähde ja useat asemien kondensaattorit tarjoavat juuri sen vähimmäismäärän energiaa, joka riittää nykyisen kirjoitustoiminnon suorittamiseen. Nykyaikaisilla SSD-levyillä, niiden nopeudella ja tehokkuudella, sama määrä energiaa riittää yleensä vireillä olevien toimintojen suorittamiseen. Yritys siirtyä täyteen kirjaamiseen vähentäisi useimpien toimintojen nopeutta merkittävästi.

Kolmannen osapuolen tiedostojen yhdistäminen Windowsissa

Tiedostojärjestelmien käyttöä rajoittaa niiden käyttöjärjestelmätason tuki. Esimerkiksi Windows ei ymmärrä ext2/3/4 ja HFS+, mutta joskus niitä on pakko käyttää. Tämä voidaan tehdä lisäämällä sopiva ohjain.

VAROITUS

Useimmilla ohjaimilla ja lisäosilla, jotka tukevat kolmannen osapuolen tiedostojärjestelmiä, on rajoituksensa, eivätkä ne aina toimi vakaasti. Ne voivat olla ristiriidassa muiden ohjainten, virustentorjuntaohjelmien ja virtualisointiohjelmien kanssa.

Avoin ohjain ext2/3-osioiden lukemiseen ja kirjoittamiseen, jossa on osittainen tuki ext4:lle. SISÄÄN uusin versio laajuudet ja osiot jopa 16 TB tuetaan. LVM:ää, pääsynhallintaluetteloita ja laajennettuja määritteitä ei tueta.

Olemassa ilmainen plugin varten Total Commander. Tukee ext2/3/4-osioiden lukemista.

coLinux on Linux-ytimen avoin ja ilmainen portti. Yhdessä 32-bittisen ohjaimen kanssa sen avulla voit käyttää Linuxia Windows-ympäristö 2000–7 ilman virtualisointitekniikoita. Tukee vain 32-bittisiä versioita. 64-bittisen muutoksen kehitys peruutettiin. coLinux mahdollistaa muun muassa järjestämisen Windows pääsy ext2/3/4-osioihin. Hankkeen tuki keskeytettiin vuonna 2014.

Windows 10:ssä voi jo olla sisäänrakennettu tuki tietyille Linux-tiedosto järjestelmät, se on vain piilotettu. Näitä ajatuksia ehdottavat ydintason ajuri Lxcore.sys ja LxssManager-palvelu, jonka Svchost.exe-prosessi lataa kirjastona. Lisätietoja tästä on Alex Ionescun raportissa "The Linux Kernel Hidden Inside Windows 10", jonka hän antoi Black Hat 2016 -tapahtumassa.

ExtFS for Windows on Paragonin tuottama maksullinen ohjain. Se toimii Windows 7 - 10 -käyttöjärjestelmissä ja tukee ext2/3/4-taltioiden luku-/kirjoitusoikeutta. Tarjoaa lähes täydellisen tuen ext4:lle Windowsissa.

HFS+ Windows 10:lle on toinen Paragon Softwaren tuottama ohjain. Nimestä huolimatta se toimii kaikessa Windows-versiot alkaen XP:stä. Tarjoaa täyden pääsyn HFS+/HFSX-tiedostojärjestelmiin levyillä missä tahansa asettelussa (MBR/GPT).

WinBtrfs on Btrfs-ohjaimen varhainen kehitystyö Windowsille. Jo versiossa 0.6 se tukee sekä luku- että kirjoitusoikeutta Btrfs-taltioihin. Se pystyy käsittelemään kovia ja symbolisia linkkejä, tukee vaihtoehtoisia tietovirtoja, ACL:itä, kahta pakkaustyyppiä ja asynkronista luku-/kirjoitustilaa. Vaikka WinBtrfs ei osaa käyttää mkfs.btrfs:ää, btrfs-balancea ja muita apuohjelmia tämän tiedostojärjestelmän ylläpitämiseen.

Tiedostojärjestelmien ominaisuudet ja rajoitukset: yhteenvetotaulukko

Tiedostojärjestelmä	Suurin äänenvoimakkuuden koko	Rajoita yhden tiedoston kokoa	Oikean tiedostonimen pituus	Koko tiedostonimen pituus (mukaan lukien polku juuresta)	Rajoita tiedostojen ja/tai hakemistojen määrää	Tiedoston/hakemiston päivämäärän tarkkuus	Oikeudet dos-tu-pa	Kovia linkkejä	Symboliset linkit	Tilannekuvia	Tietojen pakkaus taustalla	Tietojen salaus taustalla	Isoisä-ple-ka-tion tiedot
FAT16	2 Gt 512 tavun sektoreissa tai 4 Gt 64 kt:n klustereissa	2 Gt	255 tavua LFN:llä	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
FAT32	8 Tt:n sektorit, kukin 2 kt	4 Gt (2^32 - 1 tavu)	255 tavua LFN:llä	jopa 32 CDS-alihakemistoa	65460	10 ms (luo) / 2 s (muokkaa)	Ei	Ei	Ei	Ei	Ei	Ei	Ei
exFAT	≈ 128 PB (2^32-1 klusteria 2^25-1 tavua) teoreettinen / 512 Tt kolmannen osapuolen rajoitusten vuoksi	16 EB (2^64 - 1 tavu)			2796202 luettelossa	10 ms	ACL	Ei	Ei	Ei	Ei	Ei	Ei
NTFS	256 Tt 64 kt:n klustereissa tai 16 Tt 4 kt:n klustereissa	16 Tt (Win 7) / 256 Tt (Win 8)	255 Unicode-merkkiä (UTF-16)	32 760 Unicode-merkkiä, enintään 255 merkkiä elementtiä kohden	2^32-1	100 ns	ACL	Joo	Joo	Joo	Joo	Joo	Joo
HFS+	8 EB (2^63 tavua)	8 EB	255 Unicode-merkkiä (UTF-16)	ei rajoiteta erikseen	2^32-1	1 s	Unix, ACL	Joo	Joo	Ei	Joo	Joo	Ei
APFS	8 EB (2^63 tavua)	8 EB	255 Unicode-merkkiä (UTF-16)	ei rajoiteta erikseen	2^63	1 ns	Unix, ACL	Joo	Joo	Joo	Joo	Joo	Joo
Ext3	32 Tt (teoreettisesti) / 16 Tt 4 kt:n klustereissa (e2fs-ohjelmien rajoitusten vuoksi)	2 TB (teoreettisesti) / 16 Gt vanhemmille ohjelmille	255 Unicode-merkkiä (UTF-16)	ei rajoiteta erikseen	-	1 s	Unix, ACL	Joo	Joo	Ei	Ei	Ei	Ei
Ext4	1 EB (teoreettisesti) / 16 TB 4 kt:n klustereissa (e2fs-ohjelmien rajoitusten vuoksi)	16 TB	255 Unicode-merkkiä (UTF-16)	ei rajoiteta erikseen	4 miljardia	1 ns	POSIX	Joo	Joo	Ei	Ei	Joo	Ei
F2FS	16 TB	3,94 TB	255 tavua	ei rajoiteta erikseen	-	1 ns	POSIX, ACL	Joo	Joo	Ei	Ei	Joo	Ei
BTRFS	16 EB (2^64 - 1 tavu)	16 EB	255 ASCII-merkkiä	2^17 tavua	-	1 ns	POSIX, ACL	Joo	Joo	Joo	Joo	Joo	Joo

Tiedostojärjestelmä- Osa käyttöjärjestelmä, joka hallitsee levyllä olevien tiedostojen ja hakemistojen sijoittamista ja pääsyä niihin.

