Architektura systemu plików FAT. Jaka jest różnica między FAT32, NTFS i exFAT 12 zasada organizacji systemów plików fat32 ntfs

System plików umożliwia organizację dysku. Definiuje sposób przechowywania danych na dysku i rodzaje informacji, które można dołączać do plików — nazwy plików, uprawnienia i inne atrybuty.

System Windows obsługuje trzy różne systemy plików. NTFS– najnowocześniejszy system plików. System Windows używa systemu NTFS dla dysku systemowego i domyślnie dla większości dysków stałych. FAT32 to starszy system plików, który nie jest tak wydajny jak NTFS i nie obsługuje dużego zestawu funkcji, ale zapewnia większą kompatybilność z innymi systemami operacyjnymi. exFAT jest nowoczesnym zamiennikiem FAT32 i jest obsługiwany przez większą liczbę urządzeń i systemów operacyjnych niż NTFS - ale nie jest tak rozpowszechniony jak FAT32.

System plików NT (NTFS)

NTFS jest nowoczesny system plików, którego system Windows woli używać domyślnie. Podczas instalacji system Windows formatuje dysk systemowy w formacie systemu plików NTFS. W systemie NTFS obowiązują tak ogromne ograniczenia rozmiaru plików i partycji, że prawdopodobnie nigdy ich nie spotkasz. System NTFS pojawił się po raz pierwszy w konsumenckiej wersji systemu Windows XP, chociaż pierwotnie zadebiutował w systemie Windows NT.

NTFS jest wyposażony w nowoczesne funkcje niedostępne w systemach FAT32 i exFAT. System plików NTFS obsługuje uprawnienia do plików ze względów bezpieczeństwa, dziennik zmian, który może pomóc szybko odzyskać dane po błędach w przypadku awarii komputera, kopie w tle dla kopii zapasowych, szyfrowanie, ograniczenia przydziału dysku, łącza twarde i różne inne funkcje. Wiele z nich ma kluczowe znaczenie dla dysku systemu operacyjnego, zwłaszcza uprawnień do plików.

Partycja systemowa Windows musi być w formacie NTFS. Jeśli masz dodatkowy dysk z systemem Windows i planujesz instalować na nim programy, lepiej sformatować go również w systemie NTFS. A jeśli masz jakieś dyski, dla których kompatybilność nie stanowi problemu – bo wiesz, że będziesz ich używać w systemach Windows – możesz wybrać NTFS.

Pomimo swoich zalet, NTFS nie jest kompatybilny. Będzie współpracować ze wszystkimi najnowsze wersje Windows – aż do Windows XP – ale ma ograniczoną kompatybilność z innymi systemami operacyjnymi. Domyślnie system Mac OS X może tylko odczytywać dyski NTFS, ale nie może zapisywać danych. Niektóre dystrybucje Linuksa mogą obsługiwać zapis w systemie NTFS, ale inne mogą być przeznaczone tylko do odczytu. Żadna z konsol Sony PlayStation nie obsługuje systemu plików NTFS. Nawet konsola Xbox 360 firmy Microsoft nie odczytuje dysków NTFS innych niż Xbox One. Inne urządzenia jeszcze rzadziej obsługują system plików NTFS.

Zgodność: Działa ze wszystkimi wersjami systemu Windows, ale na komputerach Mac jest tylko do odczytu, a w niektórych dystrybucjach Linuksa może być tylko do odczytu. Inne urządzenia, z wyjątkiem Microsoft Xbox One, prawdopodobnie nie będą obsługiwać systemu plików NTFS.

Ograniczenia: Nierealistyczne limity rozmiaru plików i partycji.

Idealne zastosowanie: Użyj tego w przypadku dysku systemowego Windows i innych dysków wewnętrznych, które będą używane tylko w systemie Windows.

Tabela alokacji plików 32 (FAT32)

FAT32 to najstarszy z trzech systemów plików dostępnych w systemie Windows. Został wprowadzony w systemie Windows 95 i zastąpił stary system plików FAT16 używany w systemach MS-DOS i Windows 3.

Wiek systemu plików FAT32 ma swoje zalety i wady. Dużą zaletą jest to, że FAT32 jest de facto standardem. Gotowe do użycia dyski flash często mają system plików FAT32, zapewniający maksymalną kompatybilność nie tylko z nowoczesnymi komputerami, ale także innymi urządzeniami, takimi jak konsole do gier i wszystko, co ma port USB.

Jednak jej ograniczenia wiążą się także z wiekiem. Poszczególne pliki na dysku FAT32 nie mogą być większe niż 4 GB – to maksimum. Partycja FAT32 musi być również mniejsza niż 8 TB. To granice, do których zbliżyły się współczesne urządzenia użytkowników.

FAT32 jest odpowiedni dla dysków flash USB i innych nośników zewnętrznych - zwłaszcza jeśli wiesz, że będziesz go używać na innym komputerze PC innym niż Windows. W tym systemie plików brakuje uprawnień i innych funkcji zabezpieczeń wbudowanych w nowocześniejszy system plików NTFS. Ponadto nowoczesnych wersji systemu Windows nie można już instalować na dysku sformatowanym w systemie FAT32; muszą być zainstalowane na dyskach sformatowanych w systemie plików NTFS.

Zgodność: Działa ze wszystkimi wersjami systemów Windows, Mac i Linux, konsolami do gier i prawie każdym urządzeniem wyposażonym w port USB.

Ograniczenia: Maksymalny rozmiar pliku to 4 GB, maksymalny rozmiar partycji to 8 TB.

Idealne zastosowanie: używać dyski wymienne, gdzie potrzebujesz maksymalnej kompatybilności z szeroką gamą urządzeń, chyba że używasz plików o rozmiarze 4 GB lub większym.

Rozszerzona tabela alokacji plików (exFAT)

system plików exFAT został wprowadzony w 2006 roku i został dodany do starszych wersji systemu Windows wraz z aktualizacjami dla systemów Windows XP i Windows Vista. exFAT jest System plików zoptymalizowany pod kątem Flash– zaprojektowany, aby zachować kompatybilność z FAT32, ale bez dodatkowych funkcji NTFS i bez ograniczeń FAT32.

Podobnie jak NTFS, exFAT ma bardzo duże ograniczenia rozmiaru plików i partycji, co pozwala na przechowywanie plików znacznie większych niż 4 GB dozwolone przez FAT32.

Chociaż exFAT nie jest dokładnie zgodny ze zgodnością z FAT32, jest szerzej kompatybilny niż NTFS. Nawet Mac OS oferuje pełną obsługę exFAT do odczytu i zapisu. Dostęp do dysków exFAT można uzyskać w systemie Linux po zainstalowaniu odpowiedniego oprogramowanie. W przypadku innych urządzeń jest to nieco bardziej skomplikowane: PlayStation 4 obsługuje exFAT; PlayStation 3 nie obsługuje; Xbox One obsługuje tę funkcję, ale Xbox 360 nie.

Zgodność: działa ze wszystkimi wersjami systemu Windows i nowoczesnymi Wersje na Maca X, ale wymaga dodatkowego oprogramowania w systemie Linux. Więcej urządzeń obsługuje exFAT, ale niektóre – szczególnie starsze – działają tylko z FAT32.

Ograniczenia: Nierealistyczne limity rozmiaru plików i partycji.

Idealne zastosowanie: Użyj go, gdy musisz przechowywać duże pliki i gdy potrzebujesz szerokiej kompatybilności. Zakładając, że każde urządzenie, którego chcesz używać, obsługuje exFAT, powinieneś sformatować swoje urządzenie w exFAT zamiast w FAT32.

NTFS jest idealny dla dysków wewnętrznych, podczas gdy exFAT jest zwykle idealny dla dysków flash. Czasami jednak może być konieczne sformatowanie dysku zewnętrznego w systemie FAT32, jeśli urządzenie, na którym chcesz go używać, nie obsługuje systemu exFAT.

TŁUSZCZ(Język angielski) Plik Przydział Tabela- „tabela alokacji plików”) to klasyczna architektura systemu plików, która ze względu na swoją prostotę jest nadal szeroko stosowana w dyskach flash. Używany w dyskietkach i niektórych innych nośnikach danych. Wcześniej używany na dyskach twardych.

System plików został opracowany przez Billa Gatesa i Marka MacDonalda w 1977 roku i był pierwotnie używany w systemie operacyjnym 86-DOS. 86-DOS został następnie przejęty przez Microsoft i stał się podstawą dla MS-DOS 1.0, wydanego w sierpniu 1981. FAT został zaprojektowany do pracy z dyskietkami mniejszymi niż 1 MB i początkowo nie zapewniał obsługi dysków twardych.

Obecnie istnieją cztery wersje FAT - FAT8, FAT12, FAT16 I FAT32. Różnią się głębią bitową zapisów w strukturze dysku, tj liczba bitów przydzielonych do przechowywania numeru klastra. FAT12 używany jest głównie w przypadku dyskietek, FAT16 – w przypadku małych dysków, FAT32 – w przypadku dyski twarde. Opracowano nowy system plików oparty na systemie FAT exFAT(rozszerzony FAT), używany głównie w dyskach flash.

System plików FAT wypełnia wolne miejsce na dysku sekwencyjnie od początku do końca. Podczas tworzenia nowego pliku lub powiększania istniejącego szuka pierwszego wolnego klastra w tabeli alokacji plików. Jeśli niektóre pliki zostały usunięte, a inne zmieniły rozmiar, powstałe puste klastry zostaną rozproszone po całym dysku. Jeśli klastry zawierające dane pliku nie są umieszczone w wierszu, oznacza to, że plik jest fragmentowane. Silnie pofragmentowane pliki znacznie zmniejszają wydajność, ponieważ głowice odczytu/zapisu będą musiały przemieszczać się z jednego obszaru dysku do drugiego podczas wyszukiwania kolejnego rekordu pliku. Wskazane jest, aby klastry przeznaczone do przechowywania pliku znajdowały się obok siebie, gdyż skraca to czas jego wyszukiwania. Można to jednak zrobić tylko za pomocą specjalnego programu; procedura ta nazywa się defragmentacja plik.

Kolejną wadą systemu FAT jest to, że jego wydajność zależy od liczby plików w jednym katalogu. Jeżeli plików jest dużo (około tysiąca), operacja odczytania listy plików w katalogu może zająć kilka minut. FAT nie przechowuje informacji, takich jak własność pliku lub uprawnienia do pliku.

FAT to prosty system plików, który nie zapobiega uszkodzeniu plików w wyniku nieprawidłowego wyłączania komputera. Jest to jeden z najpopularniejszych systemów plików i jest obsługiwany przez większość systemów operacyjnych.

Organizacja grubego systemu plików

Wszystkie nowoczesne dyskowe systemy operacyjne zapewniają utworzenie systemu plików przeznaczonego do przechowywania danych na dyskach i zapewniania do nich dostępu. Aby dane mogły zostać zapisane na dysku, jego powierzchnia musi mieć strukturę - tj. dzielić na sektory I utwory.

Tor

Klaster C

Rysunek 1 - Struktura dysku

Ścieżki- są to koncentryczne okręgi pokrywające powierzchnię dysku. Ścieżce znajdującej się najbliżej krawędzi dysku przypisuje się numer 0, kolejnej - 1 itd. Jeżeli dyskietka jest dwustronna, wówczas numerowane są obie strony. Liczba pierwszego boku wynosi 0, liczba drugiego wynosi 1.

