Файловые системы (курсовая работа), страница 7

В состав Windows NT входит утилитаconvert, осуществляющая конвертирование томов с FAT и HPFS в тома NTFS. В NTFSзначительно расширены возможности по управлению доступом к отдельным файлам и23каталогам, введено большое число атрибутов, реализована отказоустойчивость, средствадинамического сжатия файлов, поддержка требований стандарта POSIX. NTFS позволяетиспользовать имена файлов длиной до 255 символов, при этом она использует тот жеалгоритм для генерации короткого имени, что и VFAT. NTFS обладает возможностьюсамостоятельного восстановления в случае сбоя ОС или оборудования, так что дисковый томостается доступным, а структура каталогов не нарушается.Каждый файл на томе NTFS представлен записью в специальном файле – главной файловойтаблице MFT (Master File Table). NTFS резервирует первые 16 записей таблицы размеромоколо 1 Мб для специальной информации.

Первая запись таблицы описываетнепосредственно саму главную файловую таблицу. За ней следует зеркальная запись MFT.Если первая запись MFT разрушена, NTFS считывает вторую запись, чтобы отыскатьзеркальный файл MFT, первая запись которого идентична первой записи MFT.Местоположение сегментов данных MFT и зеркального файла MFT хранится в сектореначальной загрузки. Копия сектора начальной загрузки находится в логическом центредиска. Третья запись MFT содержит файл регистрации, применяемый для восстановленияфайлов. Семнадцатая и последующие записи главной файловой таблицы используютсясобственно файлами и каталогами на томе.В журнале транзакций (log file) регистрируются все операции, влияющие на структуру тома,включая создание файла и любые команды, изменяющие структуру каталогов. Журналтранзакций применяется для восстановления тома NTFS после сбоя системы.

Запись длякорневого каталога содержит список файлов и каталогов, хранящихся в корневом каталоге.Схема распределения пространства на томе хранится в файле битовой карты (bitmap file).Атрибут данных этого файла содержит битовую карту, каждый бит которой представляетодин кластер тома и указывает, свободен ли данный кластер или занят некоторым файлом.В загрузочном файле (boot file) хранится код начального загрузчика Windows NT.NTFS также поддерживает файл плохих кластеров (bad cluster file) для регистрацииповрежденных участков на томе и файл тома (volume file), содержащий имя тома, версиюNTFS и бит, который устанавливается при повреждении тома. Наконец, имеется файл,содержащий таблицу определения атрибутов (attribute definition table), которая задает типыатрибутов, поддерживаемые на томе, и указывает можно ли их индексировать,восстанавливать операцией восстановления системы и т.д.NTFS распределяет пространство кластерами и использует для их нумерации 64 разряда, чтодает возможность иметь 264 кластеров, каждый размером до 64 Кбайт.

Как и в FAT размеркластера может меняться, но необязательно возрастает пропорционально размеру диска.Размеры кластеров, устанавливаемые по умолчанию при форматировании раздела,приведены в табл. 6.Размер раздела< 512 Мб513 Мб - 1024 Мб (1 Гб)1 Гб - 2 Гб2 Гб - 4 Гб4 Гб - 8 Гб8 Гб - 16 Гб16 Гб - 32 Гб24Размер кластера512 байт1 Кб2 Кб4 Кб8 Кб16 Кб32 Кб> 32 Гб64 КбТабл.

6NTFS позволяет хранить файлы размером до 16 эксабайт (264 байт) и располагаетвстроенным средством уплотнения файлов в реальном времени. Сжатие является одним изатрибутов файла или каталога и подобно любому атрибуту может быть снято илиустановлено в любой момент (сжатие возможно на разделах с размером кластера не более 4Кб).

При уплотнении файла, в отличие от схем уплотнения используемых в FAT,применяется пофайловое уплотнение, таким образом, порча небольшого участка диска неприводит к потере информации в других файлах.Для уменьшения фрагментации NTFS всегда пытается сохранить файлы в непрерывныхблоках. Эта система использует структуру каталогов в виде B-дерева, аналогичнуювысокопроизводительной файловой системе HPFS, а не структуре со связанным спискомприменяемой в FAT. Благодаря этому поиск файлов в каталоге осуществляется быстрее,поскольку имена файлов хранятся сортированными в лексикографическом порядке.NTFS была разработана как восстанавливаемая файловая система, использующая модельобработки транзакций.

Каждая операция ввода-вывода, изменяющая файл на томе NTFS,рассматривается системой как транзакция и может выполняться как неделимый блок. Примодификации файла пользователем сервис файла регистрации фиксирует всю информациюнеобходимую для повторения или отката транзакции. Если транзакция завершена успешно,производится модификация файла.

Если нет, NTFS производит откат транзакции.Несмотря на наличие защиты от несанкционированного доступа к данным NTFS необеспечивает необходимую конфиденциальность хранимой информации. Для получениядоступа к файлам достаточно загрузить компьютер в DOS с дискеты и воспользоватьсякаким-нибудь сторонним драйвером NTFS для этой системы.Начиная с версии Windows 2000 Microsoft поддерживает новую файловую систему NTFS5.0. В новой версии NTFS были введены дополнительные атрибуты файлов; наряду с правомдоступа введено понятие запрета доступа, позволяющее, например, при наследованиипользователем прав группы на какой-нибудь файл, запретить ему возможность изменять егосодержимое.

