Гордеев А.В. Операционные системы (2-е изд., 2004) (1186250), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Это очень удобный и мощный механизм добавленияв ОС новых файловых систем и замены одной системы управления файлами на другую. Сегодня, например, для OS/2 уже реально существуют IFS-модули для файловой системы VFAT (FAT с поддержкой длинных имен), FAT32, Ext2FS (файловаясистема Linux), NTFS (правда, пока только для чтения). Для работы с данными накомпакт-дисках имеется система CDFS.IFS. Есть и система управления файламиFTP.IFS, позволяющая монтировать ftp-архивы как локальные диски.
Механизммонтируемых систем управления файлами был перенесен и в систему Windows N1 •Файловая система NTFSВ название файловой системы NTFS (New Technology File System - файловая система новой технологии) входят слова «новая технология». Действительно, файловая система NTFS по сравнению с широко известной FAT16 (и даже FAT3 ;(Сайловая система NTFS189содержит ряд значительных усовершенствований и изменений. С точки зренияпользователей файлы по-прежнему хранятся в каталогах, ныне при работе в средеWindows часто называемых папками (folders). Однако в ней появилось много новых особенностей и возможностей.Основные в о з м о ж н о с т и ф а й л о в о й с и с т е м ы NTFSПри проектировании NTFS особое внимание было уделено надежности, механизмам ограничения доступа к файлам и каталогам, расширенной функциональности, поддержке дисков большого объема и пр.
Начала разрабатываться эта системав рамках проекта OS/2 v.3, поэтому она переняла многие интересные особенностифайловой системы HPFS.НадежностьВысокопроизводительные компьютеры и системы совместного использованиядолжны обладать повышенной надежностью, которая является ключевым элементом структуры и функционирования NTFS. Система NTFS обладает определенными средствами самовосстановления. Она поддерживает различные механизмыпроверки целостности системы, включая ведение журналов транзакций, позволяющих воспроизвести файловые операции записи по специальному системномужурналу. При протоколировании файловых операций система управления файлами фиксирует в специальном служебном файле (журнале) происходящие изменения.
В начале операции, связанной с изменением файловой структуры, делаетсясоответствующая пометка. Если во время файловых операций происходит какойнибудь сбой, то из-за упомянутой отметки операция остается помеченной как незавершенная. При выполнении процедуры проверки целостности файловой системы после перезагрузки машины эти незавершенные операции отменяются, ифайлы возвращаются в исходное состояние. Если же операция изменения данныхв файлах завершается нормальным образом, то в файле журнала эта операция отмечается как завершенная.Поскольку NTFS разрабатывалась как файловая система для серверов, для которых очень важно обеспечить бесперебойную работу без перезагрузок, в ней, как и вHPFS, для повышения надежности был введен механизм аварийной замены дефектных секторов резервными. Другими словами, если обнаруживается сбой причтении данных, то система постарается прочесть эти данные, переписать их в специально зарезервированное для этой цели пространство диска, а дефектные сектора пометить как плохие и более к ним не обращаться.Ограничения доступа к файлам и каталогамнаиловая система NTFS поддерживает объектную модель безопасности операциНой системы Windows NT и рассматривает все тома, каталоги и файлы как самод е л ь н ы е объекты.
Система NTFS обеспечивает безопасность на уровне файвикаталогов. Это означает, что разрешения доступа к томам, каталогам и файламГ ТУ зависеть от учетной записи пользователя и тех групп, к которым он принад*ит. Каждый раз, когда пользователь обращается к объекту файловой системы,190Глава 6. Файловые системыего разрешения на доступ проверяются по уже упоминавшемуся списку управления доступом (ACL) для данного объекта.
Если пользователь обладает необходимым уровнем разрешений, его запрос удовлетворяется; в противном случае запросотклоняется. Эта модель безопасности (см. подраздел «Модель безопасности Windows NT/2000/XP» в главе 11) применяется как при локальной регистрации пользователей на компьютерах с Windows NT, так и при удаленных сетевых запросах.Расширенная функциональностьСистема NTFS проектировалась с учетом возможного расширения.
В ней быливоплощены многие дополнительные возможности — повышенная отказоустойчивость, эмуляция других файловых систем, мощная модель безопасности, параллельная обработка потоков данных и создание файловых атрибутов, определяемых пользователем. Эта система также позволяет сжимать как отдельные файлы,так и целые каталоги. В последней, пятой, версии NTFS введена возможность шифрования хранимых файлов. Здесь следует, однако, заметить, что у шифрующейфайловой системы пока больше недостатков, чем достоинств, поэтому на практике ее применять не рекомендуется.Наконец, в системах Windows 2000/XP в случае использования файловой системы NTFS можно включить квотирование, при котором пользователи могут хранить свои файлы только в пределах отведенной им квоты на дисковое пространство.Поддержка дисков большого объемаСистема NTFS создавалась с расчетом на работу с большими дисками.
