Балашовски институт (филиал) на Саратовския държавен университет. Н.В. Чернишевски
Курсовата работа е изпълнена от студент от 142 група А. П. Ефанов.
Балашов 2010г
Въведение
В момента средно няколко десетки хиляди файлове се записват на един диск. Как да подредим цялото това разнообразие, за да адресираме точно файла? Целта на файловата система е ефективно решение на този проблем.
Развитието на файловите системи на персоналните компютри се определя от два фактора - появата на нови стандарти за носители за съхранение и нарастването на изискванията за характеристиките на файловата система от страна на приложните програми (диференциране на нивата на достъп, поддръжка на дълги файлове). имена във формат UNICODE). Първоначално за файловите системи беше от първостепенно значение да се увеличи скоростта на достъп до данни и да се сведе до минимум количеството съхранявана служебна информация. Впоследствие, с навлизането на по-бързите твърди дискове и увеличаването на обема им, изискването за надеждност на съхранението на информация излезе на преден план, което доведе до необходимостта от излишно съхранение на данни.
Еволюцията на файловата система е пряко свързана с развитието на технологиите за релационни бази данни. Файловата система използва най-новите постижения, разработени за използване в СУБД: механизми за транзакции, защита на данните, самовъзстановяваща се система в резултат на повреда.
Развитието на файловите системи доведе до промяна в самата концепция за "файл" от оригиналната интерпретация като подредена последователност от логически записи към концепцията за файл като обект с набор от атрибути, характеризиращи го (включително име на файла , псевдоним, време за създаване и действителни данни), внедрени в NTFS ...
През своята 20-годишна история файловата система премина от проста система, която пое функциите за управление на файлове, до система, която е пълноценна СУБД с вграден механизъм за регистриране и възстановяване на данни.
За разлика от опитите за въвеждане на стандарт за протокол, който описва правилата за достъп до отдалечени файлови системи (CIFS, NFS), не трябва да се очаква появата на такъв стандарт, описващ файлови системи за твърди дискове. Това може да се обясни с факта, че файловата система на твърдите дискове все още е една от основните части на операционната система, която влияе върху нейната производителност. Следователно всеки производител на операционна система ще се стреми да използва собствената файлова система за своята операционна система.
По-нататъшното развитие на файловите системи ще следва пътя на подобряване на механизмите за съхранение на данни, оптимизиране на съхранението на мултимедийни данни, използване на нови технологии, използвани в бази данни (способност за пълнотекстово търсене, сортиране на файлове по различни атрибути).
Файловете се идентифицират по имена. Потребителите дават на файловете символни имена, като същевременно вземат предвид ограниченията на ОС както за използваните знаци, така и за дължината на името. Доскоро тези граници бяха много тесни. Така че в популярната файлова система FAT дължината на имената е ограничена от добре познатата схема 8.3 (8 знака за самото име, 3 знака за разширението на името), а в UNIX System V името не може да съдържа повече от 14 знака. Въпреки това, за потребителя е много по-удобно да работи с дълги имена, тъй като те ви позволяват да дадете на файл наистина мнемонично име, чрез което дори след достатъчно дълъг период от време ще бъде възможно да запомните какъв е файлът съдържа. Следователно съвременните файлови системи обикновено поддържат дълги символни имена на файлове. Например, Windows NT в новата си файлова система NTFS указва, че името на файла може да бъде до 255 знака, без да включва завършващия нулев знак.
Преминаването към дълги имена повдига проблем със съвместимостта с предварително създадени приложения, които използват кратки имена. За да могат приложенията да имат достъп до файлове в съответствие с предишните конвенции, файловата система трябва да може да предоставя еквивалентни кратки имена (псевдоними) на файлове с дълги имена. Така една от важните задачи е проблемът за генериране на съответните кратки имена.
Дългите имена се поддържат не само от нови файлови системи, но и от по-нови версии на добре познати файлови системи. Например, Windows 95 използва файловата система VFAT, която е значително модифицирана версия на FAT. Сред много други подобрения, едно от основните предимства на VFAT е неговата поддръжка за дълги имена. В допълнение към проблема с генерирането на еквивалентни кратки имена, при внедряването на новата версия на FAT важна задача беше да се съхраняват дълги имена, при условие че по принцип методът на съхранение и структурата на данните на диска не трябваше да се променят.
Обикновено различните файлове могат да имат едно и също символно име. В този случай файлът е уникално идентифициран чрез така нареченото отличително име, което е поредица от символни имена на директории. На някои системи не може да се даде множество различни имена за един и същ файл, а на други не. В последния случай операционната система присвоява допълнително уникално име на файла, така че да може да се установи съответствие едно към едно между файла и неговото уникално име. Уникалното име е числов идентификатор и се използва от програмите на операционната система. Пример за такова уникално име на файл е номерът на UNIX inode.
Типове файлове. Има различни типове файлове: обикновени файлове, специални файлове, файлове от директории.
Редовните файлове от своя страна се подразделят на текстови и двоични файлове. Текстовите файлове са съставени от низове от знаци, представени в ASCII код. Това могат да бъдат документи, изходни кодове на програми и др. Текстовите файлове могат да се четат на екрана и да се отпечатват на принтер. Двоичните файлове не използват ASCII кодове; те често имат сложни вътрешни структури като програмен обектен код или архивен файл. Всички операционни системи трябва да могат да разпознават поне един тип файлове - техните собствени изпълними файлове.
Специалните файлове са файлове, свързани с I/O устройства, които позволяват на потребителя да извършва I/O операции, използвайки обичайните команди за запис във файл или за четене от файл. Тези команди първо се обработват от програмите на файловата система и след това, на някакъв етап от изпълнението на заявката, ОС се преобразува в команди за управление на съответното устройство. Специалните файлове, като I/O устройства, са разделени на блоково-ориентирани и байт-ориентирани.
Директорията е, от една страна, група файлове, комбинирани от потребителя по някаква причина (например файлове, съдържащи програми за игри или файлове, които съставляват един софтуерен пакет), а от друга страна, това е файл, съдържащ система информация за група файлове, нейните компоненти. Директорията съдържа списък на файловете, включени в нея, като се установява съответствие между файловете и техните характеристики (атрибути).
Различните файлови системи могат да използват различни характеристики като атрибути, например:
информация за разрешен достъп,
парола за достъп до файла,
собственик на файла,
създател на файлове,
флаг само за четене,
знак "скрит файл",
знак "системен файл",
знак "архив файл",
атрибут "двоичен / символ",
знакът "временен" (изтриване след края на процеса),
блокиращ знак,
дължина на записа,
указател към ключово поле в записа,
дължина на ключа,
времена на създаване, последен достъп и последна модификация,
текущия размер на файла,
максимален размер на файла.
Директориите могат директно да съдържат стойностите на файловите характеристики, както се прави във файловата система MS-DOS, или да се отнасят до таблици, съдържащи тези характеристики, както се прави в UNIX (Фигура 1). Директориите могат да образуват йерархична структура поради факта, че директория от по-ниско ниво може да бъде включена в директория от по-високо ниво (Фигура 2).
Йерархията на директориите може да бъде дърво или мрежа. Директориите образуват дърво, ако файлът може да принадлежи само към една директория, и мрежа - ако файлът може да принадлежи на няколко директории наведнъж. В MS-DOS директории
Рисуване. 1 Структура на директорията: а - структура на записа на директорията MS-DOS (32 байта);
b - структура на записа в директорията на UNIX OS
Фигура 2 Логическа организация на файловата система
а - едностепенно; b - йерархичен (дърво); в - йерархичен (мрежов)
образуват дървовидна структура, а в UNIX "e - мрежа. Както всеки друг файл, директорията има символно име и е уникално идентифицирана чрез съставно име, което съдържа верига от символни имена на всички директории, през които пътят от корена към дадена директория преминава.
Програмистът се занимава с логическата организация на файл, като го представя като логически записи, организирани по определен начин. Логическият запис е най-малкият елемент от данни, с който програмист може да работи, когато комуникира с външно устройство. Дори ако физическият обмен с устройството се извършва в големи единици, операционната система предоставя на програмиста достъп до отделен логически запис. Фигура 3 показва няколко диаграми за организация на логически файлове. Записите могат да бъдат с фиксирана дължина или с променлива дължина.
Фигура 3 Начини за логично организиране на файлове
Записите могат да бъдат подредени последователно във файла (последователна организация) или в по-сложен ред, като се използват така наречените индексни таблици, позволяващи бърз достъп до единичен логически запис (индекс-последователен
организация).
Специално поле в записа, наречено ключ, може да се използва за идентифициране на запис. Във файловите системи UNIX и MS-DOS файлът има най-простата логическа структура - последователност от еднобайтови записи.
Физическата организация на файл описва правилата за местоположението на файл на външно устройство за съхранение, по-специално на диск. Файлът се състои от физически записи - блокове. Блокът е най-малката единица данни, която външно устройство обменя с RAM. Непрекъснатото разпределение е най-простата версия на физическата организация (Фигура 2.34, а), при която файлът е снабден с поредица от дискови блокове, които образуват единична непрекъсната секция от дисковата памет. За да посочите адреса на файла, в този случай е достатъчно да посочите само номера на първоначалния блок. Друго предимство на този метод е неговата простота. Но има и два значителни недостатъка. Първо, по време на създаването на файл, неговата дължина не е известна предварително, което означава, че не е известно колко памет трябва да бъде запазена за този файл, и второ, при това подреждане неизбежно възниква фрагментация и дисковото пространство не е използвани ефективно, малки площи (поне 1 блок) може да не се използват.
Следващият начин за физическа организация е поставянето под формата на свързан списък от блокове дискова памет (Фигура 4, б). При този метод в началото на всеки блок има указател към следващия блок. В този случай адресът на файла може да бъде определен и с едно число - номера на първия блок. За разлика от предишния метод, всеки блок може да бъде свързан към файл, следователно няма фрагментация. Файлът може да се променя по време на своето съществуване, увеличавайки броя на блоковете. Недостатъкът е сложността на реализацията на достъп до произволно определено място във файла: за да се прочете по ред петия блок от файла, е необходимо последователно да се прочетат първите четири блока, проследявайки веригата от номера на блокове. Освен това, с този метод, количеството файлови данни, съдържащи се в един блок, не е равно на степен от две (една дума се изразходва за номера на следващия блок) и много програми четат данни в блокове, чийто размер е равно на степен две.
Фигура 4 Физическа организация на файла
а - непрекъснато поставяне; b - свързан списък с блокове;
c - свързан списък с индекси; d - списък с номера на блокове
Популярна техника, използвана например във файловата система MS-DOS FAT, е използването на свързан списък с индекси. Всеки блок е свързан с някакъв елемент - индекс. Индексите са разположени в отделна област на диска (в MS-DOS това е таблицата FAT). Ако някакъв блок е разпределен към някакъв файл, тогава индексът на този блок съдържа номера на следващия блок от този файл. При такава физическа организация се запазват всички предимства на предишния метод, но и двата отбелязани недостатъка се премахват: първо, за достъп до произволно място във файла е достатъчно да прочетете само индексния блок, да преброите необходимия брой файлове блокове по веригата и определят номера на необходимия блок, и второ, данните от файла заемат целия блок, което означава, че има обем, равен на степен две.