Pääsy– menettely yhteyden muodostamiseksi muistiin ja siinä olevien tiedostojen kanssa tietojen kirjoittamista ja lukemista varten.

Tiedosto- loogisesti liittyvä kokoelma tietoja tai ohjelmia sijoittamista varten ulkoinen muisti nimetty alue on varattu.

Tiedosto toimii tietojen kirjanpitoyksikkönä käyttöjärjestelmässä. Kaikki toiminnot, joissa on tietoja käyttöjärjestelmässä, suoritetaan tiedostoille: kirjoittaminen levylle, näyttäminen, syöttäminen näppäimistöltä, tulostus, tietojen lukeminen jne.

Seuraavia parametreja käytetään tiedoston luonnehtimiseen:

Koko nimi;

Äänenvoimakkuus tavuina;

luomispäivämäärä;

Luomisen aika;

Erikoisattribuutit: R (vain luku) – vain luku, H (piilotettu) – piilotettu tiedosto, S (järjestelmä) – järjestelmätiedosto, A (Arkisto) – arkistoitu tiedosto.

Attribuutit ovat lisäparametreja, jotka määrittävät tiedoston ominaisuudet. Käyttöjärjestelmän avulla voit hallita ja muuttaa niitä; attribuuttien tila otetaan huomioon suoritettaessa automaattisia toimintoja tiedostojen kanssa. Attribuuttien tarkoitus on esitetty taulukossa. 2.1.

Taulukko 2.1

Attribuutti	Tarkoitus
Vain lukemista varten	Rajoittaa kykyä työskennellä tiedoston kanssa - estää muutosten tekemisen siihen
Piilotettu	Ilmoittaa käyttöjärjestelmälle, että Tämä tiedosto ei saa näkyä näytöllä tiedostotoimintojen aikana, sillä ne on suunniteltu suojaamaan tiedostojen vahingossa (tahattu tai tahaton) vaurioitumiselta
Pöydän loppu. 2.1
Järjestelmä	Merkitsee tiedostoja, joilla on tärkeitä toimintoja itse käyttöjärjestelmän toiminnassa. Hänen erottuva piirre Ongelmana on, että sitä ei voi muuttaa käyttöjärjestelmällä. Yleensä useimmat tiedostot, joilla on aseta attribuutti"Järjestelmä", myös "Piilotettu"-attribuutti on asetettu
Arkistoitu	Aiemmin käytetty ohjelmien suorittamiseen Varakopio. Tällä hetkellä ei käytössä

Levyllä tiedosto ei vaadi jatkuvaa tilaa sijoittamiseen, vaan se voi varata vapaita klustereita levyn eri osissa. Klusteri on levytilan vähimmäisyksikkö, joka voidaan varata tiedostolle. Tiedosto voi sisältää joko yhden klusterin tai useita kymmeniä
riippuen tiedoston sisältämän tiedon määrästä. Klusterin koko (4K, 8K, 16K, 32 kt jne.) riippuu tiedostojärjestelmätyypistä (FAT, HPFS, NTFS) ja levykapasiteetista.

Tiedostojärjestelmä FAT(File Allocation Table) on DOS- ja Windows 9x -tiedostojen varaustaulukko, joka on alun perin kehitetty levykkeille. FATin etuna on sen laaja käyttö ja tuki useimmissa käyttöjärjestelmissä. On olemassa FAT16 ja FAT32, jotka käyttävät 16 ja 32 bittiä osoitteisiin, jolloin tuloksena on 2 16 ja 2 32 klusterien osoite. FAT16-tiedostojärjestelmän avulla voit käsitellä 2 16 = 65 536 klusteria. Tämän seurauksena loogisessa levyssä, jonka kapasiteetti on 500 megatavua, kukin klusteri vie 8 kt ja 1,0 Gt:n levyn klusterin kooksi tulee 16 kt. Siksi tallennettaessa pientä tiedostoa (alle 1 kt), merkittävää osaa klusterista ei käytetä. Mitä suurempi osion koko kovalevy, mitä suurempi jakamattoman muistin vähimmäismäärä tiedostolle on varattu ja sitä suuremmat häviöt. Nämä häviöt vähenevät huomattavasti, kun käytetään tehokkaampia tiedostojärjestelmiä. HPFS-tiedostojärjestelmä(High Performance File System) antaa sinun voittaa joukon muita FATin haittoja.

Esimerkiksi käytettäessä HPFS:ää:

Tiedoston etsimisen ja sen kanssa työskentelyn nopeus kasvaa, koska tiedostoa koskevat tiedot sijaitsevat itse tiedoston vieressä;

Poistaa tiedostojen pirstoutumisen, mikä heikentää järjestelmän suorituskykyä ja kuluttaa levyjä.

Samanlainen vaikutus saavutetaan käyttämällä NTFS-tiedostojärjestelmää (Windows NT). Tiedostojärjestelmä NTFS(NT File System) - Microsoftin kehittämä, on HPFS-tiedostojärjestelmän kehitystyö. Se tukee levyjä 16 777 216 teratavuun asti ja sisältää kaksi kopiota MFT:stä (Master File Table), jossa on tapahtumajärjestelmä (pyynnöt muuttaa tietoja) kirjoitettaessa tiedostoja levylle, mikä lisää luotettavuutta. NTFS takaa tietojen turvallisuuden kopioitaessa, siirrettäessä tai poistaessa tiedostoja tai kansioita, vaikka tapahtuisi laitteisto- tai virtakatkos.

Tiedostot voivat tallentaa erityyppisiä ja -muotoisia tiedon esitysmuotoja: tekstejä, kuvia, piirroksia, numeroita, ohjelmia, taulukoita jne. Ominaisuudet tietyt tiedostot määräytyy niiden muodon mukaan. Alla muoto ymmärretään kielielementtinä, joka kuvaa symbolisesti tiedon esitystapaa tiedostossa.