Każdy utwór jest podzielony na sekcje zwane sektory. Sektorom przypisane są także numery. Pierwszy sektor na torze ma przypisany numer 1, drugi - 2 itd.

Dysk twardy składa się z jednego lub więcej okrągłych talerzy. Obie powierzchnie tablicy służą do przechowywania informacji. Każda powierzchnia jest podzielona na ścieżki, ścieżki z kolei na sektory. Ścieżki o tym samym promieniu są cylinder. Zatem wszystkie ścieżki zerowe tworzą cylinder o numerze zero, ścieżki o numerze 1 tworzą cylinder o numerze 1 itd.

Dlatego powierzchnię dysku twardego można uznać za trójwymiarową matrycę, której wymiary są liczbami powierzchnia, cylinder I sektory. Przez cylinder rozumie się zbiór wszystkich torów należących do różnych powierzchni i znajdujących się w jednakowej odległości od osi obrotu.

System plików FAT16 sięga czasów poprzedzających wprowadzenie systemu MS-DOS i jest obsługiwany przez wszystkie systemy operacyjne firmy Microsoft w celu zapewnienia zgodności. Jego nazwa File Allocation Table doskonale oddaje fizyczną organizację systemu plików, którego główną cechą jest to, że maksymalny rozmiar obsługiwanego wolumenu (dysku twardego lub partycji na dysku twardym) nie przekracza 4095 MB. W czasach MS-DOS dyski twarde o pojemności 4 GB wydawały się mrzonką (dyski 20-40 MB były luksusem), zatem taka rezerwa była w pełni uzasadniona.

Wolumin sformatowany do używania systemu FAT16 jest podzielony na klastry. Domyślny rozmiar klastra zależy od rozmiaru woluminu i może wynosić od 512 bajtów do 64 KB. W tabeli Rysunek 2 pokazuje, jak rozmiar klastra zmienia się w zależności od rozmiaru woluminu. Należy pamiętać, że rozmiar klastra może różnić się od wartości domyślnej, ale musi mieć jedną z wartości podanych w tabeli. 2.

Nie zaleca się używania systemu plików FAT16 na woluminach większych niż 511 MB, ponieważ w przypadku stosunkowo małych plików miejsce na dysku będzie wykorzystywane wyjątkowo nieefektywnie (plik 1-bajtowy zajmie 64 KB). Niezależnie od rozmiaru klastra system plików FAT16 nie jest obsługiwany w przypadku woluminów większych niż 4 GB.

Począwszy od wersji serwisowej OEM systemu Microsoft Windows 95 2 (OSR2), w systemie Windows wprowadzono obsługę 32-bitowego systemu plików FAT. W przypadku systemów opartych na systemie Windows NT ten system plików był po raz pierwszy obsługiwany w systemie Microsoft Windows 2000. Podczas gdy FAT16 może obsługiwać woluminy do 4 GB, FAT32 może obsługiwać woluminy do 2 TB. Rozmiar klastra w systemie FAT32 może wahać się od 1 (512 bajtów) do 64 sektorów (32 KB). Wartości klastra FAT32 wymagają 4 bajtów (32 bity, a nie 16 bitów jak w FAT16) do przechowywania wartości klastra. Oznacza to w szczególności, że niektóre narzędzia plikowe zaprojektowane dla systemu FAT16 nie mogą współpracować z systemem FAT32.

Główna różnica między FAT32 i FAT16 polega na tym, że zmienił się rozmiar partycji logicznej dysku. FAT32 obsługuje woluminy do 127 GB. Ponadto, jeśli przy stosowaniu systemu FAT16 z dyskami o pojemności 2 GB wymagany był klaster o rozmiarze 32 KB, to w systemie FAT32 klaster o rozmiarze 4 KB jest odpowiedni dla dysków o pojemności od 512 MB do 8 GB (tabela 4).

Oznacza to odpowiednio bardziej efektywne wykorzystanie miejsca na dysku - im mniejszy klaster, tym mniej miejsca potrzeba do przechowywania pliku, a co za tym idzie, mniejsze jest prawdopodobieństwo fragmentacji dysku.

W przypadku korzystania z systemu FAT32 maksymalny rozmiar pliku może osiągnąć 4 GB minus 2 bajty. Jeśli w systemie FAT16 maksymalna liczba wpisów w katalogu głównym została ograniczona do 512, wówczas FAT32 umożliwia zwiększenie tej liczby do 65 535.

FAT32 nakłada ograniczenia na minimalny rozmiar woluminu - musi wynosić co najmniej 65 527 klastrów. W tym przypadku rozmiar klastra nie może być taki, aby FAT zajmował więcej niż 16 MB–64 KB / 4 lub 4 miliony klastrów.

Używając długich nazw plików, dane wymagane do uzyskania dostępu z FAT16 i FAT32 nie nakładają się. Kiedy tworzysz plik o długiej nazwie, system Windows tworzy odpowiednią nazwę w formacie 8.3 i jeden lub więcej wpisów w katalogu do przechowywania długiej nazwy (13 znaków długiej nazwy pliku na wpis). Każde kolejne wystąpienie przechowuje odpowiednią część nazwy pliku w formacie Unicode. Takie wystąpienia mają atrybuty „identyfikator woluminu”, „tylko do odczytu”, „system” i „ukryty” – zestaw ignorowany przez MS-DOS; w tym systemie operacyjnym dostęp do pliku uzyskuje się poprzez jego „alias” w formacie 8.3.

Microsoft Windows 2000 zawiera wsparcie Nowa wersja system plików NTFS, który w szczególności zapewnia pracę z usługami katalogowymi Active Directory, punktami ponownej analizy, narzędziami bezpieczeństwa informacji, kontrolą dostępu i szeregiem innych możliwości.

Podobnie jak w przypadku systemu FAT, główną jednostką informacji w systemie plików NTFS jest klaster. W tabeli Rysunek 5 przedstawia domyślne rozmiary klastrów dla woluminów o różnej pojemności.

Podczas tworzenia systemu plików NTFS program formatujący tworzy plik głównej tabeli plików (MTF) i inne obszary do przechowywania metadanych. Metadane są używane przez system NTFS do implementacji struktury plików. Pierwsze 16 wpisów w MFT jest zarezerwowanych przez sam system NTFS. Lokalizacja plików metadanych $Mft i $MftMirr jest zapisywana w sektorze rozruchowym dysku. Jeśli pierwszy wpis w MFT jest uszkodzony, system NTFS czyta drugi wpis, aby znaleźć kopię pierwszego. Pełna kopia sektora rozruchowego znajduje się na końcu woluminu. W tabeli Rysunek 6 przedstawia główne metadane przechowywane w MFT.

Pozostałe wpisy MFT zawierają wpisy dla każdego pliku i katalogu znajdującego się na woluminie.

Zwykle jeden plik wykorzystuje jeden wpis MFT, ale jeśli plik ma duży zestaw atrybutów lub jest zbyt pofragmentowany, do przechowywania informacji o nim mogą być wymagane dodatkowe wpisy. W tym przypadku pierwszy rekord pliku, zwany rekordem podstawowym, przechowuje lokalizację pozostałych rekordów. Dane o małych plikach i katalogach (do 1500 bajtów) są w całości zawarte w pierwszym rekordzie.

Każdy zajęty sektor na woluminie NTFS należy do tego lub innego pliku. Nawet metadane systemu plików są częścią pliku. NTFS traktuje każdy plik (lub katalog) jako zestaw atrybutów plików. Elementy takie jak nazwa pliku, informacje o jego bezpieczeństwie, a nawet zawarte w nim dane, są atrybutami pliku. Każdy atrybut jest identyfikowany za pomocą określonego kodu typu i opcjonalnie nazwy atrybutu.

Jeśli atrybuty pliku mieszczą się w rekordzie pliku, nazywane są atrybutami rezydentnymi. Atrybutami tymi są zawsze nazwa pliku i data jego utworzenia. W przypadkach, gdy informacje o pliku są zbyt duże, aby zmieścić się w pojedynczym rekordzie MFT, niektóre atrybuty plików stają się nierezydentne. Atrybuty rezydentne są przechowywane w jednym lub większej liczbie klastrów i reprezentują strumień alternatywnych danych dla bieżącego woluminu (więcej na ten temat poniżej). System NTFS tworzy atrybut Lista atrybutów, aby opisać lokalizację atrybutów rezydentnych i nierezydentnych.

W tabeli Rysunek 7 przedstawia główne atrybuty plików zdefiniowane w systemie NTFS. Lista ta może zostać w przyszłości rozszerzona.

Windows 2000 zapewnia obsługę systemu plików CDFS, który jest zgodny ze standardem ISO'9660 opisującym układ informacji na płycie CD-ROM. Długie nazwy plików są obsługiwane zgodnie z normą ISO'9660 poziom 2.

Tworząc dysk CD-ROM do użytku w systemie Windows 2000, należy pamiętać o następujących kwestiach:

• wszystkie nazwy katalogów i plików muszą zawierać mniej niż 32 znaki;
• wszystkie nazwy katalogów i plików muszą składać się wyłącznie z wielkich liter;
• głębokość katalogu nie powinna przekraczać 8 poziomów od katalogu głównego;
• Stosowanie rozszerzeń nazw plików jest opcjonalne.

Porównanie systemów plików

W systemie Microsoft Windows 2000 można używać systemów plików FAT16, FAT32, NTFS lub ich kombinacji. Wybór systemu operacyjnego zależy od następujących kryteriów:

• sposób korzystania z komputera;
• platforma sprzętowa;
• rozmiar i liczba dysków twardych;
• bezpieczeństwo informacji

Systemy plików FAT

Jak być może już zauważyłeś, liczby w nazwach systemów plików - FAT16 i FAT32 - wskazują liczbę bitów wymaganych do przechowywania informacji o numerach klastrów używanych przez plik. Zatem FAT16 wykorzystuje adresowanie 16-bitowe i odpowiednio możliwe jest użycie do 2 16 adresów. W systemie Windows 2000 pierwsze cztery bity tabeli lokalizacji plików FAT32 są wykorzystywane do własnych celów, więc w systemie FAT32 liczba adresów sięga 2 28 .

W tabeli Rysunek 8 przedstawia rozmiary klastrów dla systemów plików FAT16 i FAT32.

Oprócz znacznych różnic w wielkości klastra, FAT32 umożliwia także rozbudowę katalogu głównego (w FAT16 liczba wpisów jest ograniczona do 512, a w przypadku długich nazw plików może być jeszcze mniejsza).

Zalety FAT16

Wśród zalet FAT16 można wymienić:

• system plików obsługiwany jest przez systemy operacyjne MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, a także niektóre systemy operacyjne UNIX;
• istnieje duża liczba programów, które pozwalają poprawić błędy w tym systemie plików i przywrócić dane;
• jeśli pojawią się problemy z uruchomieniem z dysku twardego, system można uruchomić z dyskietki;
• Ten system plików jest dość wydajny w przypadku woluminów mniejszych niż 256 MB.