И накрая, помислете за определяне на физическото местоположение на файл, като просто посочите номерата на блоковете, които файлът заема. UNIX OS използва вариант на този метод, за да осигури фиксирана дължина на адреса, независимо от размера на файла. Има 13 полета, разпределени за съхраняване на адреса на файла. Ако размерът на файла е по-малък или равен на 10 блока, тогава номерата на тези блокове са директно изброени в първите десет полета на адреса. Ако размерът на файла е повече от 10 блока, тогава следващото 11-то поле съдържа адреса на блока, в който могат да бъдат разположени още 128 номера от следващите файлови блокове. Ако файлът е повече от 10 + 128 блока, тогава се използва 12-то поле, което съдържа номера на блока, съдържащ 128 номера на блока, които съдържат 128 номера на блока на този файл. И накрая, ако файлът е по-голям от 10 + 128 + 128 (128, тогава последното 13-то поле се използва за тройна индиректна адресация, което ви позволява да зададете адреса на файл с максимален размер 10+ 128 + 128 ( 128 + 128 (128 (128.
2.Общи концепции за файловата система
Функционирането на всяка файлова система може да бъде представено чрез модел на много нива (Фигура 5), в който всяко ниво предоставя определен интерфейс (набор от функции) на по-високото ниво, а самото от своя страна използва интерфейса (обработва набор от заявки) от по-ниско ниво за извършване на работата си.
Задачата на символното ниво е да определи своето уникално име от името на символния файл. Във файлови системи, в които всеки файл може да има само едно символно име (например MS-DOS), това ниво отсъства, тъй като символното име, присвоено на файла от потребителя, е едновременно уникално и може да се използва от операционната система .
Фигура 5 Общ модел на файловата система
В други файлови системи, където един и същ файл може да има повече от едно символно име, веригата от директории се сканира на това ниво, за да се определи уникално име на файл. Във файловата система UNIX, например, уникалното име е номерът на inode на файла (i-node).
На следващото, основно ниво, уникалното име на файла определя неговите характеристики: права за достъп, адрес, размер и други. Както вече споменахме, характеристиките на файловете могат да бъдат включени в каталога или съхранени в отделни таблици. Когато файл се отвори, неговите характеристики се преместват от диск в RAM, за да се намали средното време за достъп до файла. В някои файлови системи (например HPFS), когато се отвори файл, заедно с неговите характеристики, първите няколко блока от файла, съдържащ данни, се преместват в RAM.
Следващата стъпка в изпълнението на заявка към файл е проверка на правата за достъп до него. За да направите това, разрешенията на потребителя или процеса, който е издал заявката, се сравняват със списъка с разрешени типове достъп до този файл. Ако заявеният тип достъп е разрешен, тогава изпълнението на заявката продължава, ако не, тогава се издава съобщение за нарушаване на правата за достъп.
На логическо ниво се определят координатите на искания логически запис във файла, тоест се изисква да се определи на какво разстояние (в байтове) е необходимият логически запис от началото на файла. В същото време те се абстрахират от физическото местоположение на файла, той е представен като непрекъсната последователност от байтове. Алгоритъмът на това ниво зависи от логическата организация на файла. Например, ако файлът е организиран като последователност от логически записи с фиксирана дължина l, тогава n-тият логически запис има отместване от l ((n-1) байта. което директно определя адреса на логическия запис.
Фигура 6 Функции на физическия слой на файловата система
Първоначални данни:
V - размер на блока
N - номер на първия блок на файла
S - отместване на логическия запис във файла
Необходимо е да се дефинира на физическо ниво:
n - номер на блока, съдържащ необходимия логически запис
s - отместване на логическия запис в блока
n = N +, където е цялата част от числото S / V
s = R - дробна част от числото S / V
На физическо ниво файловата система определя номера на физическия блок, който съдържа необходимия логически запис и отместването на логическия запис във физическия блок. За решаването на този проблем се използват резултатите от работата на логическо ниво - изместване на логическия запис във файла, адресът на файла на външно устройство, както и информация за физическата организация на файла, в т.ч. размера на блока. Фигура 6 илюстрира работата на физическия слой за най-простата физическа организация на файл като непрекъсната последователност от блокове. Нека подчертаем, че проблемът с физическия слой се решава независимо от това как е бил логически организиран файлът.
След определяне на номера на физическия блок, файловата система се свързва с входно-изходната система, за да извърши операция за обмен с външно устройство. В отговор на тази заявка необходимият блок ще бъде прехвърлен в буфера на файловата система, в който се избира необходимият логически запис въз основа на отместването, получено по време на работа на физическия слой.
Разработчиците на нови операционни системи се стремят да предоставят на потребителя възможност за работа с множество файлови системи наведнъж. В новото разбиране файловата система се състои от много компоненти, включително файловите системи в традиционния смисъл.
Новата файлова система има многостепенна структура (Фигура 7), на чието най-горно ниво е така нареченият превключвател на файлова система (в Windows 95, например, този превключвател се нарича инсталируем мениджър на файлова система, IFS). Той осигурява интерфейс между заявките на приложението и конкретната файлова система, до която приложението има достъп. Превключвателят на файлова система превежда заявките във формат, който е четим от следващия слой, слоя на файловата система.
Фигура 7 Архитектура на съвременната файлова система
Всеки компонент на ниво файлова система е направен под формата на драйвер за съответната файлова система и поддържа специфична организация на файловата система. Превключвателят е единственият модул, който има достъп до драйвера на файловата система. Приложението няма достъп до него директно. Драйвер на файловата система може да бъде написан като повторно влизащ код, който позволява на множество приложения да извършват файлови операции наведнъж. Всеки драйвер на файловата система, по време на собствената си инициализация, се регистрира с превключвателя, като му предава таблица с входни точки, които ще бъдат използвани при последващи повиквания към файловата система.
За да изпълняват своите функции, драйверите на файловата система се обръщат към I/O подсистемата, която формира следващия слой на файловата система на новата архитектура. I/O подсистемата е неразделна част от файловата система, която отговаря за зареждането, инициализирането и управлението на всички модули на по-ниските нива на файловата система. Обикновено тези модули са драйвери за портове, които се занимават директно с хардуера. В допълнение, I / O подсистемата предоставя някои услуги на драйверите на файловата система, което им позволява да правят заявки към определени устройства. I / O подсистемата трябва винаги да присъства в паметта и да организира съвместната работа на йерархията на драйверите на устройства. Тази йерархия може да включва драйвери на устройства от определен тип (драйвери за твърд диск или лентово устройство), драйвери, поддържани от доставчик (такива драйвери прихващат заявки за блокиране на устройства и могат частично да променят поведението на съществуващ драйвер на това устройство, например криптиране на данни ), драйвери за портове, които управляват специфични адаптери.
Големият брой слоеве в архитектурата на файловата система дава на авторите на драйвери на устройства голяма гъвкавост - драйверът може да получи контрол на всеки етап от изпълнението на заявка, от приложение извиква функция, която обработва файлове до точката, в която най-ниската драйвер на устройство на ниво започва да разглежда регистрите на контролера ... Многостепенният механизъм на файловата система се реализира чрез вериги за извиквания.
По време на инициализацията драйвер на устройство може да се добави към веригата за повиквания на определено устройство, определяйки нивото на последващ достъп. I/O подсистемата поставя адреса на целевата функция във веригата за извикване на устройството, използвайки определено ниво, за да подреди правилно веригата. Докато заявката се изпълнява, I/O подсистемата последователно извиква всички функции, поставени преди това във веригата на повиквания.
Процедурата на водача, въведена във веригата за повиквания, може да реши да предаде заявката по-нататък - в модифицирана или непроменена форма - на следващото ниво или, ако е възможно, процедурата може да удовлетвори заявката, без да я предава по-надолу по веригата.
3. Видове файлови системи
3.1 файлова система FAT
Повечето съществуващи днес файлови системи са изградени около таблица за разпределение на файлове (FAT), която съдържа записи от данни във всеки клъстер на диска. Съществуват няколко типа файлови системи FAT - FAT 12, FAT 16 и FAT 32. Те се различават по броя на цифрите, използвани в таблицата за разпределение на файлове. С други думи, FAT 32 използва 32-битово число за съхраняване на пистата от данни във всеки клъстер, FAT 16 използва 16-битово число и т.н. Понастоящем съществуват следните типове файлови системи FAT:
FAT 12, използван на дялове с максимален капацитет 16 MB (например флопи диск);
FAT 16, използван на дялове, вариращи от 16 MB до 2 GB;
FAT 32, използван (по избор) на дялове от 512 MB до 2 TB.
Файловите системи FAT 12 и FAT 16 първоначално се използват в DOS и Windows и се поддържат от почти всички известни днес операционни системи. Повечето персонални компютри се доставят с твърди дискове с инсталирана една от файловите системи FAT.
Файловата система FAT 32 се поддържа от Windows 95 и по-нови версии и Windows 2000.
За да предостави на потребителските приложения достъп до файлове, независимо от типа на използвания диск, операционната система предоставя няколко структури. Тези структури се поддържат от Windows системи и са представени по-долу в дисков ред:
зареждащи сектори на главния и допълнителните дялове;
сектор за стартиране на логически диск;
таблици за разпределение на файлове (FAT);
основна директория;
област с данни;
цилиндър за извършване на диагностични операции за четене/запис.
Информацията за всеки дял се съхранява в сектора за зареждане на дяла (или логическия диск) в началото на всеки дял. Също така има таблица със списък на главните дялове, поставена в сектора за зареждане на главния дял.
Секторът за зареждане на главния дял (или Master Boot Record (MBR)) е първият сектор на твърдия диск (цилиндър 0, глава 0, сектор 1) и се състои от два елемента.
Основна таблица на разделите. Съдържа списък с дялове на диска и местоположението на секторите за зареждане на съответните логически дискове. Тази таблица е много малка и може да съдържа максимум четири записа. По този начин, за да получите повече дялове в операционната система (например DOS), можете да създадете един допълнителен дял и да поставите няколко логически устройства в него.
Основен код за зареждане. Малка програма, която се изпълнява от BIOS. Основната функция на този код е да прехвърли контрола към дял, който е обозначен като активен (или стартиращ).
Секторът за зареждане е първият сектор на всяко DOS логическо устройство. Например, на флопи диск или на Zip диск, това е първият физически сектор, тъй като флопи дискът не може да бъде разделен и има само един логически диск. На твърдия диск секторът(ите) за стартиране се намират в началото на всеки неопционален дял или в началото на която и да е област на диска, която е разпозната като DOS логическо устройство.
Тези сектори приличат малко на секторите за зареждане на дяловете, тъй като съдържат таблици със специална информация за логическия диск.
Блок с параметър на диска, който съдържа специфична информация като размер на дяла, брой използвани дискови сектори, размер на клъстера и етикет на тома.