Loogisia asemia, joille tiedostoja kirjoitetaan, kutsutaan käyttöjärjestelmäksi A:, B:, C:, D: jne. Levyt on järjestetty hakemistot (kansiot)– tiedostohakemistot, jotka osoittavat niiden sijainnin levyllä. Hakemistot tallentavat tiedostojen täydelliset nimet sekä ominaisuudet, kuten luontipäivämäärä ja -aika, koko tavuina ja erikoisattribuutit. Tiedostot yhdistetään hakemistoihin niiden luojan määrittämien yhteisten ominaisuuksien mukaan (tyypin, kuuluvuuden, tarkoituksen, luomisajan jne. mukaan). Matalilla tasoilla olevat hakemistot on sijoitettu ylempien tasojen hakemistoihin korkeat tasot ja ovat niitä varten sisäkkäisiä. Tätä tiedostojärjestelmän rakennetta kutsutaan hierarkkinen. Hierarkian huipputaso - juuri levyhakemisto. Aina on yksi juurihakemisto (Windows-käyttöjärjestelmässä juurihakemisto on työpöytä), jossa hakemistot (kansiot) ja tiedostot sijaitsevat. Jokainen kansio
voi puolestaan ​​sisältää alikansioita ja tiedostoja jne.

Kansiolla on kaksi tilaa: nykyinen (aktiivinen), jossa käyttäjän työ suoritetaan nykyisellä tietokoneajalla, ja passiivinen, jolla ei tällä hetkellä ole yhteyttä kansioon.

Tiedostorakenteen ylläpitotoiminnot sisältävät seuraavat toiminnot, jotka tapahtuvat käyttöjärjestelmän hallinnassa:

Tiedostojen ja kansioiden luominen ja nimeäminen niille;

Tiedostojen ja kansioiden uudelleennimeäminen;

Tiedostojen kopioiminen ja siirtäminen tietokoneen asemien ja saman aseman kansioiden välillä;

Tiedostojen ja kansioiden poistaminen;

Navigointi tiedostorakenteessa tietyn tiedoston tai kansion käyttämiseksi;

Tiedoston attribuuttien hallinta.

Tiedostojen nimeämismenetelmien mukaan erotetaan "lyhyet" ja "pitkät" nimet. "Lyhyt" tiedostonimi koostuu kahdesta osasta: itse nimi ja nimen pääte. Varsinaisessa tiedostonimessä on 8 merkkiä ja sen pääte on
3 merkkiä. Nimi on erotettu laajennuksesta pisteellä. Sekä nimi että pääte voivat sisältää vain latinalaisten aakkosten aakkosnumeerisia merkkejä. "Lyhyt" nimi muodostetaan MS DOS -käyttöjärjestelmän tiedostonimien muodostamissääntöjen mukaisesti. Laajennus kuvaa yleensä tiedostomuotoa, esimerkiksi:

"Lyhyiden" nimien suurin haitta on niiden alhainen sisältö. Aina ei ole mahdollista ilmaista tiedoston ominaisuuksia muutamalla merkillä, joten käyttöjärjestelmän tultua Windows-järjestelmät 95 otettiin käyttöön käsite "pitkä" nimi. Tämä nimi voi sisältää enintään 255 merkkiä. "Pitkä" nimi voi sisältää mitä tahansa merkkiä paitsi yhdeksän erikoismerkkiä:

\ / : * ? " < > |

Välilyönnit ja useat pisteet ovat sallittuja nimessä. Nimilaajennus sisältää kaikki merkit viimeisen pisteen jälkeen.

Hierarkkisessa tietorakenteessa tiedoston osoite annetaan reitti (kulkuyhteyden kautta), joka johtaa rakenteen yläosasta tiedostoon. Kun kirjoitetaan tiedoston käyttöpolku, joka kulkee alikansiojärjestelmän läpi, kaikki välikansiot erotetaan "\"-merkillä (kenoviiva). Tiedoston koko nimi sisältää levyn nimen, pääsypolun ja tiedostonimen (esimerkki näkyy kuvassa 2.1).

Lähde:\My Documents\Current\Abstracts\Operating Systems.doc

Riisi. 2.1. Tiedoston koko nimi

Olemme tottuneet sellaisiin termeihin kuin "tiedosto" ja "kansio" tai "hakemisto". Mutta mikä on tämä mekanismi, joka hallitsee tiedostoja, tarkastaa niitä ja ohjaa niiden liikkumista?

Kuvannollisesti levytiedostojen tallennusjärjestelmää voidaan verrata valtavaan ja kaoottisesti järjestettyyn varastoon, johon toimitetaan jatkuvasti uutta tavaraa. Siellä on varastopäällikkö, joka tietää tarkalleen, missä kukin tuote sijaitsee ja kuinka siihen pääsee nopeasti käsiksi. Tällaisia ​​tiedostojen tallennusjärjestelmän johtajia ovat .

Selvitetään, miten tiedostojärjestelmä toimii, minkä tyyppisiä se on olemassa, ja tarkastellaan tiedostojärjestelmän perustoimintoja, jotka vaikuttavat järjestelmän suorituskykyyn.

Kuinka Windowsin tiedostojärjestelmä toimii

Käyttöjärjestelmä antaa jokaiselle tiedostolle nimen, joka osoitteen tavoin tunnistaa sen järjestelmässä. Tämä polku on rivi, jonka alussa ilmoitetaan looginen asema, jolle tiedosto on tallennettu, ja sitten kaikki kansiot näytetään peräkkäin niiden sisäkkäisyyden asteen mukaan.

Kun ohjelma vaatii tiedoston, se lähettää käyttöjärjestelmälle pyynnön, jonka Windows-tiedostojärjestelmä käsittelee. Vastaanotetun polun avulla järjestelmä vastaanottaa tiedoston tallennuspaikan (fyysisen sijainnin) osoitteen ja välittää sen pyynnön lähettäneelle ohjelmalle.

Siten tiedostojärjestelmällä on oma tietokanta, joka toisaalta muodostaa vastaavuuden tiedoston fyysisen osoitteen ja polun välille ja toisaalta tallentaa lisätiedoston attribuutteja, kuten koon, luontipäivämäärän, tiedoston. käyttöoikeudet ja muut.

FAT32- ja NTFS-tiedostojärjestelmissä tällainen tietokanta on Master File Table (MFT).

Mitä itse asiassa tapahtuu, kun siirrät, kopioit ja poistat tiedostoja?

Niin oudolta kuin se saattaakin tuntua, kaikki tiedostojen ja kansioiden toiminnot eivät johda fyysisiin muutoksiin kiintolevyllä. Jotkut toiminnot tekevät vain muutoksia MFT:hen, ja itse tiedosto pysyy samassa paikassa.