Wady FAT16

Do głównych wad systemu FAT16 należą:

• katalog główny nie może zawierać więcej niż 512 elementów. Używanie długich nazw plików znacznie zmniejsza liczbę tych elementów;
• FAT16 obsługuje maksymalnie 65 536 klastrów, a ponieważ niektóre klastry są zarezerwowane przez system operacyjny, liczba dostępnych klastrów wynosi 65 524. Każdy klaster ma stały rozmiar dla danego urządzenia logicznego. Po osiągnięciu maksymalnej liczby klastrów przy maksymalnym rozmiarze klastra (32 KB) maksymalny obsługiwany wolumin jest ograniczony do 4 GB (w systemie Windows 2000). Aby zachować kompatybilność z MS-DOS, Windows 95 i Windows 98, rozmiar wolumenu w systemie FAT16 nie powinien przekraczać 2 GB;
• FAT16 nie obsługuje wbudowanej ochrony i kompresji plików;
• Na dużych dyskach dużo miejsca jest tracone ze względu na wykorzystanie maksymalnego rozmiaru klastra. Miejsce na plik jest przydzielane nie na podstawie rozmiaru pliku, ale rozmiaru klastra.

Zalety FAT32

Wśród zalet systemu FAT32 można wymienić:

• Alokacja miejsca na dysku jest bardziej efektywna, szczególnie w przypadku dużych dysków;
• Katalog główny w systemie FAT32 jest zwykłym łańcuchem klastrów i może znajdować się w dowolnym miejscu dysku. Dzięki temu FAT32 nie nakłada żadnych ograniczeń na liczbę elementów w katalogu głównym;
• ze względu na zastosowanie mniejszych klastrów (4 KB na dyskach do 8 GB) zajmowana przestrzeń dyskowa jest zwykle o 10-15% mniejsza niż w systemie FAT16;
• FAT32 jest bardziej niezawodnym systemem plików. W szczególności obsługuje możliwość przenoszenia katalogu głównego i korzystania z kopii zapasowej FAT. Ponadto rekord rozruchowy zawiera szereg danych krytycznych dla systemu plików.

Wady FAT32

Główne wady FAT32:

• Rozmiar woluminu przy użyciu systemu FAT32 w systemie Windows 2000 jest ograniczony do 32 GB;
• Woluminy FAT32 nie są dostępne w innych systemach operacyjnych - tylko w Windows 95 OSR2 i Windows 98;
• kopia zapasowa sektora rozruchowego nie jest obsługiwana;
• FAT32 nie obsługuje wbudowanej ochrony i kompresji plików.

System plików NTFS

W przypadku korzystania z systemu Windows 2000 firma Microsoft zaleca sformatowanie wszystkich partycji dysku twardego w systemie NTFS, z wyjątkiem konfiguracji, w których używanych jest wiele systemów operacyjnych (z wyjątkiem Windows 2000 i Windows NT). Używanie systemu plików NTFS zamiast FAT umożliwia korzystanie z funkcji dostępnych w systemie plików NTFS. Należą do nich w szczególności:

• możliwość wyzdrowienia. Ta funkcja jest wbudowana w system plików. NTFS gwarantuje bezpieczeństwo danych dzięki zastosowaniu protokołu i niektórych algorytmów odzyskiwania informacji. W przypadku awarii systemu NTFS wykorzystuje protokół i dodatkowe informacje, aby automatycznie przywrócić integralność systemu plików;
• kompresja informacji. W przypadku woluminów NTFS system Windows 2000 obsługuje kompresję poszczególnych plików. Tak skompresowane pliki mogą być używane przez aplikacje Windows bez wcześniejszej dekompresji, która następuje automatycznie podczas odczytu z pliku. Po zamknięciu i zapisaniu plik jest ponownie pakowany;
• Ponadto można wyróżnić następujące zalety systemu NTFS:

Niektóre funkcje systemu operacyjnego wymagają systemu plików NTFS;

Szybkość dostępu jest znacznie większa - NTFS minimalizuje liczbę dostępów do dysku wymaganych do znalezienia pliku;

Chroń pliki i katalogi. Tylko na woluminach NTFS można ustawić atrybuty dostępu do plików i folderów;

W przypadku korzystania z systemu plików NTFS system Windows 2000 obsługuje woluminy o wielkości do 2 TB;

Obsługiwany system plików kopia zapasowa sektor rozruchowy - znajduje się na końcu woluminu;

NTFS obsługuje szyfrowany system plików (EFS), który zapewnia ochronę przed nieautoryzowanym dostępem do zawartości plików;

Korzystając z przydziałów, możesz ograniczyć ilość miejsca na dysku zajmowanego przez użytkowników.

Wady NTFS

Mówiąc o wadach systemu plików NTFS, należy zauważyć, że:

• Woluminy NTFS nie są dostępne w systemach MS-DOS, Windows 95 i Windows 98. Ponadto wiele funkcji zaimplementowanych w systemie plików NTFS w systemie Windows 2000 nie jest dostępnych w systemie Windows 4.0 i wcześniejszych wersjach;
• W przypadku małych woluminów zawierających wiele małych plików wydajność może być zmniejszona w porównaniu z systemem FAT.

System plików i prędkość

Jak już się dowiedzieliśmy, w przypadku małych woluminów FAT16 lub FAT32 zapewnia szybszy dostęp do plików w porównaniu do NTFS, ponieważ:

• FAT ma prostszą strukturę;
• rozmiar katalogu jest mniejszy;
• FAT nie obsługuje ochrony plików przed nieautoryzowanym dostępem - system nie musi sprawdzać uprawnień do plików.

NTFS minimalizuje liczbę dostępów do dysku i czas potrzebny na znalezienie pliku. Dodatkowo, jeśli rozmiar katalogu jest wystarczająco mały, aby zmieścić się w pojedynczym wpisie MFT, cały wpis jest odczytywany jednocześnie.

Jeden wpis w systemie FAT zawiera numer klastra pierwszego klastra w katalogu. Przeglądanie pliku FAT wymaga przeszukania całej struktury pliku.

Porównując szybkość operacji wykonywanych na katalogach zawierających krótkie i długie nazwy plików należy pamiętać, że szybkość operacji w systemie FAT zależy od samej operacji i wielkości katalogu. Jeśli FAT szuka nieistniejącego pliku, przeszukuje cały katalog – operacja ta trwa dłużej niż przeszukiwanie struktury opartej na drzewie B używanej przez system NTFS. Średni czas potrzebny na znalezienie pliku jest wyrażony jako funkcja N/2 w systemie FAT oraz jako log N w systemie NTFS, gdzie N to liczba plików.

Na szybkość odczytu i zapisu plików w systemie Windows 2000 wpływają następujące czynniki:

• fragmentacja plików. Jeśli plik jest bardzo pofragmentowany, do znalezienia wszystkich fragmentów system NTFS zazwyczaj wymaga mniej dostępu do dysku niż FAT;
• wielkość klastra. W przypadku obu systemów plików domyślny rozmiar klastra zależy od rozmiaru woluminu i jest zawsze wyrażany jako potęga liczby 2. Adresy w systemie FAT16 są 16-bitowe, w FAT32 – 32-bitowe, w NTFS – 64-bitowe;
• Domyślny rozmiar klastra w systemie FAT wynika z faktu, że tabela lokalizacji plików może zawierać maksymalnie 65 535 wpisów — rozmiar klastra jest funkcją rozmiaru woluminu podzielonego przez 65 535. Zatem domyślny rozmiar klastra dla woluminu FAT jest zawsze większy niż rozmiar klastra dla woluminu NTFS o tym samym rozmiarze. Należy pamiętać, że większy rozmiar klastra woluminów FAT oznacza, że ​​woluminy FAT mogą być mniej pofragmentowane;
• lokalizacja małych plików. W przypadku korzystania z systemu plików NTFS małe pliki są zawarte w rekordzie MFT. Rozmiar pliku mieszczącego się w pojedynczym rekordzie MFT zależy od liczby atrybutów w tym pliku.

Maksymalny rozmiar woluminów NTFS

Teoretycznie NTFS obsługuje woluminy z maksymalnie 2 32 klastrami. Niemniej jednak oprócz braku dysków twardych tej wielkości istnieją inne ograniczenia dotyczące maksymalnego rozmiaru woluminu.

Jednym z takich ograniczeń jest tablica partycji. Standardy branżowe ograniczają rozmiar tablicy partycji od 2 do 32 sektorów. Kolejnym ograniczeniem jest rozmiar sektora, który zazwyczaj wynosi 512 bajtów. Ponieważ rozmiar sektora może w przyszłości ulec zmianie, bieżący rozmiar ogranicza rozmiar pojedynczego woluminu do 2 TB (2 32 x 512 bajtów = 2 41). Zatem 2 TB to praktyczny limit dla woluminów fizycznych i logicznych NTFS.

W tabeli Rysunek 11 pokazuje główne ograniczenia NTFS.

Kontrolowanie dostępu do plików i katalogów

Korzystając z woluminów NTFS, możesz ustawić prawa dostępu do plików i katalogów. Uprawnienia te wskazują, którzy użytkownicy i grupy mają do nich dostęp oraz jaki poziom dostępu jest dozwolony. Takie prawa dostępu mają zastosowanie zarówno do użytkowników pracujących na komputerze, na którym znajdują się pliki, jak i do użytkowników uzyskujących dostęp do plików za pośrednictwem sieci, gdy plik znajduje się w katalogu otwartym na dostęp zdalny.

W systemie NTFS można także ustawić uprawnienia dostępu zdalnego w połączeniu z uprawnieniami do plików i katalogów. Ponadto atrybuty pliku (tylko do odczytu, ukryty, systemowy) również ograniczają dostęp do pliku.

W systemie FAT16 i FAT32 możliwe jest również ustawienie atrybutów plików, ale nie zapewniają one praw dostępu do plików.

Wersja NTFS używana w Windows 2000 wprowadziła nowy typ uprawnień dostępu - uprawnienia dziedziczone. Karta Zabezpieczenia zawiera tę opcję Zezwalaj na dziedziczenie uprawnień z obiektu nadrzędnego na propagację do tego obiektu pliku, który jest domyślnie aktywny. Opcja ta znacznie skraca czas potrzebny na zmianę praw dostępu do plików i podkatalogów. Na przykład, aby zmienić prawa dostępu do drzewa zawierającego setki podkatalogów i plików, wystarczy włączyć tę opcję - w Windows NT 4 trzeba zmienić atrybuty każdego pojedynczego pliku i podkatalogu.

Na ryc. Rysunek 5 przedstawia panel dialogowy Właściwości i zakładkę Zabezpieczenia (sekcja Zaawansowane) - znajdują się tam zawarte rozszerzone prawa dostępu do pliku.

Przypomnijmy, że w przypadku wolumenów FAT dostęp można kontrolować jedynie na poziomie głośności i taka kontrola jest możliwa tylko przy zdalnym dostępie.

Kompresja plików i katalogów

Windows 2000 obsługuje kompresję plików i katalogów znajdujących się na woluminach NTFS. Skompresowane pliki można odczytywać i zapisywać w dowolnej aplikacji systemu Windows. Nie ma potrzeby ich wstępnego rozpakowywania w tym celu. Zastosowany algorytm kompresji jest podobny do algorytmu stosowanego w DoubleSpace (MS-DOS 6.0) i DriveSpace (MS-DOS 6.22), ale ma jedną istotną różnicę - w systemie MS-DOS kompresowana jest cała partycja podstawowa lub urządzenie logiczne, podczas gdy w systemie NTFS może pakować pojedyncze pliki i katalogi.

Algorytm kompresji NTFS jest przeznaczony do obsługi klastrów o rozmiarze do 4 KB. Jeśli rozmiar klastra jest większy niż 4 KB, funkcje kompresji NTFS staną się niedostępne.

Samonaprawiający się system plików NTFS

System plików NTFS ma zdolność samonaprawy i może utrzymać swoją integralność dzięki wykorzystaniu dziennika wykonanych działań i szeregu innych mechanizmów.