Кодът за зареждане е програмата, която стартира процеса на зареждане на операционната система. За DOS и Windows 9x / Me това е файлът Io.sys.
Секторът за стартиране на флопи диска се зарежда от ROM BIOS и когато системата се зареди от твърдия диск, MBR прехвърля управлението към сектора за зареждане на активния дял. И в двата случая секторът за зареждане на логическия диск получава контрол. Той прави някои проверки и след това се опитва да прочете първия системен файл от диск (на DOS / Windows това е файлът Io.sys). Секторът за зареждане не се вижда, защото е извън зоната за съхранение на файлове на логическия диск.
Директорията е база данни, съдържаща информация за файлове, записани на диск. Всеки запис в него е с дължина 32 байта и не трябва да има разделители между записите. Директорията съхранява почти цялата информация за файла, който има операционната система.
Име на файла и разширение - осем знака на името и три знака на разширението; периодът между името на файла и разширението се подразбира, но не е включен в този запис.
Байт на файлов атрибут, който съдържа флаг, който представлява стандартните файлови атрибути.
Часът и датата на създаване или промяна на файла.
Информация за местоположението на файла, т.е. местоположението на останалите клъстери се съдържа в FAT.
Всички директории имат една и съща структура. Записите в тази база данни съхраняват важна информация за файловете, която е свързана с информацията, съхранявана в FAT, чрез едно от полетата за запис - номера на първия клъстер на диска, зает от файла. Ако всички файлове на диска не надвишават размера на един клъстер, изобщо няма да има нужда от FAT. FAT съдържа информация за файла, който не е в директорията - номерата на клъстерите, в които се намира целият файл.
Таблицата за разпределение на файлове (FAT) съдържа номерата на клъстерите, където се намират файловете на диска. Всеки клъстер в FAT съответства на едно число. Сектори, които не съдържат потребителски данни (файлове), не се отразяват в FAT. Тези сектори включват сектори за зареждане, таблици за разпределение на файлове и основни сектори.
Във файловата система FAT дисковото пространство не е разделено на сектори, а на групи от сектори, наречени клъстери (клетки за разпределение). Клъстерът съдържа един или повече сектори. Размерът на клъстера се определя, когато дискът е разделен с помощта на програмата Fdisk и зависи от размера на създавания дял. Най-малкият размер на диска, който може да заеме ненулев файл, е един клъстер. Всеки файл използва цял брой клъстери. Например, ако файлът е с един байт по-голям от размера на клъстера, тогава ще бъдат разпределени два клъстера, за да го поместят на диска.
FAT е електронна таблица, която управлява разпределението на дисково пространство. Всяка клетка в тази таблица е свързана с конкретен клъстер на диск. Числото, което се съдържа в тази клетка, показва дали този клъстер се използва за някакъв файл и, ако се използва, къде е следващият клъстер от този файл.
Областта с данни на диска е областта, следваща сектора за зареждане, таблиците за разпределение на файлове и главната директория на всеки логически диск. Тази област се контролира от FAT и главната директория и е разделена на клетки за разположение, наречени клъстери. Именно в тези клъстери се намират файловете, записани на диска.
3.2 Грешки в файловата система FAT
Грешките във файловата система се появяват повече поради софтуерни, а не хардуерни повреди (например неправилно изключване на Windows).
Загубени клъстери. Това е най-често срещаната грешка във файловата система, при която клъстерите във FAT са маркирани като използвани, но всъщност не са. Тези осиротели клъстери са причинени от необичайно изключване на приложението или срив на системата. Програмите за ремонт на дискове могат да открият тези клъстери и да ги поправят.
Програмите за възстановяване на диска сканират диска и създават копие на FAT в RAM. След това това копие се сравнява с "истинската" FAT и по този начин се идентифицират загубените клъстери. не е собственост на нито един от съществуващите файлове. Почти всички програми за възстановяване могат да запишат информация от изгубени клъстери във файл и след това да ги нулират.
Например програмата Chkdsk създава файлове с имена FILE0001.CHK, FILE0002.CHK и т.н. от вериги от изгубени клъстери.
Припокриващи се файлове. Тези файлове се появяват, когато два записа в директорията неправилно сочат към един и същ клъстер. В резултат на това клъстерът "съдържа" данни от няколко файла, което, разбира се, е неприемливо.
Най-често един от припокриващите се файлове е повреден. Програмите за възстановяване на данни обикновено решават проблема с припокриването на файлове, както следва: файловете се копират с нови имена в свободното дисково пространство, а зоната на припокриване на двата файла (и другите им части) се изтрива. Имайте предвид, че и двата файла са изтрити, т.е. елиминирането на тази грешка не създава нови проблеми: например вход в директория сочи към файл, който не съществува. Като разгледате двата възстановени файла, можете да определите кой от тях е повреден.
Невалиден файл или директория. Понякога информацията в запис в директория за
файл или поддиректория не е вярно: записът съдържа
клъстер с грешна дата или грешен формат. Почти всички програми за възстановяване на диск също решават този проблем.
Командите Chkdsk, Recover и Scandisk са "реанимационният екип" на DOS, посветен на възстановяването на повредени дискови данни. Тези команди имат много прост и не особено удобен за потребителя интерфейс, тяхното използване често оказва значително влияние върху системата, но понякога само те могат да помогнат.
3.3 NTFS файлова система
В сравнение с FAT или FAT32, NTFS предоставя на потребителя комбинация от предимства: ефективност, надеждност и съвместимост. Файловата система NTFS се използва в операционната система Windows NT / 2000 / XP.
Както всяка друга система, NTFS разделя цялото полезно пространство на клъстери - блокове данни, които се използват наведнъж. NTFS поддържа почти всеки размер на клъстера - от 512 байта до 64 KB, клъстер от 4 KB се счита за определен стандарт
При инсталиране на NTFS дискът е разделен на две неравни части: първата е запазена за MFT (Master File Table), наречена MFT - зона и заема около 12% от общия размер на диска, втората част е заета от вашия собствен данни. Има и трета зона, но повече за нея по-късно. MFT се намира в началото на диска, всеки запис в MFT съответства на файл и заема около 1 Kb. В основата си това е директория с всички файлове на диска. Трябва да се отбележи, че всеки елемент от данни в NTFS се третира като файл, дори MFT.
MFT зоната винаги се поддържа празна - това се прави, за да не се фрагментира най-важният сервизен файл (MFT), докато нараства. Останалите 88% от устройството са конвенционално съхранение на файлове.
Свободното дисково пространство обаче включва цялото физически свободно пространство - празни части от MFT зоната също са включени там. Механизмът за използване на MFT зоната е следният: когато файловете вече не могат да се записват в обичайното пространство, MFT зоната просто се намалява (в текущите версии на операционните системи точно два пъти), като по този начин се освобождава място за запис на файлове. Ако се освободи място в нормалната MFT зона, зоната може да се разшири отново.
Първите 16 файла (метафайла) в зоната MFT са специална каста. Те съдържат служебна информация, имат фиксирана позиция и са недостъпни дори за операционната система. Между другото, първият от тези 16 е самият файл MFT. Има копие на първите три записа.
Третата зона от своя страна разделя диска наполовина. Това се прави за надеждност, в случай на загуба на информация във файла MFT, винаги можете да възстановите информацията, а там вече е въпрос на технология, както се казва. Всички останали файлове в зоната MFT могат да бъдат разположени произволно. Трябва да се отбележи, че теоретично в зоната на MFT няма нищо освен служебните файлове. Но има моменти, когато не остава място в частта на диска, която е запазена за потребителя, и тогава зоната на MFT намалява. Съответно във втората половина на диска има място за запис на данни. Когато в тази зона се освободи достатъчно свободно пространство, MFT зоната се разширява отново. И тук се появява проблемът. Редовните файлове влизат в зоната на MFT и тя започва да се фрагментира. Но обратно към метафайловете. Всеки от тях отговаря за определена област на работа. Те започват с името $. Нека дадем пример за някои от тях:
$ MFT не е нищо повече от самия MFT
$ MFTmirr - същото копие, което е в средата на диска
$ LogFile е лог файлът
$ Boot - както подсказва името, Негово Величество е секторът за зареждане
$ Bitmap - карта на свободното пространство на дяла
Информацията за метафайловете е във файла MFT. Такава система е изобретена за повишаване на надеждността на NTFS и се оправдава. NTFS практически няма ограничение за размера на диска (поне с настоящите технологии за твърди дискове). Размерът на клъстера може да варира от 512 b до 64 Kb, въпреки че обичайният му размер е 4 Kb.
NTFS директория. Това е метафайл със символ $. Той е разделен на части, всяка от които съдържа името на файла, неговите атрибути и връзка към MFT файла. И вече има цялата останала информация. Директорията е двоично дърво, т.е. В директорията информацията за данните на диска е подредена по такъв начин, че при търсене на файл директорията се разделя на две части и отговорът е в коя част е желаната. След това същата операция се повтаря в избраната половина. И така, докато се намери необходимия файл.
Файлове. Като такива те не съществуват, има така наречените потоци. Тоест всяка единица информация представлява няколко потока. Един поток са самите данни, той е основният. Други потоци са файлови атрибути. Всеки друг файл може да бъде прикачен към всеки файл. Просто казано, можете да прикачите напълно нов поток към потоци от едни данни и да запишете нови данни там. Ето само информация за размера на файла се взема от обема на основния поток. Празни или малки файлове на диска се появяват само в метафайлове. Това се прави с цел спестяване на дисково пространство. Като цяло трябва да се отбележи, че концепцията за файл е много по-дълбока и по-широка и е доста трудно да се опишат всички свойства. Имайте предвид, че максималната дължина на името на файла може да бъде до 255 знака.
В допълнение, NTFS файловете имат компресиран атрибут. Всеки файл или дори директория може да бъде компресиран. Самата операция на компресиране е незабележима, тъй като скоростта й е доста висока. Към хепа се използва така наречената виртуална компресия, тоест една част от файла може да бъде компресирана, а другата не. Компресирането се извършва на блокове. Всеки блок е равен на 16 клъстера.
NTFS използва криптиране на данни. По този начин, ако по някаква причина трябва да преинсталирате системата отново, няма да можете да прочетете криптираните файлове без подходящо оторизиране.
Дневникиране. NTFS е устойчива на грешки система, която може да се върне в правилното състояние в случай на почти всяка реална повреда. Всяка съвременна файлова система се основава на такава концепция като транзакция - действие, извършено изцяло и правилно или изобщо не се извършва. NTFS просто няма междинни (грешни или неправилни) състояния - квантът на промяна на данните не може да бъде разделен на преди и след повреда, причинявайки унищожение и объркване - той е или перфектен, или отменен.
Пример: данните се записват на диск. Изведнъж се оказва, че не можем да пишем до мястото, където току-що решихме да напишем следващата част от данни – физическо увреждане на повърхността. Поведението на NTFS в този случай е съвсем логично: цялата транзакция на запис се връща назад - системата осъзнава, че записът не е извършен. Местоположението е маркирано като лошо и данните се записват на друго място - започва нова транзакция.