Новая система также позволяет:вводить ограничения (квоты) на размер дискового пространства, предоставленногопользователям;проецировать любой каталог (как на локальном, так и на удаленном компьютере) вподкаталог на локальном диске.Интересной возможностью новой версии Windows NT является динамическое шифрованиефайлов и каталогов, повышающее надежность хранения информации. В состав Windows2000 и Windows XP входит файловая система с шифрованием (Encrypting File System, EFS),использующая алгоритмы шифрования с общим ключом. Если для файла установлен атрибутшифрования, то при обращении пользовательской программы к файлу для записи или чтенияпроисходит прозрачное для программы кодирование и декодирование файла.UFS (Unix File System)Так же, как Unix представляет не одну систему, а ряд совместимых, так же UFS - не однасистема, а целый ряд.

Информации о поддержке разными Unix'ами чужих UFS у меня пока25нет; информацию по поводу поддержки чужих файловых систем для каждого конкретногоUnix'а скорее всего можно найти в документации к программе 'mount'.Основным отличием UFS от других известных мне систем является выделение атрибутовфайла в отдельном объекте файловой системе - inode; это позволяет иметь доступ к файлу (кнабору данных, хранящихся в файле) более чем по одному имени (так называемый жесткийлинк; см.ниже), а заодно повысить эффективность функционирования системы.Классическая UFS Отводит на файл 16 байт - 14-буквенное имя файла и двухбайтный номерinode; современые UFS позволяют создавать длинные имена (до 255 символов), а именафайлов хранят не подряд, а более разумно - в двоичном дереве или hash-таблице, а номерinode может быть любым - четырехбайтным или восьмибайтным.Сам блок inode содержит:количество ссылок на файл - каждое имя, ссылающееся на файл, а также открытиефайла увеличивают этот счетчик на единицу; файл стирается с высвобождениемзанятого места как только счетчик становится равным нулю (т.е.

можно стеретьоткрытый файл, а реально он сотрется когда его закроют);размер файла;дату и время создания, последнего изменения и последего чтения файла;тип файла - в Unix это бывает:o обычный файл;o директория;o файл блочного устройства;o файл символьного (последовательного) устройства;o поименованный пайп (название происходит от символа "|", называемого "pipe"- см.его значение в shell);o символьный линк (алиас);обычный файл и директория встречаются во всех файловых системах; файлыустройств являются интерфейсами к драйверам этих устройств;UID (идентификатор хозяина файла) и GID (идентификатор группы);атрибуты доступа:o Unix использует атрибуты 'Read', 'Write' и 'eXecute' для хозяина файла (owner),для одногрупника (group) и для остальных (other) - итого 9 бит; для директорииэти атрибуты означают соответственно права на чтение списка файлов, насоздание/удаление файлов и на обращение к файлам внутри директории;важной особенностью является то, что права доступа для хозяина определяютсяатрибутами для него, права для одногрупника и остальных для хозяинаигнорируются; аналогично для одногркпника не играют никакой роли права дляостальных;ooкроме них есть атрибуты SetUID и SetGID - для запускаемого файла (неинтерпретируемого) эти атрибуты определяют запуск процесса под правами незапустившего их пользователя, а хозяина и/или группы файла соотвнтственно;и еще есть один атрибут - для директории он запрещает стирание файлов, непринадлежащих стирающему;расширенный ACL (Access Control List, Список Управления Доступом) или ссылку наACL, если файловая система поддерживает ACL;26несколько (в классической UFS - 13) ссылок на кластеры файловой системы(раскладка приведена для классической UFS):o первые 10 указывают на первые 10 кластеров файла;o 11-й указывает на кластер, содержащий адреса следующих 128-ми кластеровфайла (в классической UFS размер кластера - полкилобайта, а адрес кластера четыре байта);o 12-й указывает на кластер, содержащий адреса 128-ми кластеров, в своюочередь содержащих адреса следующих 16`384-рех кластеров файла;o последний указывает на кластер, ...

вобщем, здесь используется еще на одинуровень больше, что позволяет адресовать еще 2`097`152 кластера файла;итого получается 2`113`674 кластера по полкилобайта - чуть более гигабайта вфайловой системе, способной работать с томами до двух терабайт (2^32 кластеров пополкилобайта).В современных UFS многое изменено: можно задавать произвольный размер кластераи использовать 64-битные указатели, так что ограничени классической UFS давнопреодолены. Основное преимущество такой адресации в том, что маленькие файлы, ккоторым часто обращаются, достижимы прямо из inode, и так же быстро происходитобращение к началу большого файла; обращение в середину и конец большого файлапроисходят медленнее, чем в начало, но я не представляю, как можно обеспечитьбОльшую скорость, не налагая жесткого требования заведомойдефрагментированности файла или хотя бы таблицы размещения его кластеров.Во многих UFS если после создания файла в кластер ничего не писалось (например, послеоткрытия файла переместили указатель далеко-далеко и что-то туда записали), то под этоткластер не отводится место, а ссылке, которая должна на него указывать, присваивается 0(это особенно актуально в свете использования hash-таблиц, которые обычно имеют внутрисебя пустое пространство).