Katsotaanpa tarkemmin tiedostojärjestelmän prosessia suoritettaessa perustoimintoja tiedostoilla. Tämä auttaa meitä ymmärtämään, kuinka käyttöjärjestelmä tukkeutuu, miksi joidenkin tiedostojen lataaminen kestää kauan ja mitä on tehtävä käyttöjärjestelmän suorituskyvyn parantamiseksi.

1. Siirrä tiedosto: Tämä toiminto edellyttää polun vaihtamista toiseen. Siksi vain päätiedostotaulukon merkintää tarvitsee muuttaa, eikä itse tiedostoa tarvitse fyysisesti siirtää. Se pysyy samassa paikassa ennallaan.

2. Kopioi tiedosto: Tämä toiminto sisältää tiedoston toisen lisätoteutuksen luomisen uuteen sijaintiin. Tässä tapauksessa MFT:ssä ei luoda vain tietuetta, vaan myös toinen todellinen kopio tiedostosta ilmestyy uuteen paikkaan.

3. Tiedoston poistaminen: Tässä tapauksessa tiedosto sijoitetaan ensin roskakoriin. Kun "Tyhjennä" roskakori -toiminto on kutsuttu, tiedostojärjestelmä poistaa merkinnän MFT:stä. Tässä tapauksessa tiedostoa ei fyysisesti poisteta, vaan se pysyy alkuperäisessä paikassaan. Ja se on olemassa, kunnes se kirjoitetaan uudelleen. Tämä ominaisuus tulee ottaa huomioon poistaessasi luottamuksellisia tiedostoja: on parempi käyttää erityisiä ohjelmia tähän.

Nyt käy selväksi, miksi siirto on nopeampi kuin kopiointi. Toistan, että toisessa tapauksessa päätiedostotaulukkoon tehtävien muutosten lisäksi sinun on myös luotava tiedostosta fyysinen kopio.

Millaisia ​​tiedostojärjestelmiä on olemassa?

1. FAT16 (varattu tiedosto, taulukko 16). Vanha tiedostojärjestelmä, joka pystyi käsittelemään vain enintään 2 Gt:n tiedostoja, tuettiin kovalevyjä joiden kapasiteetti on enintään 4 Gt, ja se voi tallentaa ja käsitellä enintään 65 636 tiedostoa. Tekniikan kehittyessä ja käyttäjien kasvavien tarpeiden myötä tämä tiedostojärjestelmä korvattiin NTFS:llä.

2. FAT32. Tallennusvälineille tallennetun tiedon määrän kasvaessa kehitettiin ja otettiin käyttöön uusi Windows-tiedostojärjestelmä, joka alkoi tukea 4 Gt:n kokoisia tiedostoja ja asetti kiintolevyn enimmäiskapasiteetiksi 8 TB. Pääsääntöisesti FAT32:ta käytetään tällä hetkellä vain ulkoisilla tallennusvälineillä.

3. NTFS (New Technology File System). Tämä on tavallinen tiedostojärjestelmä, joka on asennettu kaikkiin nykyaikaisiin Windows-käyttöjärjestelmää käyttäviin tietokoneisiin. Tämän tiedostojärjestelmän käsittelemien tiedostojen enimmäiskoko on 16 Tt; Suurin tuettu kiintolevyn koko on 256 TB.

NTFS:n lisäominaisuus on toimintojen kirjaaminen lokiin. Aluksi kaikki muutokset syötetään erityisesti määrätylle alueelle, ja vasta sitten ne kirjataan tiedostotaulukkoon. Tämä auttaa estämään tietojen katoamisen esimerkiksi sähkökatkojen vuoksi.

4. HSF+ (Hierarchical File System+). Vakiotiedostojärjestelmä käynnissä oleville tietokoneille MacOS-järjestelmä. Kuten NTFS, se tukee suuria tiedostoja ja kiintolevyjä, joiden kapasiteetti on useita satoja teratavuja.

Jos haluat muuttaa tiedostojärjestelmää, sinun on alustettava kiintolevyosio. Tyypillisesti tämä operaatio sisältää täydellinen poisto kaikki tässä osiossa saatavilla olevat tiedot.

kuinka selvittää tiedostojärjestelmän tyyppi?

Helpoin tapa: avaa "File Explorer" -> valitse kiinnostava kiintolevyosio -> napsauta sitä hiiren oikealla painikkeella -> valitse näkyviin tulevasta valikosta "Properties" -> valitse avautuvasta ikkunasta " Yleiset” -välilehti.

Windowsin tiedostojärjestelmän ylläpito

On huomattava, että tiedostojärjestelmä ei ylläpidä "järjestystä" kiintolevyllä. Windows-käyttöjärjestelmä on suunniteltu siten, että se tallentaa uudet tiedostot ensimmäiseen kohtaamattomaan soluun. Lisäksi, jos tiedosto ei mahdu kokonaan tähän soluun, se jaetaan useisiin osiin (fragmentoitu). Vastaavasti tällaisen tiedoston käyttö- ja avaamisaika pitenee, mikä vaikuttaa järjestelmän yleiseen suorituskykyyn.

Tämän estämiseksi ja tiedostojärjestelmän "saamiseksi järjestykseen" sinun on eheytettävä kiintolevyosiot säännöllisesti.

Voit tehdä tämän siirtymällä uudelleen kiinnostavan kiintolevyosion ominaisuuksiin (kuten yllä on kuvattu), siirtymällä "Palvelu"-välilehteen ja napsauttamalla "Eheyttäminen" -painiketta.

Avautuvassa ikkunassa voit määrittää automaattisen levyn eheyttämisen toiminnan.

Jos haluat eheyttää itsesi, valitse kiintolevyosio, napsauta "Analysoi levy" -painiketta -> ja sitten "Levyn eheytys".

Odota, kunnes toimenpide on valmis, ja sulje ikkuna.

Yleistä tietoa tiedostojärjestelmistä

Windows 8 -käyttöjärjestelmä tukee useita tiedostojärjestelmiä: NTFS, FAT ja FAT32. Mutta se voi toimia vain NTFS, eli se voidaan asentaa vain tiettyyn tiedostojärjestelmään alustettuun kiintolevyosioon. Tämä johtuu mukana olevista ominaisuuksista ja suojaustyökaluista NTFS, mutta ne puuttuvat edellisen sukupolven Windows-tiedostojärjestelmistä: FAT16 Ja FAT32. Seuraavaksi tarkastellaan koko Windows-tiedostojärjestelmien sarjaa ymmärtääksemme, mikä rooli niillä on järjestelmän toiminnassa ja kuinka ne kehittyivät Windowsin kehittämisen aikana Windows 8:aan asti.