По този начин регистрирането е средство за значително намаляване на броя на грешките и системните сривове. Малко вероятно е обикновен потребител на NTFS някога да забележи системна грешка или да бъде принуден да стартира chkdsk - опитът показва, че NTFS се възстановява до напълно правилно състояние дори в случай на повреди в моменти, много натоварени с дискова активност. Можете дори да оптимизирате диска и да натиснете нулиране в разгара на този процес - вероятността от загуба на данни, дори в този случай, ще бъде много малка. Важно е да разберете обаче, че възстановяването с NTFS гарантира коректността на файловата система, а не на вашите данни. Ако сте писали на диск и сте получили срив, данните ви може да не бъдат записани.
3.4 Сравнителни характеристики на FAT 32 и NTFS. Предимства и недостатъци
Предимства на NTFS:
1. Бърза скорост на достъп до малки файлове;
2. Размерът на дисковото пространство днес е практически неограничен;
3. Файловата фрагментация не засяга самата файлова система;
4. Висока надеждност на съхранението на данни и самата файлова структура;
5. Висока производителност при работа с големи файлове;
Недостатъци на NTFS:
1. По-високи изисквания за количество RAM в сравнение с FAT 32;
2. Работата със средни каталози е трудна поради тяхната фрагментация;
3. По-ниска скорост на работа в сравнение с FAT 32;
Предимства на FAT 32:
1. Висока скорост на работа;
2. Ниско изискване за количество RAM;
3. Ефективна работа с файлове със среден и малък размер;
4. По-малко износване на диска поради по-малко движения на главите за четене/запис.
Недостатъци на FAT 32:
1. Ниска защита срещу системни повреди;
2. Неефективна работа с големи файлове;
3. Ограничение на максималния обем на раздел и файл;
4. Намаляване на производителността при фрагментиране;
5. Намалена производителност при работа с директории, съдържащи голям брой файлове.
3.5 Linux файлови системи
Модерната, мощна и безплатна операционна система Linux предоставя широка територия за разработване на съвременни системи и персонализиран софтуер. Някои от по-интересните разработки в последните Linux ядра са нови, високопроизводителни технологии за управление на съхранението, поставянето и актуализирането на данни на диска.
3.5.1 EXT 2 (Втората разширена файлова система)
Ext2 е файловата система на Linux по подразбиране. В резултат на неговото създаване, дялът на дисковото устройство ще се състои от много области - групи от блокове, които от своя страна са разделени на по-малки области.
Inode е указател към файл, който съдържа информация, свързана с файла: собственик, права за достъп, дата на последната модификация. Всеки файл има един inode. Броят на inodes е постоянен и се задава по време на създаването на файлова система (по подразбиране един дескриптор за всеки 4096 байта).
Superblock - суперблокът съхранява информация за цялата файлова система. Във всяка група блокове има суперблок, той е просто резервно копие на суперблока от първата блокова група.
Дескриптор на група - тук се съхранява информация за всяка група блокове. Той също така съдържа указатели към таблицата с inode.
Блокова растерна карта – масив от битове, показващи използваните блокове.
Таблица на Inode - Таблица на действително разпределените блокове inode за дадена група.
Блоковете данни са блокове, които директно съдържат данни.
Фигура 8 показва диаграма на файловата система на Linux ..
Фигура 8 Файлова система Ext2
Файловата система ext3 е по същество подобрена версия на файловата система ext2. Тези подобрения осигуряват следните предимства:
1) Наличност
В случай на неочаквано прекъсване на захранването или срив на системата (наречено неправилно изключване на системата), всяка монтирана файлова система ext2 трябва да бъде проверена за последователност с помощта на програмата e2fsck. Това е отнемащ време процес и може значително да забави зареждането на системата, особено на големи дискове с много файлове. И докато проверката приключи, данните на дисковете ще бъдат недостъпни.
Журналирането, извършвано от файловата система ext3, означава, че такава проверка на файловата система след неправилно изключване на системата вече не е необходима. Проверките на целостта в ext3 се извършват само в много редки случаи, когато хардуерът се повреди, като например повреда на твърдия диск. Времето, необходимо за възстановяване на файлова система ext3 след неправилно изключване, е независимо от размера на файловата система или броя на файловете, зависи от размера на дневника, използван за поддържане на последователност. Отнема около секунда, за да се възстанови при стандартния размер на журнала, в зависимост от скоростта на компютъра.
2) Цялост на данните
Файловата система ext3 надеждно гарантира целостта на данните в случай на неправилно изключване на системата. Файловата система ext3 ви позволява да изберете вида и нивото на защита за вашите данни. По подразбиране томовете ext3 осигуряват високо ниво на последователност на данните въз основа на състоянието на файловата система.
3) Скорост
Въпреки че някои данни се записват многократно, в повечето случаи ext3 е по-бърз от ext2, тъй като журналирането на ext3 оптимизира движението на главата на твърдия диск. Можете да оптимизирате скоростта, като изберете от три режима на регистриране, но имайте предвид, че това се отразява на нивото на интегритет на данните.
4.Програми за работа с твърди дискове и файлови системи
4.1 Acronis Disk Director Suite 10
Acronis Disk Director Suite 10 предоставя възможности като управление на твърди дискове, разделянето им на дялове без загуба на данни, прехвърляне на операционна система от диск на диск и много други. Това е професионален софтуер за твърд диск за домашна употреба.
За да използвате напълно Acronis Disk Director Suite, трябва да имате на разположение:
Операционна система Microsoft Windows 98 SE / Me / NT4.0 / Workstation SP 6/2000 Professional SP 4 / XP SP 2;
Процесор с тактова честота от 300 MHz или по-висока;
256 MB RAM;
100 MB свободно пространство на твърдия диск;
CD/DVD записващо устройство.
Инсталирането на програмата не създава проблеми. Всичко е интуитивно.
Интерфейсът на програмата е изключително прост и ясен
Професионалният подход към работата е организиран, като се вземат предвид уменията на обикновените потребители. Acronis Disk Director Suite 10 включва актуализирани помощни програми, които преди са били достъпни само отделно. Partition Expert ще ви помогне да копирате, разделяте, премествате дялове на твърдия диск, без да губите данни. Тази функция е една от най-популярните и полезни. Можете да прехвърлите операционната си система с всички файлове на нов твърд диск, ако старият се повреди. Това елиминира необходимостта от преинсталиране на операционната система с всички програми. Или можете просто да разделите твърдия диск на дялове (локални дискове) за по-лесно използване. Разрязването на диска на множество дялове без загуба на данни е нещо просто. За да направите това, трябва да направите само няколко движения на мишката: стартирайте програмата, щракнете с десния бутон върху твърдия диск, изберете "Преоразмеряване" и, премествайки визуалните граници на секцията, задайте размера, който харесвате. И това е всичко. Да, още нещо: за да завършите всяка операция поотделно или всички наведнъж, щракнете върху „Флаг за край“ (Фигура 9).
Фигура 9: Преоразмеряване на дял
Disk Editor извършва специализирани операции за работа с твърд диск: от проверка до коригиране на грешки. Можете да стартирате автоматична проверка на вашия твърд диск за грешки, ако използвате тази програма за първи път, или дори да използвате шестнадесетичен редактор. За да извършите проверка, просто изберете твърд диск или дял, като щракнете с десния бутон върху него и изберете "Проверка". Помощната програма ще почисти вашия твърд диск. Recovery Expert е професионален инструмент за възстановяване и възстановяване на загубени или изтрити дялове. Може да се случи, че дял на твърдия диск е случайно изтрит или това се случи в резултат на софтуерна грешка. Тази помощна програма може да се възстанови с данни с висока точност, които са били изтрити дори преди няколко месеца. За да извикате тази помощна програма, щракнете върху раздела "Съветник" и изберете "Възстановяване на дял".
Програмата поддържа дневник на събитията, винаги можете да видите какво се е случило с твърдия диск, какви действия е предприела самата програма. Това ще бъде полезно, ако сме забравили как правилно да извършим едно или друго действие на твърд диск или да разберем последователността от стъпки за извършване на операция. Програмата има записани всички ходове (Фигура 10)!
Фигура 10: Регистър на събитията на приложението
И друга полезна функция на програмата е създаването на стартиращ диск. Ако изведнъж Windows „поръча да живее дълго“ и не успяхме да направим копие на нашите файлове, не мислете, че ценната информация е загубена завинаги. Нека използваме стартиращ диск: той може да работи с твърд диск, без да зарежда операционната система. Ще можем да работим пълноценно със съдържанието на твърдия диск, да прехвърляме файлове, да тестваме за грешки и да се опитаме да отстраним проблема със зареждането на операционната система. Функциите и външният вид на програмата в този случай няма да се различават от използваните в Windows. Едно малко "но": трябва да направите стартиращ диск предварително, за предпочитане веднага след инсталирането на програмата (Фигура 11).
Фигура 11 Създайте стартиращ диск
Създаването на стартиращ диск отнема няколко минути и не изисква никакви умения. Това изисква празен CD-R диск. Изберете "Създаване на стартиращи дискове" в раздела "Услуга". Просто трябва да щракнете върху "Напред" навсякъде и да изчакате дискът да запише. Това е всичко. Acronis Disk Director Suite 10 вече ще присъства на компактдиска.
4.2. Power Quest Partition Magic 8.0
Power Quest Partition Magic 8.0 работи с всички версии на Windows, иска да види поне 32 MB RAM и процесор не по-нисък от Pentium-150. Partition Magic 8.0 разбира FAT16, FAT32, NTFS, Linux Ext2 / 3 файлови системи и също така знае какво е дял за Linux Swap Linux swap файл.
Нека да видим какво ни обещават разработчиците по отношение на уменията на новата версия на програмата:
Създавайте и изтривайте дялове на вашия твърд диск, както и преоразмерявайте тези дялове, без да губите данни. Както можете да видите, FDISK си почива.
Обединяване на дялове без загуба на данни (например, можете да обедините първичен дял и логически диск в едно цяло).
Преобразувайте файловите системи FAT32 в FAT16 и NTFS и NTFS във FAT32.
Преоразмеряване на клъстера, за да се намали губеното дисково пространство.
След промяна на буквата на устройството, вградената помощна програма DriveMapper ще провери пътищата до програмите и, ако е необходимо, ще направи промени в системния регистър, както и ще направи съответните корекции в системните преки пътища.
Проверка на твърдите дискове за лоши сектори.
Работете с дялове до 160 GB.
Поддръжка за нови устройства с USB2 и FireWire комуникационни протоколи (IE 1394).
Помощната програма Boot Magic 8.0, включена в пакета Partition Magic 8.0, ще създаде удобно меню за избор на зареждане на определена операционна система, ако е необходимо.
Възможността за създаване на стартиращи дискети за извършване на промени или корекции в средата на DOS. Между другото, тези дискети (2 броя) могат да бъдат създадени веднага по време на инсталацията на програмата или след това, като изберете елемента Създаване на спасителни дискети в менюто Старт> Програми> PartitionMagic 8.0 Tools. Не бъдете мързеливи да извършите тази операция, защото животът е нещо непредсказуемо.