System NTFS traktuje każdą operację modyfikującą pliki systemowe na woluminach NTFS jako transakcję i przechowuje informacje o takiej transakcji w dzienniku. Rozpoczęta transakcja może zostać całkowicie zakończona (zatwierdzenie) lub wycofana (wycofanie). W tym drugim przypadku wolumin NTFS powraca do stanu sprzed rozpoczęcia transakcji. Aby zarządzać transakcjami, system NTFS zapisuje wszystkie operacje zawarte w transakcji w pliku dziennika przed zapisaniem na dysk. Po zakończeniu transakcji wszystkie operacje są zakończone. W związku z tym nie może być żadnych oczekujących operacji pod kontrolą NTFS. W przypadku awarii dysku oczekujące operacje są po prostu przerywane.

System NTFS wykonuje również operacje, które pozwalają mu na bieżąco identyfikować wadliwe klastry i przydzielać nowe klastry do operacji na plikach. Mechanizm ten nazywany jest ponownym mapowaniem klastrów.

W tej recenzji przyjrzeliśmy się różnym systemom plików obsługiwanym w systemie Microsoft Windows 2000, omówiliśmy konstrukcję każdego z nich oraz zauważyliśmy ich zalety i wady. Najbardziej obiecujący jest system plików NTFS, który ma duży zestaw funkcji niedostępnych w innych systemach plików. Nowa wersja systemu NTFS, obsługiwana przez Microsoft Windows 2000, ma jeszcze większą funkcjonalność i dlatego zaleca się jej użycie podczas instalacji systemu operacyjnego Win 2000.

KomputerPress 7" 2000

Przed pojawieniem się systemu operacyjnego Microsoft Windows NT użytkownicy komputerów osobistych rzadko mieli problem z wyborem systemu plików. Wszyscy właściciele systemów operacyjnych (OS) MS-DOS i Microsoft Windows korzystali z jednego z typów systemów plików zwanych FAT (FAT-12, FAT-16 lub FAT-32).

Teraz sytuacja się zmieniła. Podczas instalacji systemu Microsoft Windows NT/2000/XP podczas formatowania dysku należy wybrać jeden z trzech systemów plików - FAT-16, FAT-32 lub NTFS.

W tym artykule porozmawiamy o wewnętrznej strukturze wymienionych systemów plików, rozważymy ich nieodłączne wady i zalety. Uzbrojeni w tę wiedzę, możesz dokonać świadomego wyboru na korzyść konkretnego systemu plików dla Microsoft Windows.

Krótko o systemie plików FAT

System plików FAT pojawił się u zarania rozwoju komputerów osobistych i pierwotnie był przeznaczony do przechowywania plików na dyskietkach.

Informacje przechowywane są na dyskach i dyskietkach porcjami, w sektorach o wielkości 512 bajtów. Cała przestrzeń dyskietki została podzielona na obszary o stałej długości zwane klastrami. Klaster może zawierać jeden lub więcej sektorów.

Każdy plik zajmuje jeden lub więcej klastrów, prawdopodobnie nieciągłych. Nazwy plików i inne informacje o plikach, takie jak rozmiar i data utworzenia, znajdują się w początkowej części dyskietki przydzielonej do katalogu głównego.

Oprócz katalogu głównego można utworzyć inne katalogi w systemie plików FAT. Razem z katalogiem głównym tworzą drzewo katalogów zawierające informacje o plikach i katalogach. Jeśli chodzi o lokalizację klastrów plików na dysku, informacje te są przechowywane w początkowym obszarze dyskietki, zwanym tabelą alokacji plików (FAT).

Każdy klaster w tabeli FAT ma swoją własną komórkę, w której przechowywane są informacje o sposobie wykorzystania tego klastra. Zatem tabela alokacji plików jest tablicą zawierającą informacje o klastrach. Rozmiar tej tablicy jest określany na podstawie całkowitej liczby klastrów na dysku.

Katalog przechowuje numer pierwszego klastra przydzielonego do pliku lub podkatalogu. Numery pozostałych klastrów można znaleźć korzystając z tabeli alokacji plików FAT.

Podczas opracowywania formatu tabeli FAT celem była oszczędność miejsca, ponieważ... Dyskietka ma bardzo małą pojemność (od 180 KB do 2,44 MB). Dlatego do przechowywania numerów klastrów przydzielono tylko 12 cyfr binarnych. W rezultacie tablica FAT była tak ciasno upakowane, że zajmowała tylko jeden sektor dyskietki.

Tabela FAT zawiera najważniejsze informacje o lokalizacji katalogów i plików. Jeśli system FAT zostanie uszkodzony w wyniku awarii sprzętu, oprogramowania lub wirusów, dostęp do plików i katalogów zostanie utracony. Dlatego dla bezpieczeństwa zwykle na dysku tworzone są dwie kopie tabeli FAT.

Różne wersje FAT-a

Po pojawieniu się dysków twardych o dużej pojemności (w tamtych czasach dyski o wielkości 10–20 MB uważano za duże) liczba klastrów wzrosła, a 12 bitów stało się niewystarczające do przechowywania ich numerów. Opracowano nowy 16-bitowy format tabeli alokacji plików, w którym przydzielono dwa bajty do przechowywania numeru jednego klastra. Stary system plików przeznaczony dla dyskietek stał się znany jako FAT-12, a nowy stał się znany jako FAT-16.

Powiększona tabela FAT-16 nie mieści się już w jednym sektorze, ale przy dużych rozmiarach dysków ta wada nie odgrywała znaczącej roli. Tak jak poprzednio, na dysku przechowywano dwie kopie tabeli FAT w celu ubezpieczenia.

Kiedy jednak miejsce na dysku zaczęto mierzyć w setkach MB, a nawet gigabajtach, system plików FAT-16 ponownie stał się nieskuteczny. Aby numery klastrów zmieściły się w 16 bitach, podczas formatowania dużych dysków konieczne jest zwiększenie rozmiaru klastra do 16 KB lub nawet więcej. Powodowało to problemy, gdy trzeba było przechowywać na dysku dużą liczbę małych plików. Ponieważ miejsce do przechowywania plików jest przydzielane w klastrach, nawet bardzo mały plik wymaga zbyt dużo miejsca na dysku.

W rezultacie podjęto kolejną, najwyraźniej ostatnią, próbę ulepszenia systemu plików FAT - zwiększono rozmiar komórki tabeli alokacji plików do 32. Dzięki temu możliwe było formatowanie dysków o wielkości setek MB i kilku GB przy użyciu stosunkowo małej wielkość klastra. Nowy system plików stał się znany jako FAT-32.

Norma 8.3

Przed pojawieniem się systemu Microsoft Windows 95 użytkownicy komputerów osobistych zmuszeni byli do stosowania bardzo niewygodnego „standardu 8.3” do nazewnictwa plików, w którym nazwa pliku musiała składać się z 8 znaków plus 3 znaki rozszerzenia. To ograniczenie zostało narzucone nie tylko przez interfejs programu systemu operacyjnego MS-DOS, ale także przez strukturę wpisów katalogów systemu plików FAT.

Po modyfikacji struktury wpisów katalogowych praktycznie zniesiono ograniczenie liczby znaków w nazwie pliku. Nazwa pliku może teraz mieć maksymalnie 255 znaków, co w większości przypadków jest oczywiście wystarczające. Jednak tak zmodyfikowany system plików FAT stał się niekompatybilny z systemem operacyjnym MS-DOS, a także z działającą w jego środowisku powłoką Microsoft Windows w wersjach 3.1 i 3.11.

Więcej o formatach wewnętrznych struktur FAT możesz przeczytać w naszym artykule „Odzyskiwanie danych w partycjach FAT” opublikowanym na tej stronie.

Ograniczenia systemu plików FAT

Podejmując decyzję o użyciu systemu plików FAT do sformatowania dysku, należy zdawać sobie sprawę z jego nieodłącznych ograniczeń. Ograniczenia te dotyczą przede wszystkim maksymalnego rozmiaru dysku FAT, a także maksymalnego rozmiaru pliku znajdującego się na tym dysku.

Maksymalny rozmiar dysku logicznego FAT-16 wynosi 4 GB, czyli bardzo mało jak na współczesne standardy. Microsoft nie zaleca jednak tworzenia dysków FAT-16 większych niż 200 MB, ponieważ... W takim przypadku miejsce na dysku będzie wykorzystywane bardzo nieefektywnie.

Teoretycznie maksymalny rozmiar dysku FAT-32 może wynosić 8 TB, co powinno wystarczyć do wdrożenia wszelkich nowoczesnych aplikacji. Wartość tę uzyskuje się poprzez pomnożenie maksymalnej liczby klastrów (268 435 445) przez maksymalny rozmiar klastra dozwolony przez FAT-32 (32 KB).

Jednak w praktyce sytuacja wygląda trochę inaczej.

Ze względu na wewnętrzne ograniczenia narzędzie ScanDisk w systemie Microsoft OS 95/98 nie może pracować z dyskami większymi niż 127,53 GB. Rok temu takie ograniczenie nie sprawiałoby problemów, dziś na rynku pojawiły się już niedrogie dyski o pojemności 160 GB, a już niedługo ich pojemność będzie jeszcze większa.

Nowe systemy operacyjne Microsoft Windows 2000/XP nie mają możliwości tworzenia partycji FAT-32 o pojemności przekraczającej 32 GB. Jeśli potrzebujesz partycji tego rozmiaru lub większych, Microsoft zasugeruje użycie systemu plików NTFS.

Kolejnym istotnym ograniczeniem systemu FAT-32 jest rozmiar pliku – nie może on przekroczyć 4 GB. Ograniczenie to będzie miało wpływ np. podczas nagrywania fragmentów wideo na dysk lub podczas tworzenia dużych plików bazodanowych.

W katalogu FAT-32 można przechowywać maksymalnie 65534 plików.

Wady FAT-u

Oprócz ograniczeń omówionych powyżej, system plików FAT ma również inne wady. Najwyraźniej najważniejszy jest całkowity brak narzędzi kontroli dostępu, a także możliwość utraty informacji o lokalizacji wszystkich plików po zniszczeniu dość kompaktowej tabeli FAT i jej kopii.

Uruchamiając komputer z dyskietki systemowej, osoba atakująca może łatwo uzyskać dostęp do dowolnych plików przechowywanych na dyskach z systemem plików FAT. Będzie mu łatwo skopiować te pliki na urządzenie ZIP lub inny zewnętrzny nośnik pamięci.

W przypadku stosowania systemu FAT na dyskach serwerowych nie da się zapewnić niezawodnego i elastycznego wyznaczania dostępu użytkowników do katalogów. Z tego powodu, a także ze względu na niską odporność na awarie, FAT zwykle nie jest używany na serwerach.

Obecność kompaktowych tabel alokacji plików FAT sprawia, że ​​ten system plików jest podatnym celem wirusów komputerowych - wystarczy zniszczyć początkowy fragment dysku FAT, a prawie wszystkie dane zostaną utracone.

System plików NTFS

Nowoczesny system plików NTFS, opracowany przez firmę Microsoft dla systemu operacyjnego Microsoft Windows NT, pozbawiony jest ograniczeń i wad systemu FAT. Od samego początku ewoluujący system plików NTFS przeszedł kilka ulepszeń, z których najnowsze (w momencie pisania tego artykułu) zostały wprowadzone w systemie Microsoft Windows XP.