Она ужедостаточно хорошо проявляет себя при работе с томами объемом 300-400 Мбайти выше. Чем больше объем диска и чем больше на нем файлов, тем большийвыигрыш мы получаем, используя NTFS вместо FAT16 или FAT32. Максимально возможные размеры тома (и размеры файла) составляют 16 Эбайт (один экзабайт равен 2 04 байт, или приблизительно 16 000 млрд гигабайт), в то время какпри работе под Windows NT/2000/XP диск с FAT16 не может иметь размер более 4 Гбайт, а с FAT32 — 32 Гбайт. Количество файлов в корневом и некорневомкаталогах при использовании NTFS не ограничено. Поскольку в основу структуры каталогов NTFS заложена эффективная структура данных, называемая «двоичным деревом», время поиска файлов в NTFS не связано линейной зависимостью с их количеством (в отличие от систем на базе FAT).
Наконец, помимонемыслимых размеров томов и файлов, система NTFS также обладает встроенными средствами сжатия, что позволяет экономить дисковое пространство и размещать в нем больше файлов. Напомним, что сжатие можно применять как котдельным файлам, так и целым каталогам и даже томам (и впоследствии отменять или назначать их по своему усмотрению).С т р у к т у р а т о м а с ф а й л о в о й с и с т е м о й NTFSРассмотрим теперь структуру файловой системы NTFS. Наиболее полно она опй"сана в [16] и [42]. Мы же здесь опишем только основные моменты.файловая система NTFS191Прежде всего, одним из основных понятий, используемых при работе с NTFS, является понятие тома (volume). Том означает логическое дисковое пространство,которое может быть воспринято как логический диск, то есть том может иметьбукву (буквенный идентификатор) диска.
Частным случаем тома является логический диск. Возможно также создание отказоустойчивого тома, занимающегонесколько разделов, то есть поддерживается использование RAID-технологии.RAID — это сокращение от Redundant Array of Inexpensive Disks, что дословнопереводится как «избыточный массив недорогих дисков».
RAID-технология позволяет получать дисковые подсистемы из нескольких обычных дисков, которыеобладают либо существенно более высоким быстродействием, либо более высокой надежностью, либо тем и другим одновременно. К сожалению, в файловой системе NTFS5, применяемой в Windows 2000/XP, для использования RAID-технологии в случае, когда эти системы устанавливаются не поверх старой системы WindowsNT 4.0, а заново, требуются так называемые динамические диски. Это фирменный закрытый стандарт распределения дискового пространства, не имеющий ничего общего с тем промышленным стандартом, который использует главную загрузочнуюзапись и был описан в предыдущей главе.
Основным недостатком нового стандарта от Microsoft является абсолютная несовместимость с другими операционнымисистемами. Другими словами, если жесткий диск с помощью оснастки Управление дисками был преобразован в динамический, то на этот компьютер более неудастся установить никакую операционную систему, а установленные ранее системы, отличные от Windows 2000/XP/2003, не смогут даже запуститься. Кромеэтого, обратное преобразование динамического диска до так называемой «базовоймодели» (так компания Microsoft назвала промышленный стандарт описания логической структуры диска) невозможно без полной потери данных. Единственным достоинством динамической модели дисков является возможность преобразования томов или изменения размера логического диска прямо «на лету», то естьбея последующей обязательной перезагрузки операционной системы.
Технологиюизменения размеров дисковых томов «на лету» разработала фирма Veritas Software.Компания Microsoft лицензировала эту технологию, ввела дополнительные ограничения на ее использование и назвала динамическими дисками.Как и многие другие файловые системы, NTFS делит все полезное дисковое пространство тома на кластеры — блоки данных, адресуемые как единицы данных.Файловая система NTFS поддерживает размеры кластеров от 512 байт до 64 Кбайт;неким стандартом же считается кластер размером 2 или 4 Кбайт. К сожалению,при увеличении размера кластера свыше 4 Кбайт становится невозможным сжимать файлы и каталоги.осе дисковое пространство в NTFS делится на две неравные части (рис.
6.6). Первые 12 % диска отводятся под так называемую зону MFT (Master File Table — главаятаблица файлов). Эта зона предназначена для таблицы MFT (с учетом ее будущего роста), представляющей собой специальный файл со служебной информацией,зволяющей определять местонахождение всех остальных файлов. Запись каких0Данных в зону MFT невозможна — она всегда остается пустой, чтобы присте MFT по возможности не было фрагментации.
Остальные 88 % тома предвляют собой обычное пространство для хранения файлов.192Зона для размещенияфайлов и каталоговI Копия первых ' записей MFTt2Зона!ГsГлава 6. Файловые системыCDЗона для размещенияфайлов и каталоговРис. 6.6. Структура тома NTFSОчевидно, что структуру данных, называемую главной таблицей файлов, можнорассматривать как файл. В этом файле MFT хранится информация обо всех остальных файлах диска, в том числе и о самом файле MFT. Таблица MFT поделенана записи фиксированного размера в 1 Кбайт, и каждая запись соответствует какому-либо файлу (в общем смысле этого слова). Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны через интерфейс операционной системы — они называются метафайлами, причем самый первый метафайл — это сам файл MFT.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