Главният прозорец на програмата незабавно ще покаже визуално всички дялове, налични на твърдите дискове на вашия компютър (Фигура 12).
Фигура 12: Главен прозорец на Partition Magic 8.0
Освен това всеки раздел е подчертан със специален цвят, който Partition Magic маркира файловите системи - ще бъде трудно да се направи грешка. Количеството свободно пространство в дяла също е ясно видимо (неразпределеното пространство е подчертано в бяло). Командите за всички операции със секции са налични както в менюто, така и в контекстното меню. И така, какво имаме, когато гледаме Фигура 9? Картината показва, че има два физически твърди диска, инсталирани в системния блок на компютъра.
Новата версия има панел за действие, разположен от лявата страна на главния прозорец. Разделът Избор на задача представя набор от "Помощници" за основни операции с дялове, които ще помогнат на начинаещите потребители да извършат необходимите манипулации за създаване на нов дял, преразпределение на свободното пространство и инсталиране на нова операционна система. Всеки "магьосник" се състои от цикъл от последователни стъпки, които се изпълняват под формата на съвсем разбираеми прозорци.
Нека се опитаме да откажем услугите на тези "Господари", а ние сами ще извършим всички основни операции. Първо, нека разгледаме ситуацията с единствения основен дял (където е инсталиран Windows), в който трябва да създадем логическо устройство.
Разбира се, за допълнителната секция, която създаваме, се нуждаем от свободно пространство, което ще заемем от основния раздел. Щракнете с десния бутон върху изображението на дяла в прозореца Partition Magic и изберете командата Resize / Move от контекстното меню. В едноименния прозорец можете веднага да зададете размера на допълнителната секция в полето Нов размер или можете да плъзнете плъзгача с курсора и да изберете желания размер "на око" (Фигура 13).
Фигура 13: Преоразмеряване на дяла
Програмата незабавно ще даде информация за минималните и максималните стойности за размера на новия раздел, което няма да ни позволи да вдигнем пръста си в небето.
След процедурата за "честно премахване" на дисково пространство от основния дял, свободното пространство ще бъде подчертано в безличен сив цвят - Неразпределено.
Именно върху тази "неизползвана девствена почва" ще създадем допълнителен дял с логически диск. Щракнете отново с мишката, но този път върху сивото поле и след това изберете командата Създаване от контекстното меню (Фигура 14):
Фигура 14
Веднага след като се заемем да създадем логически диск, тогава в полето Създаване като изберете логическия параметър и файловата система FAT32, която се разбира от всички системи на Microsoft.
Няма нужда от допълнително форматиране на създавания дял, тъй като сме задали типа на файловата система, но ако искате да форматирате логически диск, например в NTFS, можем да използваме командата Format от контекстното меню, или същата команда в менюто Раздел на главния прозорец. В края на горните процедури новият дял заедно с чисто новото логическо устройство D: ще ни покаже чистото си лице (Фигура 15):
Фигура 15: Логическото устройство е почти готово
Както можете да видите, самата програма се е погрижила да присвои буква на новия диск. Остава да щракнете върху бутона Прилагане в долния ляв ъгъл на главния прозорец, след което промените ще влязат в сила директно в средата на Windows (Фигура 16):
Фигура 16: Процесът е започнал
Но това все още не е краят: вградената помощна програма Drive Mapper незабавно ще поиска разрешение за проследяване на променените пътища към програмите, за да направи корекции в регистъра, вече ще има такива - в края на краищата имаме нов диск с буквата D :, а CD-ROM устройството започна да се нарича буквата E: (Фигура 17).
Фигура 17
4.2.1 DOS версия на Partitin Magiс
След зареждане на версията на DOS ще се появи прозорец на програмата, който не е толкова красив, колкото в 32-битовото въплъщение, но ви позволява да извършвате почти всички операции, които потребителят може да контролира от Windows. За да преоразмерите дял и да създадете нов, просто щракнете върху полето на съществуващия дял и изберете командата Преоразмеряване / Преместване от контекстното меню - Фигура 18.
Фигура 18
Прозорецът с двигателя за преоразмеряване вече ни е познат от версията на Windows и не представлява никакви затруднения: по същия начин плъзгаме двигателя до желания размер на новия дял или веднага въвеждаме необходимия брой мегабайти или гигабайта за новия дял в полето Free Space After (Фигура 19).
Фигура 20
В списъка Създаване като изберете необходимия параметър: Логически дял за логически диск или Основен дял, когато създавате друг първичен (основен) дял. В списъка Тип на дял отбележете типа файлова система на бъдещия дял или логически диск: FAT32, NTFS или по наша преценка (Фигура 21).
Фигура 21
След тези манипулации, ПРОЕКТът на новата структура на твърдия диск ще се появи в прозореца на програмата (Фигура 22).
Фигура 22
След това, за да запазите направените промени, натиснете бутона Прилагане и отговорете с Да на вековния въпрос - да бъде или, например, да не бъде (Фигура 23). След кратко време на работа на програмата (Фигура 24), всички промени ще влязат в сила.
Фигура 23
Фигура 24
Както вече споменахме, Partition Magic може да преобразува първичните дялове в логически устройства и обратно, както и да конвертира FAT32> NTFS и обратно. Версията на DOS прави същото: когато щракнете върху желания раздел, трябва да изберете познатата команда Convert, след което няма да се появи прозорец, но ще се отвори падащо меню с командите, налични за този раздел. Например, така изглеждат командите за логически диск с файлова система NTFS: можете да го превърнете в основния дял (логически към първичен) или да конвертирате файловата система в FAT32 (NTFS в FAT32) - Фигура 25.
фигура 25
И ето какво можете да направите с дял FAT32 (Фигура 26): както можете да видите, можете да превърнете основния дял в логически диск (Основно към логически) и да конвертирате файловата система в ... FAT (което означава системата FAT16 ). Защо командата за конвертиране в NTFS не е налична? Ще ви кажа малка тайна: в този раздел нямаше данни и следователно нямаше какво да губите и за да конвертирате файловата система на дяла в NTFS, трябва да изберете командата Форматиране - това е всичко.
Фигура 26
Всички команди от контекстното меню на DOS версията на Partition Magic са налични в менюто Операции на главния прозорец (Фигура 27).
Фигура 27
Както можете да видите, програмата Partition Magic 8.0 има много възможности и помощни програми и ще може да реши почти всички задачи, които потребителят ще реши при работа с дискови дялове.
Заключение
Файловата система, от гледна точка на потребителя, е "пространството", в което се намират файловете. И като научен термин, това е част от операционната система, чиято цел е да осигури удобен за потребителя интерфейс при работа с данни, съхранявани на диск, и да осигури споделяне на файлове от множество потребители и процеси.
В широк смисъл терминът "файлова система" включва:
събиране на всички файлове на диска,
набори от структури от данни, използвани за управление на файлове, като файлови директории, файлови дескриптори, таблици за разпределение на свободното и използвано дисково пространство,
набор от системни софтуерни инструменти, които реализират управление на файлове, по-специално: създаване, унищожаване, четене, писане, именуване, търсене и други операции върху файлове.
Наличието на файловата система ви позволява да определите как се нарича файлът, къде се намира. Тъй като информацията се съхранява на персонални компютри предимно на дискове, файловите системи, използвани върху тях, определят организацията на данните на дисковете (по-точно на логическите дискове). Тази статия разглежда няколко типа файлови системи, техните сравнителни характеристики.
Библиография
Гук М. Хардуер IBM PC: Бестселър - 2-ро изд.: Петър, 2005.
Фигурнов В.Е. "IBM PC за потребителя" - 7-мо изд., преработено. и добавете. - М. ИНФА-М, 1998.
Организация на компютри и системи
Орлов С., Цилкер Б. Организация на компютрите и системите: Петър, 2007, 672 с.
Мелехин В.Ф., Павловски Е.Г. Изчислителни машини, системи и мрежи, 3-то изд.: М.: Издателски център "Академия", 2007, 560 стр.
А. В. Гордеев ОПЕРАЦИОННА СИСТЕМА. Учебник за университети. 2-ро изд.: Петър, 2004, 416 с.
Таненбаум Е.С. Превод: А. Леонтиев Съвременни операционни системи: Петър, 2002, 1040 стр.
Smooth A.A. Windows XP за всеки: Peter, 2005, 208 стр.
Електронни ресурси
Преглед на файловите системи FAT и NTFS http://support.microsoft.com/kb/100108
www.powerquest.com
http://www.acronis.ru/homecomputing/products/diskdirector/
Структура на файловата система. Механизъм за достъп до файлове.
Файл (файл) - именуван набор от данни. Възможно е да се извършват операции с файлове като цяло с помощта на операторите: отворен (отворен), близо (близо), създайте (създават), унищожи (унищожи), копие (копие), преименувай (преименувайте), изход (списък). Освен това са възможни операции с отделни файлови компоненти: Прочети (Прочети), напиши (пишете), актуализиране (актуализиране), вмъкване (вмъкнете), изключва (Изтрий).
Организиране на файлове
Организацията на файловете се отнася до начина, по който записите са подредени във външната памет. Има следните начини за организиране.
· Сериен -записите са подредени във физически ред, тоест „следващият“ запис е запис, който физически следва предишния, тук записите могат да бъдат с фиксирана дължина или променливи.
Поправени записи
дължина
Променливи записи
дължина
Указатели за дължина на запис
· Индексно-последователно -записите са подредени в логическа последователност според стойностите на ключовете, съдържащи се във всеки запис. Индексираните записи могат да бъдат достъпни последователно, във възходящ/низходящ ред на стойностите на ключовете, или директно по ключ, чрез търсене по системния индекс.
https://pandia.ru/text/78/277/images/image012_9.gif "height =" 108 src = ">. gif" width = "214">
· Директен -записите са достъпни произволно на техните физически адреси на устройството за съхранение с директен достъп.
· Библиотека -по същество това е файл от последователни подфайлове, където всеки следващ подфайл се нарича елемент или член на файла. Началният адрес на всеки такъв елемент се съхранява във файловата директория. Библиотечните (разделени) файлове най-често се използват за съхраняване на програмни библиотеки или библиотеки с макроси.
Методи за достъп
Операционните системи обикновено прилагат различни методи за достъп до файлове, които могат да бъдат групирани в две категории:
· Методи за достъп до опашка
· основни методи за достъп.
Методи за достъп до опашкаТе се използват в случаите, когато може да се предвиди последователността на обработка на записи, например в последователни и индексно-последователни организации. Тези методи включват предварително буфериране и I/O планиране. Освен това тези методи осигуряват автоматично заключване и отключване на записи.
Основни методи за достъпте обикновено се използват в случаите, когато последователността на обработка на записи не може да бъде предвидена, по-специално при директен или произволен достъп. Основните методи се използват за четене и запис на физически блокове, блокирането и деблокирането, ако е необходимо, се определя от потребителя.
Характеристики на файла
· Променливост- показва честотата на добавяне на нови записи към файла и изтриване на стари. Когато честотата е ниска, файлът се именува статичен, а когато е голям - динамиченили летливфайл.