Edut NTFS liittyvät lähes kaikkeen: suorituskykyyn, luotettavuuteen ja levyllä olevien tietojen (tiedostojen) työskentelyn tehokkuuteen. Näin ollen yksi luomisen päätavoitteista NTFS tarkoituksena oli varmistaa tiedostojen toimintojen nopea suorittaminen (kopiointi, lukeminen, poistaminen, kirjoittaminen) sekä lisäominaisuuksien tarjoaminen: tietojen pakkaus, vaurioituneiden järjestelmätiedostojen palauttaminen suurille levyille jne.

Toinen luomisen päätarkoitus NTFS siellä otettiin käyttöön lisääntyneet suojausvaatimukset, koska tiedostojärjestelmät RASVA, FAT32 tässä suhteessa he eivät olleet hyviä. Juuri klo NTFS voit sallia tai estää pääsyn mihin tahansa tiedostoon tai kansioon (rajoita käyttöoikeuksia).

Tarkastellaan ensin tiedostojärjestelmien vertailevia ominaisuuksia, ja sitten tarkastellaan kutakin niistä yksityiskohtaisemmin. Vertailut on selvyyden vuoksi esitetty taulukkomuodossa.

Tiedostojärjestelmä RASVA Se ei yksinkertaisesti sovi nykyaikaisille kiintolevyille (rajallisten ominaisuuksiensa vuoksi). Mitä tulee FAT32, sitä voidaan edelleen käyttää, mutta tietyllä varauksella. Jos ostat HDD 1000 Gt, sinun on jaettava se ainakin useaan osioon. Ja jos aiot muokata videoita, se on sinulle erittäin vaikeaa Suurin mahdollinen tiedostokoko on 4 Gt.

Tiedostojärjestelmässä ei ole kaikkia näitä haittoja. NTFS. Joten menemättä edes tiedostojärjestelmän yksityiskohtiin ja erityispiirteisiin NTFS, voit tehdä valinnan sen hyväksi.

Tiedosto järjestelmä	Vaihtoehdot
	Tilavuuden mitat	Tiedoston enimmäiskoko
RASVA	1,44 Mt - 4 Gt	2GB
FAT32	Teoriassa 512 MB:n ja 2 TB:n taltioiden koot ovat mahdollisia. Pakkaamista ei tueta tiedostojärjestelmätasolla	4 gigatavua
NTFS	Pienin suositeltu koko on 1,44 Mt ja enimmäiskoko 2 Tt. Tiedostojärjestelmätason pakkaustuki tiedostoille, hakemistoille ja taltioille.	Maksimikokoa rajoittaa vain tilavuuden koko (teoreettisesti - 264 tavua miinus 1 kilotavu. Käytännössä - 244 tavua miinus 64 kilotavua)

Yleinen käyttö FAT32 voi olla perusteltua vain tapauksissa, joissa tietokoneellesi on asennettu useita käyttöjärjestelmiä, ja mikään niistä ei tue NTFS. Mutta nykyään sellaisia ​​ihmisiä ei käytännössä ole. Ellet halua asentaa antiikkia, kuten Windows 98:aa.

Tiedostojärjestelmä FAT

Tiedostojärjestelmä RASVA(yleensä tämä tarkoittaa RASVA 16) kehitettiin melko kauan sitten ja se oli tarkoitettu toimimaan pienillä levy- ja tiedostomäärillä ja yksinkertaisella hakemistorakenteella. Lyhenne RASVA tarkoittaa Tiedostojen jakotaulukko(englanninkielisestä tiedostojen sijoitustaulukosta). Tämä taulukko sijoitetaan osan alkuun, ja siitä säilytetään kaksi kopiota (paremman vakauden varmistamiseksi).
Käyttöjärjestelmä käyttää tätä taulukkoa tiedoston paikantamiseen ja sen fyysisen sijainnin määrittämiseen kiintolevyllä. Jos taulukko (ja sen kopio) on vaurioitunut, käyttöjärjestelmä ei voi lukea tiedostoja. Se ei yksinkertaisesti voi määrittää, mikä tiedosto on mikä, missä se alkaa ja mihin se päättyy. Tällaisissa tapauksissa tiedostojärjestelmän sanotaan "kaatuneen".
Tiedostojärjestelmä RASVA alun perin Microsoftin kehittämä levykkeille. Vasta sitten he alkoivat käyttää sitä kiintolevyille. Aluksi se oli FAT12(levykkeille ja kiintolevyille enintään 16 Mt), ja sitten se kasvoi FAT16, joka otettiin käyttöön MS-DOS 3.0 -käyttöjärjestelmän kanssa.

Tiedostojärjestelmä FAT32

Windows 95 OSR2:sta alkaen Microsoft alkaa käyttää aktiivisesti FAT32- 32-bittinen versio RASVA. Mitä tehdä, tekninen kehitys ei seiso paikallaan ja mahdollisuudet RASVA 16 ei selvästikään riittänyt.
Häneen verrattuna FAT32 alkoi tarjota optimaalista pääsyä levyille, suurempi I/O-toimintojen nopeus sekä tuki suurille tiedostomäärille (levykapasiteetti jopa 2 TB).
SISÄÄN FAT32 tehokkaampaa menoa toteutettu levytila(käyttämällä pienempiä klustereita). Hyöty verrattuna FAT16 on noin 10...15%. Eli käytettäessä FAT32 Samalle levylle voidaan kirjoittaa 10...15 % enemmän tietoa kuin FAT16:lla.
Lisäksi on syytä huomata, että FAT32 tarjoaa paremman toimintavarmuuden ja nopeamman ohjelman käynnistysnopeuden.
Tämä johtuu kahdesta merkittävästä innovaatiosta:
kyky siirtää juurihakemistoa ja varmuuskopio RASVA(jos pääkopio on vaurioitunut)

Mahdollisuus tallentaa varmuuskopio järjestelmätiedoista.

Tiedostojärjestelmä NTFS

Yleistä tietoa
Kumpikaan FAT-versio ei tarjoa hyväksyttävää suojaustasoa. Tämä sekä lisätiedostomekanismien tarve (pakkaus, salaus) johtivat tarpeeseen luoda täysin uusi tiedostojärjestelmä. Ja siitä tuli tiedostojärjestelmä NT (NTFS)
NTFS- englannista Uusi teknologiatiedostojärjestelmä - uuden teknologian tiedostojärjestelmä
Kuten jo mainittiin, sen tärkein etu on tietoturva: tiedostoille ja kansioihin NTFS Käyttöoikeuksia voidaan määrittää (luku, kirjoitus jne.). Tämän ansiosta tietoturva ja järjestelmän vakaus ovat parantuneet merkittävästi. Käyttöoikeuksien määrittäminen mahdollistaa käyttäjien ja ohjelmien estämisen/sallimisen tiedostoihin liittyvien toimien suorittamisen. Esimerkiksi ilman riittäviä oikeuksia luvaton käyttäjä ei voi muuttaa mitään tiedostoa. Tai taas, ilman riittäviä oikeuksia, virus ei voi korruptoida tiedostoa.
Sitä paitsi, NTFS, kuten edellä mainittiin, tarjoaa paremman suorituskyvyn ja mahdollisuuden työskennellä suurten tietomäärien kanssa.