W systemie plików NTFS wszystkie atrybuty plików (nazwa, rozmiar, lokalizacja plików na dysku itp.) są przechowywane w ukrytym pliku systemowym $MFT. Do przechowywania informacji o każdym pliku (i katalogu) w $MFT przydzielanych jest od jednego do kilku KB. Jeśli na dysku przechowywana jest duża liczba plików, rozmiar pliku $MFT może osiągnąć dziesiątki, a nawet setki MB.

Małe pliki (rzędu setek bajtów) przechowywane są bezpośrednio w $MFT, co znacznie przyspiesza dostęp do nich.

Należy jednak pamiętać, że obciążenie systemu NTFS związane z przechowywaniem informacji systemowych, choć przewyższa obciążenie systemu FAT, nadal nie jest zbyt duże w porównaniu z objętością nowoczesnych dysków. Ponieważ plik $MFT jest zwykle umiejscowiony bliżej środka dysku, zniszczenie pierwszych ścieżek dysku NTFS nie prowadzi do tak fatalnych konsekwencji, jak zniszczenie początkowych obszarów dysku FAT.

System plików NTFS ma wiele funkcji, których nie ma FAT. Pozwalają na znacznie większą elastyczność, niezawodność i bezpieczeństwo w porównaniu do FAT.

Wymieńmy niektóre z najciekawszych funkcji NTFS we współczesnych wersjach.

Narzędzia kontroli dostępu

Narzędzia kontroli dostępu NTFS są dość elastyczne i pozwalają kontrolować dostęp na poziomie pojedynczych plików i katalogów, przyznając (lub blokując) dostęp poszczególnym użytkownikom lub grupom użytkowników.

Choć na pierwszy rzut oka może się wydawać, że narzędzia kontroli dostępu potrzebne są jedynie w przypadku serwerów plików, będą one potrzebne również wtedy, gdy do komputera będzie miało dostęp kilku użytkowników.

Szyfrowanie plików

Wymienione powyżej narzędzia kontroli dostępu będą bezużyteczne, jeśli dysk fizyczny NTFS wpadnie w ręce atakującego. Korzystając z nowoczesnych narzędzi, zawartość takiego dysku można bez większych trudności odczytać w dowolnym systemie operacyjnym - DOS, Microsoft Windows lub Linux.

Aby chronić pliki użytkownika przed nieuprawnionym dostępem, systemy operacyjne Microsoft Windows 2000/XP zapewniają dodatkowe szyfrowanie plików przechowywanych na partycjach NTFS. I choć siła takiego szyfrowania może nie jest zbyt wysoka, w większości przypadków jest wystarczająca.

Oprogramowanie dyskowe RAID

Korzystając z systemu plików NTFS, można utworzyć tzw. programową macierz RAID 1 (zestaw lustrzany). Ta tablica, złożona z dwóch dysków fizycznych lub logicznych o tym samym rozmiarze, pozwala na duplikowanie (lub, jak to się mówi, „kopiowanie”) plików.

Taka macierz może chronić Twoje pliki w przypadku fizycznej awarii jednego z dysków tworzących macierz, dlatego często wykorzystuje się ją w celu zwiększenia niezawodności systemu dyskowego.

Zestawy głośności

System plików NTFS umożliwia połączenie kilku partycji znajdujących się na jednym lub większej liczbie dysków fizycznych w jeden wolumin logiczny. Może to być wymagane na przykład do przechowywania dużych plików baz danych, które nie mieszczą się na jednym dysku fizycznym, lub do utworzenia katalogu z całkowitą objętością plików przekraczającą rozmiar dysku fizycznego.

Zestawy utworzone z wielu partycji lub dysków fizycznych nazywane są zestawami woluminów (w terminologii systemu operacyjnego Microsoft Windows NT) lub woluminem łączonym (w terminologii systemów operacyjnych Windows 2000/XP).

Pakowanie plików

Aby zaoszczędzić miejsce na dysku, możesz skorzystać z możliwości spakowania (kompresowania) plików w systemie NTFS. Ponadto NTFS umożliwia tworzenie tak zwanych plików rzadkich, które zawierają obszary o zerowej zawartości danych. Takie pliki mogą być duże, ale zajmują mało miejsca na dysku, ponieważ w rzeczywistości przechowywane są tylko znaczące bajty pliku.

Pamiętaj, że pakowanie plików może nieco spowolnić proces. Okoliczność ta nie zawsze jednak będzie miała znaczenie. Na przykład dokumenty biurowe można pakować bez zauważalnego spadku szybkości pracy, ale nie można tego powiedzieć o plikach baz danych, do których jednocześnie uzyskuje dostęp duża liczba użytkowników. Ze względu na dostępność na rynku stosunkowo niedrogich płyt o dużych pojemnościach, produkty opakowaniowe powinny być używane tylko wtedy, gdy są naprawdę potrzebne. Dotyczy to jednak również innych funkcji NTFS.

Pliki wielowątkowe

W razie potrzeby kilka strumieni informacji można zapisać w jednym pliku zapisanym na dysku NTFS. Pozwala to w szczególności na zaopatrzenie plików dokumentów w dodatkowe informacje, przechowywanie kilku wersji dokumentów w jednym pliku (na przykład w różnych językach), przechowywanie kodu programu i danych w oddzielnych strumieniach jednego pliku itp.

Twarde połączenia

Dowiązania twarde umożliwiają przypisanie kilku różnych nazw do jednego pliku fizycznego poprzez umieszczenie tych nazw (tj. łączy do pliku) w różnych katalogach. Gdy usuniesz łącze, sam plik nie zostanie usunięty. Sam plik zostanie usunięty dopiero wtedy, gdy wszystkie połączenia pliku zostaną zniszczone.

Należy pamiętać, że takie możliwości są typowe dla systemów plików używanych w systemach operacyjnych typu Unix, na przykład w systemie Linux, FreeBSD itp.

Zastąp punkty

Obiekty systemu NTFS, takie jak punkty ponownej analizy, pozwalają na przedefiniowanie dowolnego pliku lub katalogu. W takim przypadku na przykład rzadko używane, nadpisane pliki lub katalogi można w rzeczywistości zapisać na taśmie magnetycznej i załadować na dysk tylko wtedy, gdy jest to konieczne.

Przejścia

Korzystając ze skoków NTFS, możesz zamontować kolejny dysk twardy lub płytę CD w katalogu dysku. Ta funkcja pierwotnie istniała w systemach plików systemów operacyjnych typu Unix.

Przydziały miejsca na dysku

System plików NTFS, używany w systemie Microsoft Windows 2000/XP, umożliwia przydzielanie lub ograniczanie miejsca na dysku dostępnego dla użytkowników. Ta funkcja jest szczególnie przydatna podczas tworzenia serwerów plików.

Zmień logowanie

Podczas swojego działania system operacyjny wykonuje różne akcje na plikach (tworzenie, modyfikacja, usuwanie). Wszystkie takie zmiany zapisywane są w specjalnym dzienniku utworzonym na woluminie NTFS i mogą być wykorzystywane przez programy Rezerwowy egzemplarz, systemy indeksowania itp. Rejestrowanie zmian zwiększa niezawodność systemu plików, pozwalając w niektórych przypadkach na kontynuację pracy po niekrytycznych awariach systemu operacyjnego i sprzętu. Chociaż oczywiście najpoważniejsze awarie prowadzą do konieczności przywrócenia danych z kopii zapasowej lub użycia specjalnych narzędzi do odzyskiwania danych.

Ograniczenia NTFS

Pomimo mnóstwa możliwości, system plików NTFS ma również pewne ograniczenia. Jednak w większości przypadków nie odgrywają one znaczącej roli.

Maksymalny rozmiar dysku logicznego NTFS wynosi około 18 446 744 TB, co jest oczywiście wystarczające dla wszystkich nowoczesnych aplikacji, a także aplikacji, które pojawią się w najbliższej przyszłości. Maksymalny rozmiar pliku jest jeszcze większy, więc to ograniczenie również jest nieistotne.

Liczba plików przechowywanych w jednym katalogu NTFS jest nieograniczona, więc ma to również przewagę nad FAT.

Porównanie NTFS i FAT pod względem szybkości dostępu do plików

Pod względem obietnic, funkcjonalności, bezpieczeństwa i niezawodności NTFS znacznie wyprzedza FAT. Jednak porównanie wydajności tych systemów plików nie daje jednoznacznych wyników, ponieważ wydajność zależy od wielu różnych czynników.

Ponieważ zasady działania i wewnętrzne struktury FAT są znacznie prostsze niż NTFS, FAT najprawdopodobniej będzie szybszy podczas pracy z małymi katalogami. Jeśli jednak zawartość katalogu jest tak mała, że ​​mieści się w całości w jednym lub większej liczbie wpisów pliku $MFT, lub odwrotnie, jeśli katalog jest bardzo duży, zwycięży system NTFS.

NTFS najprawdopodobniej przejmie inicjatywę podczas wyszukiwania nieistniejących plików lub katalogów (ponieważ nie wymaga skanowania całej zawartości katalogu), podczas uzyskiwania dostępu do małych plików (rzędu setek bajtów), a także w w przypadku poważnej fragmentacji dysku.

Aby zwiększyć wydajność systemu NTFS, można zwiększyć rozmiar klastra, ale może to prowadzić do marnotrawstwa miejsca na dysku podczas przechowywania dużej liczby plików, których rozmiar przekracza 1-2 KB i wynosi dziesiątki KB. Zwiększając rozmiar klastra do 64 KB, możesz uzyskać maksymalną poprawę wydajności, ale będziesz musiał zaprzestać pakowania plików i używania narzędzi do defragmentacji.

Podczas kompresji plików znajdujących się na małych dyskach (około 4 GB) wydajność może wzrosnąć, ale podczas kompresji dużych dysków wydajność może się zmniejszyć. W każdym razie pakowanie spowoduje dodatkowe obciążenie procesora centralnego.

Co zatem wybrać – FAT czy NTFS?

Jak widać, NTFS ma wiele zalet w porównaniu z FAT, a jego ograniczenia są w większości przypadków nieistotne. Jeśli stoisz przed wyborem systemu plików, rozważ najpierw użycie NTFS, a dopiero potem FAT.

Jakie mogą być przeszkody utrudniające zastąpienie systemu plików FAT systemem plików NTFS?

Najpoważniejszą przeszkodą jest konieczność korzystania z systemu Microsoft Windows NT/2000/XP. Do normalnej pracy tego systemu operacyjnego wymagane jest co najmniej 64 MB pamięci RAM i procesor o częstotliwości taktowania co najmniej 200-300 MHz. Jednak wymagania te spełniają nie tylko bardzo stare komputery, na których nie można uruchomić nowoczesnych wersji systemu Microsoft Windows.

Jeśli Twój komputer może pracować w środowisku Microsoft Windows 2000/XP, a nie masz ani jednej aplikacji przeznaczonej wyłącznie dla Microsoft Windows 95/98/ME, zalecamy przy pierwszej okazji przejść na nowy system operacyjny, zastępując ten jest FAT na NTFS.

Jednocześnie uzyskasz zauważalny wzrost niezawodności działania, ponieważ po zainstalowaniu wszystkich niezbędnych dodatków Service Pack oraz odpowiednich wersji sterowników urządzenia peryferyjne,System operacyjny Microsoft Windows 2000/XP będzie działał bardzo stabilnie.