· Дейност- определя се от процента на файловите записи, обработени по време на това изпълнение.
· Размерът- определя количеството информация, съхранявана във файла.
Файлова система
Файлова системае част от обща система за управление на паметта (виж структурата на ядрото на ОС), чиято цел е главно да управлява файлове, съхранявани във външна памет, както и контролирано споделяне на информация между потребителите.
Функции на файловата система
· Предоставяне на възможност за създаване, модифициране, унищожаване на файлове;
· Контролирано споделяне на файлове от няколко потребители;
· Предоставяне на потребителя с възможност за задаване на различна файлова структура и възможност за контрол на трансфера на информация между файловете;
· Системата трябва да осигурява средства за осигуряване на безопасността и възстановяване на информацията във файлове;
· Системата трябва да гарантира независимостта на файловете от външни устройства, т.е. на потребителите трябва да се даде възможност за достъп до файлове, използващи символни имена;
· Системата трябва да осигурява защита на информацията във файловете от неоторизиран достъп (възможност за криптиране и декриптиране на данни);
· Файловата система трябва да има "приятелски" интерфейс по отношение на потребителя.
Състав на файловата система
Файловата система, която е част от ядрото на OS, обикновено съдържа следните инструменти:
· Методи за достъп, които определят конкретната организация на достъпа до данни, съхранявани във файлове.
· инструменти за управление на файлове,осигуряване на съхранение на файлове, достъп до тях, споделяне и защита.
· инструменти за управление на външна памет,осигуряване на разпределяне на пространство от външна памет за разпределяне на файлове.
· Инструменти за целостта на файла,които гарантират безопасността на информацията за файла.
Поставяне на файлове в паметта на диска
Разпределението на файлове на диска е подобно на разпределението на паметта при мултипрограмиране с променливи дялове. Имайте предвид, че по време на работа на системата дисковото пространство е предразположено към фрагментиране и следователно поставянето на файлове трябва да се извършва в разпръснати блокове. Очевидно е възможно да се използва методът "събиране на боклука", който вече обсъдихме, но това не винаги е ефективно.
Кохерентно разпределение на паметта
1 Безплатно |
2 |
3 |
4 |
5 Безплатно |
Кохерентно разпределение на паметтапредполага, че на всеки файл е разпределена една непрекъсната област от външна памет. Едно от предимствата на този метод е, че последователните логически записи обикновено се поставят физически един до друг, което подобрява скоростта на достъп. В този случай е доста лесно да се реализират директории, тъй като за всеки файл е необходимо да се съхранява само началния адрес и дължината на файла. Недостатъкът на този подход за разпределяне на паметта е, че след като файловете бъдат унищожени и ресурсът, който заемат, се върне в списъка със свободни, новоразпределените файлове трябва да се поберат в съществуващите свободни зони. По този начин тук сме изправени пред същите проблеми, както при фрагментацията в мултипрограмни системи с променливи дялове - необходимостта от сливане на свободни съседни парчета памет. Освен това, когато се занимавате с динамично променящи се размери на файлове, този метод може да не е рационален.
Несъвместимо разпределение на паметта
Разпределение с помощта на секторни списъци
В този случай паметта се разглежда като съвкупност от отделни сектори. Файловете са съставени от сектори, които могат да бъдат разположени на различни места във външната памет. Секторите, принадлежащи към един и същи файл, съдържат указатели един към друг, образувайки списък. Списъкът със свободно пространство съдържа всички свободни сектори на външната памет.
1 |
2 Безплатно |
3 |
4 Безплатно |
5 |
Ако е необходимо да се увеличи размерът на файла, съответният процес изисква допълнителен брой свободни сектори и когато размерът намалее, освободените сектори се връщат в списъка със свободни. Това избягва необходимостта от уплътняване на паметта.
Недостатъкът на този метод за разпределяне на паметта е увеличените разходи за създаване на механизъм за обработка на препратки към указатели, както и възможното увеличаване на времето за достъп.
Блокиране на разпределението на паметта
Опцията за блоково разпределение комбинира елементи на свързано и изключено разпределение, в този случай паметта се разпределя не по отделни сектори, а по блокове от съседни сектори и при разпределянето на нови блокове системата се стреми да избере свободни блокове възможно най-близо до вече съществуващите файлови блокове. Всеки път, когато се осъществява достъп до файл, първо се определя съответният блок, а след това съответният сектор в този блок.
Блоково разпределение на паметта може да се реализира с помощта на блокчейн, индексни блокчейни картографски таблици.
Блокова верига
Каталог
Gif "ширина =" 51 "височина =" 12 "> Данни за местоположението на файла Даннинула
В блокчейн схема, ред в директорията сочи към първия блок на файла, след което всеки блок с фиксирана дължина, включен във файла, съдържа две части: самите данни и указател към следващия блок. Най-малката разпределена единица памет е блок с фиксиран размер.
Очевидно, за да намерите конкретен запис във файла, трябва да прегледате веригата, да намерите съответния блок и след това в блока необходимия запис. Тъй като блоковете могат да бъдат разпръснати по целия диск, този процес може да отнеме време. За да се намали времето за достъп, веригите могат да бъдат направени с двупосочни връзки, което дава възможност да се види веригата и в двете посоки.
Индексна блокова верига
Каталог
Верига индексни блокове
https://pandia.ru/text/78/277/images/image033_0.gif "width =" 166 "height =" 165 src = "> left">
В схема с таблици за преобразуване на блокове се използват номера на блокове вместо указатели. Обикновено числата лесно се преобразуват в реални адреси. Използва се таблица за съпоставяне на файлове, която съдържа един ред за всеки дисков блок. Редът в директорията на потребителя сочи към реда в таблицата за съпоставяне, съответстващ на първия блок от този файл. Всеки ред от таблицата за съпоставяне съдържа номера на следващия блок в този файл. По този начин всички блокове на даден файл могат да бъдат намерени последователно, като се разглеждат редовете на таблицата за преобразуване на файлове. В тези редове на таблицата, които съответстват на последните блокове файлове, обикновено се задава нулев указател нула. В някои редове на таблицата е посочен знакът „свободно“, което показва, че този блок може да бъде избран при следваща заявка.
Основното предимство на такава схема е, че физическото съседство на блоковете може да се прецени от таблицата за показване на файлове.
Класификация, структура, характеристики на файловите системи !!!
1. Концепция, структура и действие на файловата система.
Файловата система е набор (ред, структура и съдържание) от организиране на съхранение на данни на носители за съхранение, което директно представлява достъп до съхранени данни; на ниво домакинство, това е набор от всички файлове и папки на диск. Основните „единици“ на файловата система се считат за клъстер, файл, директория, дял, том, диск.
Наборът от нули и единици на носителя на информация съставляват клъстер (минималният размер на пространството за съхранение на информация, също така е обичайно да ги наричаме концепция за сектор, техният размер е кратен на 512 байта).
Файлове
- именувана колекция от байтове, разделени на сектори. В зависимост от файловата система файлът може да има различен набор от свойства. За удобство при работа с файлове се използват техните (символични идентификатори) имена.
За да се организира структурата на файловата система, файловете се групират в каталози
.
Глава
- област на диска, създадена по време на неговото разделяне и съдържаща един или повече форматирани тома.
Сила на звука
- областта на дяла с файловата система, файловата таблица и областта с данни. Една или повече секции съставляват диск
.
Цялата информация за файловете се съхранява в специална област на раздела - таблицата с файлове. Таблицата с файлове ви позволява да свързвате цифрови идентификатори на файлове и допълнителна информация за тях (дата на промяна, права за достъп, име и т.н.) с директното съдържание на файла, съхраняван в друга област на секцията.
MBR
(Master Boot Record) специална област, разположена в началото на диска - съдържаща информация, необходима на BIOS за зареждане на операционната система от твърдия диск.
Таблицата на дяловете също се намира в началото на диска, нейната задача е да съхранява информация за дяловете: начало, дължина, натоварване. Дялът за зареждане съдържа сектора за зареждане, който съхранява програмата за зареждане на операционната система.
Броенето започва от MBR (от сектор с номер 0) за всички първични (първични) дялове, както за редовни, така и за разширени, и само за първични.
Всички неразширени логически дялове са изместени от началото на разширения дял, в който са описани.
Всички разширени логически дялове са изместени от началото на разширения първичен.
Процесът на зареждане на операционната система е както следва:
Когато компютърът е включен, BIOS получава контрол над процесора, той се зарежда (зарежда) от твърдия диск, първият сектор на диска (MBR) се зарежда в RAM на компютъра и контролът се прехвърля към него).
MBR може да бъде написан като "стандартен" буутлоудър,
и зареждащи устройства като LILO / GRUB.
Стандартният зареждащ инструмент намира първия дял с флага за стартиране в основната таблица на дяловете, чете първия му сектор (зареждащ сектор) и прехвърля управлението на кода, написан в този сектор за зареждане. Ако вместо стандартния MBR буутлоудър има друг, тогава той не гледа флага за стартиране, може да се стартира от всеки дял (посочен в настройките му).
Например, за да стартирате операционната система Windows NT / 2k / XP / 2003, в сектора за зареждане се записва код, който зарежда главния зареждач (ntloader) от текущия дял в паметта.
Всяка файлова система FAT16 / FAT32 / NTFS използва свой собствен буутлоудър. Файлът ntldr трябва да присъства в основата на секцията. Ако видите съобщението "NTLDR липсва", когато се опитвате да стартирате Windows, това е случаят, когато ntldr файлът липсва. Също така, за нормална работа на ntldr може да са необходими файловете bootfont.bin, ntbootdd.sys, ntdetect.com и правилно написан boot.ini.
Пример за Boot.ini
изчакване = 8
по подразбиране = C: \ gentoo.bin
C: \ gentoo.bin = "Gentoo Linux"
мулти (0) диск (0) rdisk (0) дял (1) \ WINDOWS = "Windows XP (32-bit)" / fastdetect / NoExecute = OptIn
мулти (0) диск (0) rdisk (0) дял (3) \ WINDOWS = "Windows XP (64-bit)" / fastdetect / usepmtimer
Примерен конфигурационен файл grub.conf
#
#Обърнете внимание, че не е нужно да стартирате отново grub, след като направите промени в този файл
#
#ЗАБЕЛЕЖКА: Имате дял / boot. Това означава, че
#всички пътища на ядрото и initrd са относителни към /boot/, напр.