Windows 2000:sta lähtien käytetty versio on NTFS 5.0, jonka avulla voit tavallisten ominaisuuksien lisäksi toteuttaa seuraavat ominaisuudet:

Tiedonsalaus- Tämän ominaisuuden toteuttaa erityinen NTFS-lisäosa nimeltään Tiedostojärjestelmän salaus(EFS)- tiedostojärjestelmän salaus. Tämän mekanismin ansiosta salattuja tietoja voidaan lukea vain sillä tietokoneella, jossa salaus tapahtui.
Levykiintiöt- nyt on mahdollista määrittää käyttäjille tietty (rajoitettu) levykoko, jota he voivat käyttää.
Tehokas niukkojen tiedostojen tallennus. On tiedostoja, jotka sisältävät suuren määrän peräkkäisiä tyhjiä tavuja. NTFS-tiedostojärjestelmän avulla voit optimoida niiden tallennustilan.

Muutoslokin käyttö- voit tallentaa kaikki pääsytoiminnot tiedostoihin ja taltioihin.

Ja vielä yksi innovaatio NTFS:stä kiinnityspisteet. Kiinnityspisteiden avulla voit määrittää useita toisiinsa liittymättömiä kansioita ja jopa järjestelmän asemia yhdeksi asemaksi tai kansioksi. Tämä on erittäin tärkeää järjestelmässä olevan heterogeenisen tiedon keräämiseksi yhteen paikkaan.

■ Lopuksi muista, että jos olet asettanut tietyt oikeudet tiedostolle NTFS:ssä ja kopioit sen sitten FAT-osioon, kaikki sen käyttöoikeudet ja muut NTFS:lle ominaiset yksilölliset attribuutit menetetään. Joten ole varovainen.

 NTFS-laite. MFT-tiedostojen päätaulukko.
Kuten mikä tahansa muu tiedostojärjestelmä, NTFS jakaa kaiken käytettävissä olevan tilan klustereita- vähimmäistietolohkot, joihin tiedostot jaetaan. NTFS tukee melkein mitä tahansa klusterin kokoa - 512 tavusta 64 kilotavuun. Yleisesti hyväksytty standardi on kuitenkin 4 kt:n klusteri. Se on se, jota käytetään oletuksena. Klusterien olemassaolon periaatetta voidaan havainnollistaa seuraavalla esimerkillä.
Jos klusterin koko on 4 kt (mikä on todennäköisintä) ja sinun on tallennettava 5 kt:n kokoinen tiedosto, sille varataan itse asiassa 8 kt, koska se ei mahdu yhteen klusteriin ja levytilaa tiedostolle varattu vain klustereiden mukaan.
Jokaiselle NTFS-levylle on erityinen tiedosto - MFT (Master Allocation Table - päätiedostotaulukko). Tämä tiedosto sisältää keskitetyn hakemiston kaikista levyllä olevista tiedostoista. Kun tiedosto luodaan, NTFS luo ja täyttää sen MFT vastaava tietue, joka sisältää tietoa tiedoston määritteistä, sisällöstä, tiedoston nimestä jne.

sitä paitsi MFT, on 15 muuta erikoistiedostoa (yhdessä MFT - 16:n kanssa), joita käyttöjärjestelmä ei voi käyttää ja joita kutsutaan metatiedostoja. Kaikkien nimet metatiedostoja aloita symbolilla $ , Mutta standardi tarkoittaa Käyttöjärjestelmä ei voi tarkastella ja nähdä niitä ollenkaan. Seuraavassa on esimerkkejä tärkeimmistä metatiedostoista:

SMFT- Itse MFT.
$MFTmirr- kopio ensimmäisistä 16 MFT-tietueesta, sijoitettuna levyn keskelle (peili).
$LogFile- kirjaustukitiedosto.
$ Volume- palvelutiedot: levyn nimi, tiedostojärjestelmän versio jne.
$AttrDef- luettelo levyn tiedostojen vakiomääritteistä.
$. - juurihakemisto.
$Bittikartta- tilavuus vapaan tilan kartta.
$Boot - käynnistyssektori(jos osio on käynnistettävä).
$kiintiö- tiedosto, joka tallentaa käyttäjien oikeudet käyttää levytilaa.
$Upcase- tiedostotaulukko isojen ja pienten kirjainten vastaavuudesta tiedostonimissä nykyisellä taltiolla.
Sitä tarvitaan lähinnä siksi, että NTFS:ssä tiedostonimet kirjoitetaan koodauksella Unicode, joka koostuu 65 tuhannesta eri symbolista, joiden isojen ja pienten vastineiden etsiminen on erittäin epätriviaalia.

Mitä tulee periaatteeseen tietojen järjestämisestä NTFS-levylle, se on perinteisesti jaettu kahteen osaan. Ensimmäiset 12% levystä on varattu ns MFT-alue- tila, johon MFT-metatiedosto kasvaa.
Tälle alueelle ei ole mahdollista kirjoittaa mitään käyttäjätietoja. MFT-vyöhyke pidetään aina tyhjänä. Tämä tehdään niin, että tärkein palvelutiedosto (MFT) ei pirstoudu kasvaessaan. Loput 88 % levystä on normaalia tiedostotallennustilaa.
Jos levytilasta on kuitenkin pulaa, itse MFT-vyöhyke voi kutistua (jos mahdollista), joten et huomaa mitään epämukavuutta. Tässä tapauksessa uudet tiedot kirjoitetaan jo entiselle MFT-vyöhykkeelle.
Jos levytilaa vapautetaan myöhemmin, MFT-vyöhyke kasvaa jälleen, mutta eheytyneessä muodossa (eli ei yhtenä lohkona, vaan useissa osissa levyllä). Tässä ei ole mitään väärää, yksinkertaisesti katsotaan, että järjestelmä on luotettavampi, kun MFT-tiedosto ei eheytetty. Lisäksi, kun MFT-tiedostoa ei ole eheytetty, koko tiedostojärjestelmä toimii nopeammin. Näin ollen, mitä eheytetympi MFT-tiedosto on, sitä hitaammin tiedostojärjestelmä toimii.

Mitä tulee MFT-tiedoston kokoon, se on laskettu likimäärin 1 Mt:n perusteella 1 000 tiedostoa kohden.