W niektórych przypadkach konieczne jest połączenie kilku systemów plików w ramach jednego dysku fizycznego. Na przykład, jeśli na komputerze są zainstalowane trzy systemy operacyjne: Microsoft Windows ME, Microsoft Windows XP i Linux, możesz utworzyć trzy systemy plików - FAT, NTFS i Ext2FS. Pierwszy z nich będzie „widoczny” podczas pracy w systemie Microsoft Windows ME i Linux, drugi – tylko w systemie Microsoft Windows XP, a trzeci – tylko w systemie Linux (pamiętaj, że w systemie operacyjnym LINUX możliwy jest także dostęp do partycji NTFS).

Jeśli jednak tworzysz serwer (plik, bazę danych lub WWW) oparty na systemie Microsoft Windows NT/2000/XP, wówczas NTFS jest jedynym rozsądnym wyborem. Tylko w tym przypadku możliwe będzie osiągnięcie niezbędnej stabilności, niezawodności i bezpieczeństwa serwera.

Istnieje również powszechnie przyjęta (i naszym zdaniem błędna) opinia, że ​​użytkownicy komputerów domowych nie potrzebują ani systemu operacyjnego Microsoft Windows NT/2000/XP, ani systemu plików NTFS.

Oczywiście, jeśli komputer będzie używany wyłącznie do gier, ze względu na kompatybilność najlepiej zainstalować system Microsoft Windows 98/ME i sformatować dyski w systemie FAT. Jeśli jednak pracujesz nie tylko w biurze, ale także w domu, lepiej skorzystać z nowoczesnych, profesjonalnych i niezawodnych rozwiązań. Pozwoli to w szczególności zorganizować ochronę przed włamaniem na Twój komputer przez Internet, ograniczyć dostęp do katalogów i plików zawierających krytyczne dane, a także zwiększyć szanse na pomyślne odzyskanie informacji w przypadku różnego rodzaju awarii.

Wstęp

System 2.1 FAT16

2.2 System FAT32

2.3 Porównanie FAT16 i FAT32

3.1 System NTFS

3.2 Porównanie NTFS i FAT32

Wniosek

Bibliografia

Wstęp

Obecnie na jednym dysku zapisywanych jest średnio kilkadziesiąt tysięcy plików. Jak przesortować całą tę różnorodność, aby dokładnie zaadresować plik? Celem systemu plików jest skuteczne rozwiązanie tego problemu.

Z punktu widzenia użytkownika system plików to „przestrzeń”, w której znajdują się pliki. W ujęciu naukowym jest to sposób przechowywania i organizowania dostępu do danych na nośniku informacji lub jego części. Obecność systemu plików pozwala określić, jak nazywa się plik i gdzie się znajduje. Ponieważ na komputerach kompatybilnych z IBM PC informacje są przechowywane głównie na dyskach, stosowane na nich systemy plików determinują organizację danych na dyskach (dokładniej na dyskach logicznych). Przyjrzymy się systemowi plików FAT.

gruby system plików ntfs

1. Historia stworzenia i ogólna charakterystyka system plików FAT

System plików FAT (File Allocation Table) został opracowany przez Billa Gatesa i Marka McDonalda w 1977 roku i był pierwotnie używany w systemie operacyjnym 86-DOS. Aby zapewnić przenośność programów z systemu operacyjnego CP/M do 86-DOS, zachowano wcześniej przyjęte ograniczenia dotyczące nazw plików. 86-DOS został następnie przejęty przez Microsoft i stał się podstawą dla MS-DOS 1.0, wydanego w sierpniu 1981. FAT został zaprojektowany do pracy z dyskietkami mniejszymi niż 1 MB i początkowo nie zapewniał obsługi dysków twardych. FAT obsługuje obecnie pliki i partycje o rozmiarze do 2 GB.

W systemie FAT obowiązują następujące konwencje nazewnictwa plików:

nazwa musi zaczynać się od litery lub cyfry i może zawierać dowolny znak ASCII z wyjątkiem spacji i znaków „/\ :; |=,^*?

Nazwa nie może mieć więcej niż 8 znaków, po których następuje kropka i opcjonalne rozszerzenie do 3 znaków.

Wielkość liter w nazwach plików nie jest rozróżniana i nie jest zachowywana.

Strukturę partycji FAT pokazano w tabeli 1.1. Blok parametrów BIOS-u zawiera niezbędne informacje BIOS-u o cechach fizycznych dysku twardego. System plików FAT nie może kontrolować każdego sektora z osobna, dlatego grupuje sąsiednie sektory w klastry. Zmniejsza to całkowitą liczbę jednostek pamięci, które system plików musi śledzić. Rozmiar klastra w systemie FAT jest potęgą dwójki i jest określany na podstawie rozmiaru woluminu podczas formatowania dysku (tabela 1.2). Klaster reprezentuje minimalną ilość miejsca, jaką może zajmować plik. Powoduje to marnowanie części miejsca na dysku. System operacyjny zawiera różne narzędzia (DoubleSpace, DriveSpace) przeznaczone do kompaktowania danych na dysku.

Tabela 1.1 - Struktura partycji FAT

Blok parametrów BIOS-u sektora rozruchowego (BPB) FATFAT (kopia) Katalog główny Obszar plików

FAT wziął swoją nazwę od tabeli alokacji plików o tej samej nazwie. Tabela alokacji plików przechowuje informacje o klastrach dysku logicznego. Każdy klaster w systemie FAT ma oddzielny wpis wskazujący, czy jest on wolny, zajęty przez dane pliku, czy też oznaczony jako uszkodzony (uszkodzony). Jeżeli klaster jest zajęty przez plik, wówczas w odpowiednim wpisie w tabeli alokacji plików wskazany jest adres klastra zawierającego kolejną część pliku. Z tego powodu FAT nazywany jest systemem plików z listą połączoną. Oryginalna wersja FAT, opracowana dla DOS 1.00, wykorzystywała 12-bitową tablicę alokacji plików i obsługiwała partycje do 16 MB (DOS pozwala na utworzenie maksymalnie dwóch partycji FAT). Aby obsługiwać dyski twarde o pojemności większej niż 32 MB, szerokość bitów FAT zwiększono do 16 bitów, a rozmiar klastra zwiększono do 64 sektorów (32 KB). Ponieważ do każdego klastra można przypisać unikalny 16-bitowy numer, system FAT obsługuje maksymalnie 216, czyli 65 536 klastrów na jednym woluminie.

Tabela 1.2 – Rozmiary klastrów

Rozmiar partycjiRozmiar klastraTyp FAT< 16 Мб4 КбFAT1216 Мб - 127 Мб2 КбFAT16128 Мб - 255 Мб4 КбFAT16256 Мб - 511 Мб8 КбFAT16512 Мб - 1023 Мб16 КбFAT161 Гб - 2 Гб32 КбFAT16

Ponieważ rekord rozruchowy jest zbyt mały, aby przechowywać algorytm wyszukiwania plików systemowych na dysku, pliki systemowe muszą znajdować się w określonej lokalizacji, aby rekord rozruchowy mógł je znaleźć. Stała pozycja plików systemowych na początku obszaru danych nakłada ścisłe ograniczenie rozmiaru katalogu głównego i tabeli alokacji plików. W rezultacie całkowita liczba plików i podkatalogów w katalogu głównym na dysku FAT jest ograniczona do 512.

Każdy plik i podkatalog w systemie FAT jest powiązany z 32-bajtowym elementem katalogu zawierającym nazwę pliku, jego atrybuty (archiwum, ukryty, systemowy i tylko do odczytu) ), datę i godzinę utworzenia (lub ostatnich dokonanych w nim zmian), a także inne informacje (tabela 1.3).

Tabela 1.3 – Elementy katalogu

System plików FAT zawsze zapełnia wolne miejsce na dysku sekwencyjnie od początku do końca. Podczas tworzenia nowego pliku lub powiększania istniejącego szuka pierwszego wolnego klastra w tabeli alokacji plików. Jeśli podczas operacji niektóre pliki zostaną usunięte, a inne zmienią rozmiar, powstałe puste klastry zostaną rozproszone po dysku. Jeśli klastry zawierające dane pliku nie są umieszczone w rzędzie, plik ulega fragmentacji. Silnie pofragmentowane pliki znacznie zmniejszają wydajność, ponieważ głowice odczytu/zapisu będą musiały przemieszczać się z jednego obszaru dysku do drugiego podczas wyszukiwania kolejnego rekordu pliku. Systemy operacyjne obsługujące FAT zwykle zawierają specjalne narzędzia do defragmentacji dysku, zaprojektowane w celu poprawy wydajności operacji na plikach.

Kolejną wadą systemu FAT jest to, że jego wydajność w dużym stopniu zależy od liczby plików przechowywanych w jednym katalogu. Jeżeli plików jest dużo (około tysiąca), operacja odczytania listy plików w katalogu może zająć kilka minut. Dzieje się tak dlatego, że w systemie FAT katalog ma liniową, nieuporządkowaną strukturę, a nazwy plików w katalogach są w kolejności, w jakiej zostały utworzone. W rezultacie im więcej wpisów w katalogu, tym wolniej działają programy, ponieważ szukając pliku konieczne jest przeglądanie po kolei wszystkich wpisów w katalogu. Ponieważ FAT został pierwotnie zaprojektowany dla systemu operacyjnego DOS dla jednego użytkownika, nie zapewnia przechowywania informacji, takich jak informacje o właścicielu lub uprawnienia dostępu do plików/katalogów. Jest to najpopularniejszy system plików i jest w takim czy innym stopniu obsługiwany przez większość nowoczesnych systemów system operacyjny. Ze względu na swoją wszechstronność, FAT może być używany na woluminach obsługiwanych przez różne systemy operacyjne.

Chociaż nie ma przeszkód, aby podczas formatowania dyskietek używać innego systemu plików, większość systemów operacyjnych wykorzystuje FAT w celu zapewnienia zgodności. Można to częściowo wytłumaczyć faktem, że prosta struktura FAT wymaga mniej miejsca do przechowywania ogólnych danych niż inne systemy. Zalety innych systemów plików stają się zauważalne dopiero wtedy, gdy są używane na nośnikach większych niż 100 MB.

Należy zauważyć, że FAT jest prostym systemem plików, który nie zapobiega uszkodzeniu plików w wyniku nieprawidłowego wyłączenia komputera. Systemy operacyjne obsługujące FAT zawierają specjalne narzędzia, które sprawdzają strukturę i korygują niespójności w systemie plików.

2. Charakterystyka systemów plików FAT16 i FAT32 oraz ich porównanie

.1 System FAT16

System plików FAT 16 jest głównym systemem operacyjnym dla systemów operacyjnych DOS, Windows 95/98⁄Me, Windows NT⁄2000⁄XP i jest również obsługiwany przez większość innych systemów. FAT 16 to prosty system plików przeznaczony dla małych dysków i prostych struktur katalogów. Nazwa pochodzi od nazwy sposobu organizacji plików - Tabela alokacji plików. Tabela ta znajduje się na początku dysku. Liczba 16 oznacza, że ​​system plików jest 16-bitowy – do adresowania klastrów używanych jest 16 bitów. System operacyjny korzysta z tabeli alokacji plików, aby zlokalizować plik i określić klastry, które plik zajmuje na dysku twardym. Dodatkowo w Tabeli zapisywane są informacje o klastrach wolnych i uszkodzonych. Aby ułatwić zrozumienie systemu plików FAT16, wyobraź sobie spis treści książki i sposób pracy z tym spisem treści. Dokładnie tak działa system operacyjny z systemem FAT 16.