#корен (hdO.O)
#kernel / vmlinuz-version ro root = / dev / sda2
#initrd /initrd-version.img
# зареждане = / dev / sda по подразбиране = 0 изчакване = 5
splashimage = (hdO, 0) /grub/splash.xpm.gz
скрито меню
заглавие Red Hat Enterprise Linux сървър (2.6.18-53.el 5)
корен (hdO.O)
ядро /vmlinuz-2.6.18-53.el5 ro root = LABEL = / rhgb тихо-
initrd /initrd-2.6.18-53.el5.img
Lilo.conf файлова структура
# LILO конфигурационен файл, генериран от "liloconfig"// Раздел, описващ глобални параметри
# Стартирайте глобалната секция LILO
// Където се пише Lilo. В този случай това е MBR
зареждане = / dev / hda
// Съобщението, което се показва при зареждане
съобщение = /boot/boot_message.txt
// Показване на подканата
бърза
// Време за изчакване за избор на операционна система
изчакване = 1200
# Отмяна на опасни настройки по подразбиране, които пренаписват таблицата на дяловете:
промените-правила
нулиране
# VESA фреймбуферна конзола @ 800x600x256
// Изберете видео режима за показване на менюто
vga = 771
# Край на глобалната секция на LILO
// Раздел, описващ параметрите на зареждане на windows
# Започва конфигурацията на зареждащия дял на DOS
друго = / dev / hda1
етикет = Windows98
таблица = / dev / hda
# Конфигурацията на зареждащия дял на DOS приключва
// Раздел, описващ параметрите за зареждане на QNX
# Започва конфигурацията на зареждащия дял на QNX
// Път до операционната система
друго = / dev / hda2
етикет = QNX
таблица = / dev / hda
# Конфигурацията на зареждащия дял на QNX приключва
// Раздел, описващ параметрите за зареждане на Linux
# Започва конфигурацията на стартиращия дял на Linux
// Път към изображението на ядрото
изображение = / boot / vmlinuz
root = / dev / hda4
етикет = Slackware
Само за четене
# Конфигурацията на зареждащия дял на Linux приключва
2. Най-известните файлови системи.
- Разширена система за архивиране на дискове
- AdvFS
- Бъдете файлова система
- CSI - DOS
- Шифрована файлова система
- Разширена файлова система
- Втора разширена файлова система
- Трета разширена файлова система
- Четвърта разширена файлова система
- Таблица за разпределение на файлове (FAT)
- Файлове - 11
- Йерархична файлова система
- HFS Plus
- Високопроизводителна файлова система (HPFS)
- ISO 9660
- Регистрирана файлова система
- Файлова система на Macintosh
- MINIX файлова система
- Microdos
- Следващ3
- Ново внедряване на лог-структуриран F (NILFS)
- Novell Storage Services
- Нова технологична файлова система (NTFS)
- Протогон
- ReiserFS
- Интелигентна файлова система
- Squashfs
- Unix файлова система
- Универсален дисков формат (UDF)
- Файлова система Veritas
- Windows Future Storage (WinFS)
- Пишете навсякъде Файлово оформление
- Zettabyte файлова система (ZFS)
3. Основните характеристики на файловите системи.
Операционната система предоставя на приложенията набор от функции и структури за работа с файлове. Възможностите на операционната система налагат допълнителни ограничения върху ограниченията на файловата система, основните ограничения включват:
Максималният (минимален) размер на обема;
- Максимален (минимален) брой файлове в основната директория;
- Максималният брой файлове в не-root директория;
- Сигурност на ниво файл;
- Поддръжка за дълги имена на файлове;
- Самолечение;
- Компресия на ниво файл;
- Водене на дневници на транзакциите;
4. Кратко описание на най-често срещаните файлови системи FAT, NTFS, EXT.
FAT файлова система.
FAT означава таблица за разпределение на файлове.
Във файловата система FAT логическото дисково пространство на всеки логически диск е разделено на две области:
- системна площ;
- област с данни.
Системната област се създава при форматиране и се актуализира при манипулиране на файловата структура. Областта с данни съдържа файлове и директории, подчинени на root и е достъпна през потребителския интерфейс. Системната зона се състои от следните компоненти:
- запис за зареждане;
- запазени сектори;
- таблици за разпределение на файлове (FAT);
- главната директория.
Таблицата за разпределение на файлове е карта (изображение) на областта с данни, която описва състоянието на всяка секция от областта с данни. Областта с данни е разделена на клъстери. Клъстерът е един или повече последователни сектора в логическото дисково адресно пространство (само зона за данни). В таблицата FAT клъстерите, принадлежащи на един и същ файл (не-корен директория), са свързани заедно. Системата за управление на файлове FAT16 използва 16-битова дума за определяне на номера на клъстера, така че можете да имате до 65536 клъстера.
Клъстерът е най-малката адресируема единица от дисково пространство, разпределена на файлова или не-root директория. Файлът или директорията заема цял брой клъстери. В този случай последният клъстер може да не е напълно ангажиран, което ще доведе до забележима загуба на дисково пространство с голям размер на клъстера.
Тъй като FAT се използва много интензивно при достъп до диска, той се зарежда в RAM и остава там възможно най-дълго.
Основната директория се различава от обикновената директория по това, че се намира на фиксирано място на логически диск и има фиксиран брой елементи. За всеки файл и директория файловата система съхранява информация съгласно следната структура:
- име на файл или директория - 11 байта;
- файлови атрибути - 1 байт;
- резервно поле - 1 байт;
- време за създаване - 3 байта;
- дата на създаване - 2 байта;
- дата на последен достъп - 2 байта;
- Резервиран - 2 байта;
- време на последната модификация - 2 байта;
- номер на началния клъстер в FAT - 2 байта;
- размер на файла - 4 байта.
Структурата на файловата система е йерархична.
Файловата система е FAT32.
FAT32 е напълно независима 32-битова файлова система и съдържа множество подобрения и допълнения спрямо FAT16. Основната разлика между FAT32 е по-ефективното използване на дисковото пространство: FAT32 използва по-малки клъстери, което води до спестяване на дисково пространство.
FAT32 може да премести главната директория и да използва резервно копие на FAT вместо стандартното. FAT32 Extended Boot Record ви позволява да създавате копия на критични структури от данни, което увеличава устойчивостта на дисковете към нарушения на FAT структурата в сравнение с предишните версии. Основната директория е редовна верига от клъстери, така че може да се намира на всяко място на диска, което премахва ограничението за размера на основната директория.
Файлова система NTFS.
Файловата система NTFS (New Technology File System) съдържа редица значителни подобрения и промени, които значително я отличават от другите файлови системи. От гледна точка на потребителя, файловете все още се съхраняват в директории, но работата на големи дискове в NTFS е много по-ефективна:
- има инструменти за ограничаване на достъпа до файлове и директории;
- въведени механизми, които значително повишават надеждността на файловата система;
- премахнати много ограничения за максималния брой дискови сектори и/или клъстери.
Основните характеристики на файловата система NTFS:
- надеждност. Високопроизводителните компютри и споделените системи трябва да имат повишена надеждност, за целта е въведен механизъм за транзакции, в който се записват операции с файлове;
- разширена функционалност. NTFS въвежда нови функции: подобрена отказоустойчивост, емулация на други файлови системи, мощен модел на защита, паралелна обработка на потоци от данни, създаване на дефинирани от потребителя файлови атрибути;
- Поддръжка на стандарта POSIX. Основните характеристики включват незадължителното използване на имена на файлове, чувствителни към малки и големи букви, съхранение на последния път, когато е бил достъпен файл, и механизъм за псевдоним, който позволява множество имена да се отнасят към един и същ файл;
- гъвкавост. Разпределението на дисковото пространство е много гъвкаво: размерът на клъстера може да варира от 512 байта до 64 KB.
NTFS работи добре с големи количества данни и големи обеми. Максималният обем (и файл) е 16 EB. (1 EB се равнява на 2 ** 64 или 16 000 милиарда гигабайта.) Броят на файловете в главната и не-рутната директория не е ограничен. Тъй като структурата на директорията NTFS се основава на ефективна структура от данни, наречена "двоично дърво", времето за търсене на файлове в NTFS не е линейно свързано с техния брой.
NTFS има някои функции за самовъзстановяване и поддържа различни механизми за проверка на целостта на системата, включително регистриране на транзакции, което ви позволява да проследявате операциите за запис на файлове спрямо системния дневник.
Файловата система NTFS поддържа обектния модел за защита и третира всички томове, директории и файлове като независими NTFS обекти. Правата за достъп до томове, директории и файлове зависят от потребителския акаунт и групата, към която принадлежи.
Файловата система NTFS има вградена компресия, която може да се прилага към томове, директории и файлове.
Файлова система Ext3.
Файловата система ext3 може да поддържа файлове с размер до 1 TB. С ядрото на Linux 2.4 файловата система е ограничена от максималния размер на блоково устройство, който е 2 терабайта. Linux 2.6 (за 32-битови процесори) има максимален размер на блоково устройство от 16TB, но ext3 поддържа само до 4TB.
Ext3 има добра NFS съвместимост и няма проблем с производителността при липса на свободно дисково пространство Друго предимство на ext3 идва от факта, че е базиран на ext2 код. Дисковите формати ext2 и ext3 са идентични; от това следва, че файловата система ext3 може да бъде монтирана като ext2 без никакви проблеми, ако е необходимо. И това не е всичко. Поради факта, че ext2 и ext3 използват идентични метаданни, е възможно горещо надграждане на ext2 до ext3.
Ext3 надеждност
В допълнение към ext2-съвместим, ext3 наследява други предимства на общия формат на метаданни. Потребителите на Ext3 разполагат с доказан инструмент за fsck от години. Разбира се, основната причина за преминаване към файловата система за журналиране е премахването на необходимостта от периодични и продължителни проверки за последователността на метаданните на диска. Въпреки това, "журнирането" не предпазва от сривове на ядрото или повреда на повърхността на диска (или нещо подобно). В случай на спешност ще оцените факта, че ext3 е наследен от ext2 с неговия fsck.
Ext3 дневник.
Сега, когато имате общо разбиране за проблема, нека да видим как ext3 се справя с журналирането. Кодът за журналиране за ext3 използва специален API, наречен слой на устройството за записване на блокове или JBD. JBD е проектиран да бъде регистриран на всяко блоково устройство. Ext3 е свързан с JBD API. Кодът на файловата система ext3 казва на JBD да направи модификация и иска от JBD разрешение да го направи. Дневникът се управлява от JBD от името на драйвера на файловата система ext3. Тази конвенция е много удобна, защото JBD се развива като отделен, общ обект и може да се използва в бъдеще за записване в други файлови системи.
Ext3 защита на данните
Сега можем да говорим за това как файловата система ext3 осигурява журналиране както за данни, така и за метаданни. Всъщност има два метода за осигуряване на последователност в ext3.
Ext3 първоначално е проектиран за дневник на пълни данни и метаданни. В този режим (наречен режим "данни = дневник"), JBD записва всички промени във файловата система, свързани както с данни, така и с метаданни. По този начин JBD може да използва регистрационния файл за връщане назад и възстановяване на метаданни и данни. Недостатъкът на "пълното" дневникиране е доста ниската производителност и консумация на голямо количество дисково пространство за дневника.
Наскоро беше добавен нов режим на журналиране за ext3, който съчетава висока производителност и гаранция за последователна структура на файловата система след срив (като "нормални" файлови системи за журналиране). Новият режим на работа обслужва само метаданни. Въпреки това, драйверът на файловата система ext3 все още следи обработката на цели парчета данни (ако включват модифициране на метаданни) и ги групира в отделен обект, наречен транзакция. Транзакцията ще бъде завършена едва след като всички данни бъдат записани на диска. "Страничен" ефект от тази "груба" техника (наречен режим "данни = подредени") е ext3, осигурява по-висок шанс за запазване на данни (в сравнение с "разширените" файлови системи за журналиране), като същевременно гарантира последователност на метаданните. В този случай се записват само промени в структурата на файловата система. Ext3 използва този режим по подразбиране.