Muunna FAT32-osiot NTFS-muotoon ilman tietojen menetystä. muunna apuohjelma

Voit helposti muuntaa olemassa olevan FAT32-osion NTFS:ksi. Tätä tarkoitusta varten Windows 8, Windows 8.1 tarjoaa komentorivityökalun muuntaa

Sen toimintaparametrit näkyvät kuvakaappauksessa

Siten aseman D: muuntamiseksi NTFS:ksi, sisään komentorivi sinun tulee kirjoittaa seuraava komento:

Tämän jälkeen sinua pyydetään syöttämään taltionimike, jos sellainen on (taltion nimi näkyy aseman nimen vieressä ikkunassa Tietokoneeni. Se auttaa tunnistamaan levyt yksityiskohtaisemmin, ja sitä voidaan käyttää tai ei. Esimerkiksi se voisi olla Tiedostojen tallennus (D:).
Jos haluat muuntaa flash-aseman, komento näyttää tältä:

muuntaa e : /fs:ntfs /nosecurity /x

OHJAUSROBOTTI

s tieteenaloilla

" Informatiikka ja tietotekniikka" aiheesta:

"OS"

"Tiedostojärjestelmät"

1. Käyttöjärjestelmät

2. Tiedostojärjestelmät

3. Tiedostojärjestelmät ja tiedostonimet

Viitteet

1. Käyttöjärjestelmät

Käyttöjärjestelmä, käyttöjärjestelmä (englanniksi) toimivatjärjestelmä) - peruskompleksi tietokoneohjelmat, joka tarjoaa tietokonelaitteiston hallinnan, tiedostojen käsittelyn, tietojen syöttämisen ja tulostuksen sekä sovellusohjelmien ja apuohjelmien suorittamisen.

Kun käynnistät tietokoneen, käyttöjärjestelmä latautuu muistiin ennen muita ohjelmia ja toimii sitten alustana ja ympäristönä niille. Yllä olevien toimintojen lisäksi käyttöjärjestelmä voi suorittaa muitakin, esimerkiksi käyttöliittymän tarjoamisen, verkkovuorovaikutuksen jne. 1990-luvulta lähtien yleisimmät käyttöjärjestelmät henkilökohtaiset tietokoneet ja palvelimet ovat käyttöjärjestelmäperheitä Microsoft Windows ja Windows NT, Mac OS ja Mac OS X, UNIX-luokan järjestelmät ja Unixin kaltainen(etenkin GNU/Linux).

Käyttöjärjestelmät voidaan luokitella taustalla olevan tekniikan ([Unix]-tyyppinen tai Windows-tyyppinen), lisenssityypin ([omistettu] tai [avoin lähdekoodi]) mukaan, olivatpa ne parhaillaan kehitteillä (vanha DOS tai NextStep tai moderni GNU/Linux ja Windows) , työasemille (DOS, Apple) tai palvelimille (), [reaaliaikainen käyttöjärjestelmä|reaaliaikainen käyttöjärjestelmä] ja [sulautettu käyttöjärjestelmä|sulautettu käyttöjärjestelmä] (, ), tai erikoistunut (tuotannonhallinta, koulutus jne. .). MS EXCEL -ohjelman tarkoitus ja pääominaisuudet. Ohjelman käyttöliittymä. Käyttöliittymän peruselementit. Laskentataulukon, solun, rivin, sarakkeen, osoitejärjestelmän käsite. Liikkuminen pöytäkentällä. Datan syöttö. Tietotyypit. Solun sisällön muokkaaminen. Solun leveyden ja korkeuden muuttaminen. Solun ominaisuudet (Format Cells -komento).

2. Tiedostojärjestelmät

Kaikki nykyaikaiset käyttöjärjestelmät tarjoavat tiedostojärjestelmän luomisen, joka on suunniteltu tallentamaan tietoja levyille ja tarjoamaan pääsy niihin.

Tiedostojärjestelmän päätoiminnot voidaan jakaa kahteen ryhmään:

Toiminnot tiedostojen käsittelyyn (tiedostojen luominen, poistaminen, uudelleennimeäminen jne.)

Toiminnot tiedostoihin tallennettujen tietojen käsittelyyn (kirjoitus, lukeminen, tietojen etsiminen jne.)

Tiedetään, että tiedostoja käytetään tietojen järjestämiseen ja tallentamiseen tietokonemedialle. Tiedosto on mielivaltaisen tavumäärän sarja, jolla on oma yksilöllinen nimi tai nimetty alue konemedialla.

Monien tiedostojen jäsentäminen tietokonemedialla tapahtuu hakemistojen avulla, joihin tiedostojen attribuutit (parametrit ja yksityiskohdat) on tallennettu. Hakemisto voi sisältää useita alihakemistoja, mikä johtaa haaroittuneisiin tiedostorakenteisiin levyillä. Tiedostojen järjestämistä puurakenteeseen kutsutaan tiedostojärjestelmäksi.

Tiedostojärjestelmän järjestämisen periaate on taulukkomainen. Tiedot siitä, mihin kohtaan levy on kirjoitettu, tallennetaan File Allocation Table (FAT) -taulukkoon.

Tämä taulukko sijaitsee osan alussa. Taltion suojaamiseksi taltiolle on tallennettu kaksi kopiota FAT-tiedostosta. Jos ensimmäinen FAT-kopio on vaurioitunut levyapuohjelmat voi käyttää toista kopiota äänenvoimakkuuden palauttamiseen.

FAT on rakenteeltaan samanlainen kuin kirjan sisällysluettelo, koska käyttöjärjestelmä paikantaa sen avulla tiedoston ja määrittää klusterit, joita tiedosto sisältää kiintolevyllä.

Tietojen tallennuksen pienin fyysinen yksikkö on sektori. Sektorin koko on 512 tavua. Koska FAT-taulukon koko on rajoitettu, yli 32 Mt:n levyille ei ole mahdollista tarjota osoitteita jokaiselle yksittäiselle sektorille.

Tässä suhteessa sektoriryhmät yhdistetään ehdollisesti klustereiksi. Klusteri on pienin dataosoitteiden yksikkö. Klusterin koko, toisin kuin sektorin koko, ei ole kiinteä ja riippuu levykapasiteetista.

Aluksi levykkeille ja pienille kiintolevyille (alle 16 Mt) käytettiin 12-bittistä FAT-versiota (FAT12). MS-DOS esitteli sitten 16-bittisen FAT-version suuremmille asemille.

Käyttöjärjestelmät MS DOS, Win 95, Win NT toteuttavat 16-bittisiä kenttiä tiedostojen varaustaulukoissa. FAT32-tiedostojärjestelmä otettiin käyttöön Windows 95 OSR2:ssa, ja sitä tuetaan Windows 98:ssa ja Windows 2000:ssa.

FAT32 on parannettu FAT-versio, joka on suunniteltu käytettäväksi yli 2 Gt:n taltioilla.