Aby odczytać plik, system operacyjny musi wyszukać nazwę pliku pod kątem wpisu w folderze i odczytać pierwszy numer klastra pliku. Pierwszy klaster reprezentuje początek pliku. Następnie musisz przeczytać element FAT odpowiadający pierwszemu klasterowi pliku. Jeśli element zawiera etykietę - ostatnią w łańcuchu, to nie ma potrzeby szukać dalej: cały plik mieści się w jednym klastrze. Jeżeli skupienie nie jest ostatnie, wówczas element tabeli zawiera numer kolejnego skupienia. Zawartość kolejnego klastra należy odczytać po pierwszym. Gdy zostanie znaleziony ostatni klaster w łańcuchu, to jeśli plik nie zajmuje całego klastra, konieczne jest odcięcie dodatkowych bajtów klastra. Dodatkowe bajty są przycinane w zależności od długości pliku przechowywanego we wpisie folderu.

Aby zapisać plik, system operacyjny musi wykonać następującą sekwencję działań. W wolnym wpisie folderu tworzony jest opis pliku, następnie wyszukiwany jest wolny wpis FAT i we wpisie folderu umieszczany jest odnośnik do niego. Pierwszy klaster opisany przez znaleziony element FAT jest zajęty. Ten element FAT zawiera numer następnego klastra lub znak ostatniego klastra w łańcuchu.

System operacyjny działa w taki sposób, że w coraz większej liczbie gromadzi łańcuchy z sąsiednich klastrów. Oczywiste jest, że dostęp do klastrów zlokalizowanych sekwencyjnie będzie znacznie szybszy niż dostęp do klastrów losowo rozproszonych po dysku. W tym przypadku klastry, które są już zajęte i oznaczone w FAT jako uszkodzone, są ignorowane.

W systemie plików FAT16 na numer klastra przydzielanych jest 16 bitów. Dlatego maksymalna liczba klastrów wynosi 65525, a maksymalny rozmiar klastra to 128 sektorów. W takim przypadku maksymalny rozmiar partycji lub dysków w systemie FAT16 wynosi 4,2 gigabajta. Podczas logicznego formatowania dysku lub partycji system operacyjny stara się użyć minimalnego rozmiaru klastra, aby wynikowa liczba klastrów nie przekroczyła 65525. Oczywiście im większy rozmiar partycji, tym większy powinien być rozmiar klastra. Wiele systemów operacyjnych nie działa poprawnie w przypadku klastra o rozmiarze 128 sektorów. W rezultacie maksymalny rozmiar partycji FAT16 zostaje zmniejszony do 2 gigabajtów. Zwykle im większy rozmiar klastra, tym większe marnotrawstwo miejsca na dysku. Dzieje się tak dlatego, że ostatni klaster zajmowany przez plik jest zapełniony tylko częściowo. Na przykład, jeśli plik o rozmiarze 17 KB zostanie zapisany na partycji o rozmiarze klastra 16 KB, plik ten zajmie dwa klastry, przy czym pierwszy klaster będzie całkowicie zapełniony, a w drugim zostanie zapisany tylko 1 KB danych, pozostawiając pozostałe 15 KB miejsca w drugim klastrze jest puste i nie będzie dostępne do zapisu w innych plikach. Jeśli włączone duże dyski Jeśli zapisana zostanie duża liczba małych plików, utrata miejsca na dysku będzie znacząca. Poniższa tabela 2.1 zawiera informacje o możliwej utracie miejsca na dysku w przypadku różnych rozmiarów partycji.

Tabela 2.1.1 - Marnowanie miejsca na dysku

Rozmiar partycjiRozmiar klastraUtrata miejsca na dysku127 MB2 KB2%128-255 MB4 KB4%256-511 MB8 KB10%512-1023 MB16 KB25%1024-2047 MB32 KB40%2048-4096 MB64 KB50%

Istnieją dwa możliwe sposoby zmniejszenia marnotrawstwa miejsca na dysku. Pierwszym z nich jest podzielenie przestrzeni dyskowej na małe partycje o małym rozmiarze klastra. Drugim jest użycie systemu plików FAT32<#"center">2.2 System FAT32

System plików FAT32 jest nowszym systemem plików opartym na formacie FAT i jest obsługiwany przez systemy Windows 95 OSR2, Windows 98 i Windows Millennium Edition. FAT32 używa 32-bitowych identyfikatorów klastrów, ale rezerwuje 4 najbardziej znaczące bity, więc efektywny rozmiar identyfikatora klastra wynosi 28 bitów. Ponieważ maksymalny rozmiar klastrów FAT32 wynosi 32 KB, teoretycznie FAT32 może obsłużyć woluminy o wielkości 8 terabajtów. Windows 2000 ogranicza rozmiar nowych woluminów FAT32 do 32 GB, chociaż obsługuje istniejące większe woluminy FAT32 (utworzone w innych systemach operacyjnych). Większa liczba Klastry obsługiwane przez system FAT32 pozwalają na efektywniejsze zarządzanie dyskami niż system FAT 16. FAT32 może wykorzystywać klastry 512-bajtowe dla woluminów o rozmiarze do 128 MB.

System plików FAT 32 jest używany jako domyślny system plików w systemie Windows 98. Do tego systemu operacyjnego dołączony jest specjalny program do konwersji dysku z FAT 16 na FAT 32. Windows NT i Windows 2000 również mogą korzystać z systemu plików FAT, dzięki czemu możesz uruchomić komputer z dysku DOS i mieć pełny dostęp do wszystkich plików . Jednak niektóre z najbardziej postępowych cechy okien Systemy NT i Windows 2000 mają własny system plików NTFS (NT File System). NTFS umożliwia tworzenie partycji dyskowych o wielkości do 2 TB (jak FAT 32), ale dodatkowo posiada wbudowane funkcje kompresji plików, bezpieczeństwa i audytu niezbędne podczas pracy w środowisku sieciowym. W systemie Windows 2000 zaimplementowano obsługę systemu plików FAT 32. Instalacja systemu operacyjnego Windows NT rozpoczyna się na dysku FAT, ale jeśli użytkownik sobie tego życzy, po zakończeniu instalacji dane na dysku można przekonwertować. do formatu NTFS.

Możesz to zrobić później, korzystając z narzędzia Konwertuj. exe dołączonego do systemu operacyjnego. Partycja dysku przekonwertowana na NTFS staje się niedostępna dla innych systemów operacyjnych. Aby powrócić do systemu DOS, Windows 3.1 lub Windows 9x, należy usunąć partycję NTFS i zamiast tego utworzyć partycję FAT. Windows 2000 można zainstalować na dysku z systemem plików FAT 32 i NTFS.

Możliwości systemów plików FAT32 są znacznie szersze niż FAT16. Najważniejszą cechą jest to, że obsługuje dyski do 2047 GB i współpracuje z mniejszymi klastrami, dzięki czemu znacznie zmniejsza ilość niewykorzystanego miejsca na dysku. Na przykład dysk twardy o pojemności 2 GB w systemie FAT16 wykorzystuje klastry o rozmiarze 32 KB, podczas gdy system FAT32 wykorzystuje klastry o rozmiarze 4 KB. Aby zachować zgodność z istniejącymi programami, sieciami i sterownikami urządzeń, gdy tylko jest to możliwe, zaimplementowano system FAT32 przy minimalnych zmianach w architekturze, interfejsach API, wewnętrznych strukturach danych i formacie dysku. Ponieważ jednak elementy tabeli FAT32 mają obecnie cztery bajty, wiele wewnętrznych i dyskowych struktur danych oraz interfejsów API musiało zostać zmienionych lub rozszerzonych. Niektóre interfejsy API na dyskach FAT32 są blokowane, aby zapobiec uszkodzeniu zawartości dysków FAT32 przez starsze narzędzia dyskowe. Zmiany te nie będą miały wpływu na większość programów. Istniejące narzędzia i sterowniki będą działać na dyskach FAT32. Jednakże sterowniki urządzeń blokowych MS-DOS (takie jak Aspidisk.sys) i narzędzia dyskowe muszą zostać zmodyfikowane, aby obsługiwały FAT32. Wszystkie narzędzia dyskowe dostarczane przez firmę Microsoft (Format, Fdisk, Defrag i ScanDisk dla trybu rzeczywistego i chronionego) zostały przeprojektowane, aby w pełni obsługiwać FAT32. Ponadto firma Microsoft pomaga wiodącym dostawcom narzędzi dyskowych i sterowników urządzeń w modyfikowaniu ich produktów w celu obsługi systemu FAT32. FAT32 jest bardziej wydajny niż FAT16 podczas pracy z większymi dyskami i nie wymaga ich dzielenia na partycje o wielkości 2 GB. Windows 98 koniecznie obsługuje FAT16, ponieważ to ten system plików jest kompatybilny z innymi systemami operacyjnymi, w tym z systemami innych firm. W trybie rzeczywistym MS-DOS iw trybie awaryjnym Windows 98 system plików FAT32 jest znacznie wolniejszy niż FAT16. Dlatego też, uruchamiając programy w trybie MS DOS, zaleca się dołączenie programu Autoexec. bat lub polecenie pliku PIF, aby pobrać Smartdrv. exe, co przyspieszy operacje dyskowe. Niektóre starsze programy zaprojektowane dla specyfikacji FAT16 mogą zgłaszać nieprawidłowe informacje o ilości wolnego lub całkowitego miejsca na dysku, jeśli jest ono większe niż 2 GB. System Windows 98 udostępnia nowe interfejsy API dla systemów MS-DOS i Win32, które umożliwiają prawidłowe określenie tych metryk.

.3 Porównanie FAT16 i FAT32

Tabela 2.3.1 – Porównanie systemów plików FAT16 i FAT32

FAT16FAT32Wdrażany i używany przez większość systemów operacyjnych (MS-DOS, Windows 98, Windows NT, OS/2, UNIX). Obecnie obsługiwane tylko w systemach Windows 95 OSR2 i Windows 98. Bardzo skuteczne w przypadku dysków logicznych mniejszych niż 256 MB. Nie działa z dyskami mniejszymi niż 512 MB. Obsługuje kompresję dysku, na przykład przy użyciu algorytmu DriveSpace. Nie obsługuje kompresji dysku. Przetwarza maksymalnie 65 525 klastrów, których wielkość zależy od rozmiaru dysku logicznego. Ponieważ maksymalny rozmiar klastra wynosi 32 KB, FAT16 może współpracować z dyskami logicznymi nie większymi niż 2 GB. Możliwość pracy z dyskami logicznymi o pojemności do 2047 GB przy maksymalnym rozmiarze klastra 32 KB.

Maksymalna możliwa długość pliku w systemie FAT32 wynosi 4 GB minus 2 bajty. Aplikacje Win32 mogą otwierać pliki tej długości bez specjalnego przetwarzania. Inne aplikacje powinny używać przerwania Int 21h, funkcji 716C (FAT32) z flagą otwarcia ustawioną na EXTEND-SIZE (1000h).

W systemie plików FAT32 na każdy klaster przydzielane są 4 bajty w tablicy alokacji plików, natomiast w FAT16 – 2, a w FAT12 – 1.5.

Najbardziej znaczące 4 bity 32-bitowego elementu tablicy FAT32 są zarezerwowane i nie biorą udziału w tworzeniu numeru klastra. Programy bezpośrednio czytające tablicę FAT32 muszą maskować te bity i chronić je przed zmianą podczas zapisywania nowych wartości.