Ext3 има много предимства. Той е проектиран за лесно разгръщане. Той е базиран на години доказан ext2 код и е наследил чудесния инструмент fsck. Ext3 е предназначен предимно за приложения, които нямат вградени възможности за гарантиране на целостта на данните. Като цяло ext3 е страхотна файлова система и достойно продължение на ext 2. Друга характеристика, която отличава ext3 от другите регистрирани файлови системи под Linux, е неговата висока надеждност.
Файловата система ext4 е достойно еволюционно продължение на файловата система ext.
Разбиране на файловите системи
Операционна система Windows 8, поддържа множество файлови системи: NTFS, FAT и FAT32... Но може да работи само NTFS, тоест може да се инсталира само на дял на твърдия диск, форматиран в тази файлова система. Това се дължи на онези функции и инструменти за сигурност, които са предоставени в NTFSно не присъства в предишното поколение файлови системи на Windows: FAT16и FAT32... След това ще се спрем на цялата линия файлови системи за Windows, за да разберем каква роля играят в работата на системата и как са се развили в процеса на превръщане на Windows във плътта на Windows 8.
Предимства NTFSзасягат почти всичко: производителност, надеждност и ефективност при работа с данни (файлове) на диска. И така, една от основните цели на създаването NTFSбеше осигуряването на високоскоростно изпълнение на операции с файлове (копиране, четене, изтриване, запис), както и предоставяне на допълнителни функции: компресиране на данни, възстановяване на повредени системни файлове на големи дискове и др.
Друга основна цел на създаването NTFSимаше внедряване на повишени изисквания за сигурност, тъй като файловите системи ДЕБЕЛ, FAT32в това отношение те изобщо не бяха добри. Точно при NTFSможете да разрешите или откажете достъп до всеки файл или папка (разграничете правата за достъп).
Първо, нека разгледаме сравнителните характеристики на файловите системи и след това да се спрем на всяка от тях по-подробно. Сравненията, за по-голяма яснота, са дадени 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 разтягане. Ако закупите 1000 GB твърд диск, тогава ще трябва да го разделите на поне няколко дяла. И ако ще правите видео редактиране, тогава ще бъдете много обезпокоени ограничение от 4 GB като максимален възможен размер на файла.
Файловата система е лишена от всички тези недостатъци. NTFS... Така че без дори да навлизаме в подробностите и достъпността на файловата система NTFS, можете да направите избор в негова полза.
| Файл система |
Настроики | |
|---|---|---|
| Размери на обема | Максимален размер на файла | |
| ДЕБЕЛ | 1,44 MB до 4 GB | 2GB |
| FAT32 | Теоретично възможният размер на тома е 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 компресиране на файлова система за файлове, директории и томове. | Максималният размер е ограничен само от размера на обема (Теоретично - 264 байта минус 1 килобайт. На практика - 244 байта минус 64 килобайта) |
Като цяло използвайте FAT32може да бъде оправдано само в случаите, когато имате няколко операционни системи, инсталирани на вашия компютър, и някои от тях не поддържат NTFS... Но днес на практика няма такива хора. Освен ако не искате да инсталирате антики като Windows 98.
FAT файлова система
Файлова система ДЕБЕЛ(обикновено това означава МАЗНИНИ 16) е разработен отдавна и е предназначен да работи с малки дискови и файлови томове, проста структура на директории. Съкращение ДЕБЕЛозначава Таблица за разпределение на файлове(от таблицата за разпределение на файлове на английски език). Тази таблица се поставя в началото на тома и се съхраняват две копия от нея (за по-голяма устойчивост).
Тази таблица се използва от операционната система за намиране на файла 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 къде се намира кой файл, къде започва и къде свършва. В такива случаи се казва, че файловата система се е сринала.
Файлова система ДЕБЕЛпървоначално е разработен от Microsoft за флопи дискове. Едва по-късно започнаха да го използват за твърди дискове. В началото беше така FAT12(за флопи дискове и твърди дискове до 16 MB), а след това прерасна в FAT16който е пуснат в експлоатация с операционната система MS-DOS 3.0.
FAT32 файлова система
Започвайки с Windows 95 OSR2, Microsoft започва активно да използва в своите операционни системи FAT32- тридесет и две битова версия ДЕБЕЛ... Какво да се прави, техническият прогрес не стои на едно място и възможности МАЗНИНИ 16явно не беше достатъчно.
В сравнение с нея FAT32започна да осигурява по-оптимален достъп до дискове, по-бързи I/O операции, както и поддръжка за големи размери на файлове (капацитет на диска до 2 TB).
V FAT32внедрено по-ефективно използване на дисковото пространство (чрез използване на по-малки клъстери). Полза над FAT16е около 10 ... 15%. Тоест при използване FAT32 10 ... 15% повече информация може да бъде записана на същия диск, отколкото при използване на FAT16.
Освен това трябва да се отбележи, че FAT32осигурява по-висока надеждност и по-бързо стартиране на програми.
Това се дължи на две значими иновации:
възможността за преместване на главната директория и архивиране ДЕБЕЛ(ако основното копие е повредено)
Възможността за съхраняване на резервно копие на системните данни.
Файлова система NTFS
Главна информацияНито една от версиите 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 се превърна във файлова система NT (NTFS)
NTFS- от англ. Нова технологична файлова система - нова технологична файлова система
Както вече споменахме, основното му предимство е сигурността: за файлове и папки NTFSмогат да бъдат присвоени права за достъп (четене, запис и т.н.). Благодарение на това сигурността на данните и стабилността на системата са значително повишени. Присвояването на права за достъп ви позволява да забраните / разрешите на всички потребители и програми да извършват каквито и да е операции с файлове. Например, без достатъчно права, неоторизиран потребител няма да може да промени нито един файл. Или отново, ако нямате достатъчно права, вирусът няма да може да развали файла.
Освен това, NTFS, както беше посочено по-горе, осигурява по-добра производителност и способност за работа с големи количества данни.
От Windows 2000 версията е NTFS 5.0, което освен стандартните ви позволява да внедрите следните функции:
Криптиране на данни- тази функция се реализира от специална NTFS добавка, наречена Шифрована файлова система(EFS)- криптираща файлова система. Благодарение на този механизъм криптираните данни могат да бъдат прочетени само на компютъра, на който е извършено криптирането.И още една иновация 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 едно място разнородна информация, намираща се в системата.
Дискови квоти- стана възможно да се присвои на потребителите определен (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- ви позволява да регистрирате всички операции за достъп до файлове и томове.
■ И накрая, трябва да се има предвид, че ако определени права за достъп са зададени за файл под NTFS и след това сте го копирали в FAT дял, тогава всички негови права за достъп и други уникални атрибути, присъщи на NTFS, ще бъдат загубени. Така че внимавай.
NTFS устройство. Таблица с главни файлове MFT.Както всяка друга файлова система, NTFS разделя цялото използваемо пространство на клъстери- минималните блокове данни, на които се разделят файловете. NTFS поддържа почти всеки размер на клъстера от 512 байта до 64 KB. Въпреки това, общоприетият стандарт е 4KB клъстер. Той е този, който се използва по подразбиране. Принципът на съществуване на клъстери може да се илюстрира със следния пример.
Ако размерът на клъстера ви е 4 KB (което е най-вероятно) и трябва да запишете файл от 5 KB, тогава 8 KB всъщност ще бъдат разпределени за него, тъй като не се вписва в един клъстер и дисковото пространство е разпределено за файла само по клъстери...
За всеки NTFS диск има специален файл - MFT (Основна таблица за разпределение)... Този файл съдържа централизирана директория с всички файлове на диска. Когато създава файл, NTFS създава и попълва MFTсъответен запис, който съдържа информация за файловите атрибути, съдържанието на файла, името на файла и т.н.
В допълнение на MFT, има още 15 специални файла (заедно с MFT - 16), които не са достъпни за операционната система и се наричат метафайлове... Имената на всички метафайловезапочнете с героя $ , но не е възможно да ги видите със стандартни средства на операционната система и като цяло да не ги видите. Следните са основните метафайлове например:
SMFT- Самата MFT.Що се отнася до принципа на организиране на данни на NTFS диск, той условно е разделен на две части. Първите 12% от диска са предназначени за т.нар MFT-зона- пространството, в което расте MFT метафайла.
$ MFTmirr- копие на първите 16 MFT записа, разположени в средата на диска (огледало).
$ LogFile- файл за поддръжка на регистриране.
$ Обем- информация за услугата: етикет на тома, версия на файловата система и др.
$ AttrDef- списък със стандартни файлови атрибути на тома.
$. - основна директория.
$ Растерно изображение- карта на свободното пространство на тома.
$ Зареждане- зареждащ сектор (ако дялът е зареждащ).
$ Квота- файл, съдържащ потребителски права за използване на дисково пространство.
$ Горен кейс- файлова таблица на съответствието на главни и малки букви в имената на файловете в текущия том.
Той е необходим главно защото в NTFS имената на файловете са кодирани Unicode, което е 65 хиляди различни символа, е много нетривиално да се търсят големи и малки еквиваленти.
Не е възможно да се запишат никакви потребителски данни в тази област. MFT зоната винаги остава празна. Това се прави, за да не се фрагментира най-важният сервизен файл (MFT), докато нараства. Останалите 88% от устройството са конвенционално съхранение на файлове.
Въпреки това, ако няма достатъчно дисково пространство, MFT зоната може сама 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.
В случай на последващо освобождаване на дисково пространство, MFT-зоната ще нарасне отново, но в дефрагментирана форма (тоест не в един блок, а на няколко части на диска). В това няма нищо лошо, просто се смята, че системата е по-надеждна, когато MFT файлне е дефрагментиран. Освен това цялата файлова система е по-бърза, когато MFT файлът не е дефрагментиран. Съответно, колкото по-дефрагментиран е MFT файлът, толкова по-бавно работи файловата система.
Що се отнася до размера на MFT файла, той се изчислява грубо въз основа на 1 MB на 1000 файла.
Конвертирайте FAT32 дялове в NTFS без загуба на данни. Конвертиране на полезност
Можете лесно да конвертирате съществуващ FAT32 дял в NTFS. За да направите това, Windows 8, Windows 8.1 предоставя помощна програма за команден ред преобразувам
Параметрите на нейната работа са показани на екранната снимка.
По този начин, за да конвертирате D: устройството в NTFS, въведете следната команда в командния ред:
След това ще бъдете помолени да въведете етикет на тома, ако има такъв (етикетът на тома е посочен до името на диска в прозореца Моя компютър... Той служи за по-подробно обозначаване на дискове и може да се използва или не. Например, може да бъде Съхранение на файлове (Д:).
За да конвертирате флаш устройство, командата изглежда така:
конвертирайте e: / fs: ntfs / nosecurity / x