FAT32 tukee jopa 2 TB:n kokoisia levyjä ja tehokkaampaa levytilan käyttöä. FAT32 käyttää pienempiä klustereita, mikä mahdollistaa levytilan tehokkaamman käytön.

Windows XP käyttää FAT32- ja NTFS-järjestelmiä. Lupaavampi suunta tiedostojärjestelmien kehityksessä oli siirtyminen NTFS:ään (New Technology File System) pitkillä tiedostonimillä ja luotettavalla suojajärjestelmällä.

NTFS-osion kokoa ei ole rajoitettu. NTFS minimoi hukkaan menevän levytilan kirjoittamalla pieniä tiedostoja suuriin klustereihin. Lisäksi NTFS mahdollistaa levytilan säästämisen pakkaamalla itse levyn, erilliset kansiot ja tiedostot.

Tiedostojen nimeämismenetelmien mukaan erotetaan "lyhyet" ja "pitkät" nimet.

MS-DOSissa hyväksytyn käytännön mukaan tiedostojen nimeämistapa IBM PC -tietokoneissa oli 8.3-konventiona, ts. Tiedostonimi koostuu kahdesta osasta: varsinaisesta nimestä ja nimen tunnisteesta. Tiedostonimelle on varattu 8 merkkiä ja sen tunniste - 3 merkkiä.

Nimi on erotettu laajennuksesta pisteellä. Sekä nimi että pääte voivat sisältää vain latinalaisten aakkosten aakkosnumeerisia merkkejä. Sopimuksen 8.3 mukaisesti kirjoitetut tiedostonimet katsotaan "lyhyiksi".

Windows 95 -käyttöjärjestelmän myötä otettiin käyttöön "pitkän" nimen käsite. Tällainen nimi voi sisältää jopa 256 merkkiä. Tämä on aivan tarpeeksi merkityksellisten tiedostonimien luomiseen. "Pitkä" nimi voi sisältää mitä tahansa merkkejä paitsi yhdeksän erikoismerkkiä: /: *?< > |.

Välilyönnit ja useat pisteet ovat sallittuja nimessä. Tiedoston nimi päättyy kolmimerkkiseen päätteeseen. Laajennusta käytetään tiedostojen luokittelemiseen tyypin mukaan.

Tiedostonimen ainutlaatuisuus varmistetaan sillä, että tiedoston koko nimi katsotaan tiedoston omaksi nimeksi ja siihen pääsypolku. Tiedostopolku alkaa laitteen nimellä ja sisältää kaikki hakemistojen (kansioiden) nimet, joita se käy läpi. Merkkiä "" (kenoviiva - kenoviiva) käytetään erottimena. Esimerkiksi: D: Documents and SettingsTVAMy documentlesssons-tva robots. txt Huolimatta siitä, että tiedostojen sijaintitiedot tallennetaan taulukkorakenteeseen, ne esitetään käyttäjälle hierarkkisen rakenteen muodossa - tämä on helpompaa ihmisille, ja käyttöjärjestelmä huolehtii kaikista tarvittavista muutoksista .

Tavallinen tiedosto on tavujen joukko, ja sitä voidaan lukea ja kirjoittaa tiedoston mielivaltaisesta tavusta alkaen. Ydin ei tunnista tietueiden rajoja tavallisissa tiedostoissa, vaikka monet ohjelmat käsittelevät rivinvaihtoja rivinvaihtoina, mutta muut ohjelmat saattavat odottaa muita rakenteita. Tiedosto itsessään ei tallenna mitään järjestelmätietoja tiedostosta, mutta tiedostojärjestelmä tallentaa joitakin tietoja kunkin tiedoston omistajasta, käyttöoikeuksista ja käytöstä.

Komponentti nimeltä Tiedoston nimi on enintään 255 merkkiä pitkä merkkijono. Nämä nimet on tallennettu erityiseen tiedostotyyppiin nimeltä luettelo. Hakemiston tiedostoa koskevia tietoja kutsutaan hakemistomerkintä ja sisältää tiedostonimen lisäksi osoittimen itse tiedostoon. Hakemistomerkinnät voivat viitata muihin hakemistoihin sekä tavallisiin tiedostoihin. Tämä luo hakemistojen ja tiedostojen hierarkian, jota kutsutaan tiedostojärjestelmäksi. tiedostojärjestelmä;

Kuva 2-2. Pieni tiedostojärjestelmä

Yksi pieni tiedostojärjestelmä on esitetty kuvassa 2-2. Hakemistot voivat sisältää alihakemistoja, eikä ole rajoituksia sille, kuinka syvälle yksi hakemisto voidaan upottaa toiseen. Tiedostojärjestelmän eheyden ylläpitämiseksi ydin ei salli prosessien kirjoittaa suoraan hakemistoihin. Tiedostojärjestelmä voi tallentaa tavallisten tiedostojen ja hakemistojen lisäksi myös viittauksia muihin objekteihin, kuten laitteisiin ja pistokkeisiin.

Tiedostojärjestelmä muodostaa puun, jonka alku on sisällä juurihakemisto, jota joskus kutsutaan nimellä kauttaviiva, joka vastaa yksittäistä kauttaviivaa (/). Juurihakemisto sisältää tiedostoja; esimerkissämme kuvassa 2.2 se sisältää vmunixin, kopion ytimen suoritettavasta objektitiedostosta. Se sisältää myös hakemistoja; tässä esimerkissä se sisältää usr-hakemiston. usr-hakemiston sisällä on bin-hakemisto, joka sisältää pääasiassa ohjelmien, kuten ls ja vi, suoritettavan objektikoodin.

Prosessi käyttää tiedostoa määrittämällä polku ennen sitä, joka on merkkijono, joka koostuu muutamasta tai ei ollenkaan tiedostonimestä, jotka on erotettu vinoviivalla (/). Ydin liittää jokaiseen prosessiin kaksi hakemistoa, joiden kautta tiedostojen reittejä voidaan tulkita. Juurihakemisto prosessi on tiedostojärjestelmän korkein kohta, jonka prosessi voi saavuttaa; se vastaa yleensä koko tiedostojärjestelmän juurihakemistoa. Reittiä, joka alkaa vinoviivalla, kutsutaan absoluuttinen reitti, ja ydin tulkitsee sen prosessin juurihakemistosta alkaen.

Kutsutaan polun nimeä, joka ei ala kauttaviivalla suhteellinen reitti, ja se tulkitaan suhteessa nykyinen työhakemisto käsitellä asiaa. (Tätä hakemistoa kutsutaan myös lyhyiksi nykyinen hakemisto tai työhakemisto) Itse nykyinen hakemisto voidaan tunnistaa suoraan nimellä piste, joka vastaa yhtä pistettä (). Tiedoston nimi piste-piste(.) tarkoittaa nykyisen hakemiston päähakemistoa. Juurihakemisto on itsensä esi-isä.