Zatem FAT32 ma następujące zalety w porównaniu z poprzednimi implementacjami systemu plików FAT:

obsługuje dyski do 2 TB;

efektywniej organizuje przestrzeń dyskową. FAT32 wykorzystuje mniejsze klastry (4 KB dla dysków do 8 GB), co pozwala zaoszczędzić do 10-15% miejsca na dużych dyskach w porównaniu do FAT;

katalog główny FAT 32, podobnie jak wszystkie inne katalogi, jest teraz nieograniczony, składa się z łańcucha klastrów i może znajdować się w dowolnym miejscu dysku;

charakteryzuje się wyższą niezawodnością: FAT32 jest w stanie przenosić katalog główny i pracować z kopią zapasową FAT, dodatkowo rekord rozruchowy na dyskach FAT32 został rozszerzony o kopię zapasową krytycznych struktur danych, co oznacza, że ​​dyski FAT32 są mniej wrażliwe na występowanie pojedynczych uszkodzonych obszarów niż istniejące woluminy FAT;

programy ładują się o 50% szybciej.

Tabela 2.3.2 – Porównanie rozmiarów klastrów

Rozmiar dysku Rozmiar klastra w FAT16, KB Rozmiar klastra w FAT32, KB256 MB-511 MB8Nieobsługiwane512 MB - 1023 MB1641024 MB - 2 GB3242 GB - 8 GBNieobsługiwane 48 GB-16 GBNieobsługiwane816 GB-32 GBNieobsługiwane 16Więcej niż 32 GBNieobsługiwane32

3. Alternatywny system plików NTFS i jego porównanie z FAT32

3.1 System NTFS

(New Technology File System) jest najbardziej preferowanym systemem plików podczas pracy z systemem Windows NT, ponieważ został specjalnie zaprojektowany dla tego systemu. System Windows NT zawiera narzędzie konwertujące, które konwertuje woluminy FAT i HPFS na woluminy NTFS. NTFS znacznie rozszerzył możliwości kontroli dostępu do oddzielne pliki i katalogów, wprowadzono dużą liczbę atrybutów, wprowadzono odporność na błędy, narzędzia do dynamicznej kompresji plików i obsługę wymagań standardu POSIX. NTFS dopuszcza nazwy plików o długości do 255 znaków i wykorzystuje ten sam algorytm do generowania krótkich nazw, co VFAT. NTFS ma zdolność do samodzielnego odzyskiwania w przypadku awarii systemu operacyjnego lub sprzętu, dzięki czemu wolumen dysku pozostaje dostępny, a struktura katalogów nie jest zakłócona.

Każdy plik na woluminie NTFS jest reprezentowany przez wpis w specjalnym pliku - MFT (Master File Table). System plików NTFS rezerwuje pierwszych 16 wpisów w tabeli o rozmiarze około 1 MB na potrzeby specjalnych informacji. Pierwszy wpis w tabeli opisuje samą główną tabelę plików. Następnie następuje wpis lustrzany MFT. Jeśli pierwszy rekord MFT jest uszkodzony, system NTFS odczytuje drugi rekord w celu znalezienia lustrzanego pliku MFT, którego pierwszy rekord jest identyczny z pierwszym rekordem MFT. Lokalizacja segmentów danych MFT i lustrzanego pliku MFT jest przechowywana w sektorze ładowania początkowego. Kopia sektora rozruchowego znajduje się w logicznym centrum dysku. Trzeci wpis MFT zawiera plik dziennika używany do odzyskiwania plików. Siedemnasty i kolejne wpisy w głównej tabeli plików są używane przez rzeczywiste pliki i katalogi na woluminie.

Dziennik transakcji (plik dziennika) rejestruje wszystkie operacje mające wpływ na strukturę woluminów, w tym tworzenie plików i wszelkie polecenia zmieniające strukturę katalogów. Dziennik transakcji służy do odzyskiwania woluminu NTFS po awarii systemu. Wpis dotyczący katalogu głównego zawiera listę plików i katalogów przechowywanych w katalogu głównym.

Schemat alokacji woluminów jest przechowywany w pliku mapy bitowej. Atrybut danych tego pliku zawiera mapę bitową, której każdy bit reprezentuje jeden klaster woluminu i wskazuje, czy klaster jest wolny, czy zajęty przez jakiś plik. Obsługuje również uszkodzony plik klastra do rejestrowania uszkodzonych obszarów na woluminie i pliku woluminu , zawierający nazwę woluminu, wersję NTFS i bit ustawiany w przypadku uszkodzenia woluminu. Na koniec znajduje się plik zawierający tabelę definicji atrybutów, która określa typy atrybutów obsługiwanych na woluminie oraz to, czy można je indeksować, przywracać poprzez przywracanie systemu itp. Przydziela miejsce w klastrach i stosuje dla nich numerację 64-bitową, co pozwala na utworzenie 264 klastrów, każdy o rozmiarze do 64 KB. Podobnie jak w przypadku systemu FAT, rozmiar klastra może się różnić, ale niekoniecznie zwiększa się proporcjonalnie do rozmiaru dysku. Domyślne rozmiary klastrów podczas formatowania partycji pokazano w tabeli 3.1.

Rozmiar partycjiRozmiar klastra< 512 Мб512 байт513 Мб - 1024 Мб (1 Гб) 1 Кб1 Гб - 2 Гб2 Кб2 Гб - 4 Гб4 Кб4 Гб - 8 Гб8 Кб8 Гб - 16 Гб16 Кб16 Гб - 32 Гб32 Кб>32 GB64 KB umożliwia przechowywanie plików o rozmiarze do 16 eksabajtów (264 bajtów) i ma wbudowaną funkcję kompresji plików w czasie rzeczywistym. Kompresja jest jednym z atrybutów pliku lub katalogu i jak każdy atrybut może zostać w każdej chwili usunięta lub zainstalowana (kompresja jest możliwa na partycjach o rozmiarze klastra nie większym niż 4 KB). Podczas kompresji pliku, w przeciwieństwie do schematów kompresji stosowanych w systemie FAT, stosowana jest kompresja plik po pliku, dzięki czemu uszkodzenie niewielkiej części dysku nie prowadzi do utraty informacji w innych plikach.

Aby zmniejszyć fragmentację, system plików NTFS zawsze próbuje przechowywać pliki w sąsiadujących blokach. System ten wykorzystuje strukturę katalogów B-tree, podobną do wysokowydajnego systemu plików HPFS, a nie połączona lista używany w FAT-ie. Dzięki temu wyszukiwanie plików w katalogu jest szybsze, ponieważ nazwy plików są przechowywane posortowane w porządku leksykograficznym i zostały zaprojektowane jako możliwy do odzyskania system plików wykorzystujący model przetwarzania transakcji. Każda operacja we/wy modyfikująca plik na woluminie NTFS jest uważana przez system za transakcję i może być wykonana jako niepodzielny blok. Gdy plik zostanie zmodyfikowany przez użytkownika, usługa pliku dziennika rejestruje wszystkie informacje niezbędne do powtórzenia lub wycofania transakcji. Jeżeli transakcja zakończy się pomyślnie, plik zostanie zmodyfikowany. Jeśli nie, NTFS wycofuje transakcję.

Pomimo obecności zabezpieczeń przed nieuprawnionym dostępem do danych, NTFS nie zapewnia niezbędnej poufności przechowywanych informacji. Aby uzyskać dostęp do plików, po prostu uruchom komputer w systemie DOS z dyskietki i użyj sterownika NTFS innej firmy dla tego systemu.

Począwszy od systemu Windows NT 5.0 (nowa nazwa systemu Windows 2000) firma Microsoft obsługuje nowy system plików NTFS 5.0. Nowa wersja NTFS wprowadziła dodatkowe atrybuty plików; Wraz z prawem dostępu wprowadzono pojęcie odmowy dostępu, które pozwala np. w przypadku dziedziczenia przez użytkownika praw grupowych do pliku zabronić mu zmiany jego zawartości. Nowy system pozwala również:

wprowadzić ograniczenia (kwanty) dotyczące ilości miejsca na dysku udostępnianego użytkownikom;

zmapuj dowolny katalog (zarówno na komputerze lokalnym, jak i zdalnym) do podkatalogu na dysku lokalnym.

Ciekawą funkcją nowej wersji systemu Windows NT jest dynamiczne szyfrowanie plików i katalogów, co zwiększa niezawodność przechowywania informacji. System Windows NT 5.0 zawiera system szyfrowania plików (EFS), który wykorzystuje algorytmy szyfrowania klucza współdzielonego. Jeśli dla pliku ustawiony jest atrybut szyfrowania, wówczas gdy program użytkownika uzyskuje dostęp do pliku w celu zapisu lub odczytu, plik jest kodowany i dekodowany w sposób przezroczysty dla programu.

.2 Porównanie NTFS i FAT32

Zalety:

Szybka prędkość dostępu do małych plików;

Rozmiar przestrzeni dyskowej jest dziś praktycznie nieograniczony;

Fragmentacja plików nie wpływa na sam system plików;

Wysoka niezawodność przechowywania danych i samej struktury plików;

Wysoka wydajność podczas pracy z dużymi plikami;

Wady:

Wyższe wymagania dotyczące pamięci RAM w porównaniu do FAT 32;

Praca z katalogami średniej wielkości jest trudna ze względu na ich fragmentację;

Więcej niska prędkość pracy w porównaniu do FAT 3232

Zalety:

Wysoka prędkość;

Niskie zapotrzebowanie na pamięć RAM;

Wydajna praca ze średnimi i małymi plikami;

Mniejsze zużycie dysku dzięki mniejszej liczbie ruchów głowicy odczytującej/zapisującej.

Wady:

Niska ochrona przed awariami systemu;

Nieefektywna praca z dużymi plikami;

Ograniczenie maksymalnej objętości partycji i pliku;

Zmniejszona wydajność z powodu fragmentacji;

Zmniejszona wydajność podczas pracy z katalogami zawierającymi dużą liczbę plików;

Zatem oba systemy plików przechowują dane w klastrach, których minimalny rozmiar wynosi 512 b. Z reguły typowy rozmiar klastra wynosi 4 Kb. Na tym chyba kończą się podobieństwa. Coś o fragmentacji: wydajność systemu NTFS gwałtownie spada, gdy dysk jest zapełniony w 80–90%. Wynika to z fragmentacji plików usługowych i roboczych. Im więcej pracujesz z tak obciążonym dyskiem, tym silniejsza fragmentacja i niższa wydajność. Fragmentacja FAT32 miejsce pracy dysk występuje również na wcześniejszych etapach. Punkt tutaj zależy od tego, jak często zapisujesz/usuwasz dane. Podobnie jak w przypadku systemu plików NTFS, fragmentacja znacznie zmniejsza wydajność. Teraz o RAM-ie. Objętość samego arkusza kalkulacyjnego FAT 32 może zajmować około kilku megabajtów w pamięci RAM. Ale buforowanie przychodzi na ratunek. Co jest zapisywane w pamięci podręcznej:

Najczęściej używane katalogi;

Dane o wszystkich aktualnie używanych plikach;

Dane o wolnym miejscu na dysku;

A co z NTFS? Duże katalogi są trudne do buforowania i mogą osiągnąć rozmiar kilkudziesięciu megabajtów. Plus MFT, plus informacja o wolnym miejscu na dysku. Chociaż należy zauważyć, że NTFS nadal dość oszczędnie wykorzystuje zasoby pamięci RAM. Mamy skuteczny system przechowywania danych; w MFT każdy rekord ma około 1 Kb. Jednak wymagania dotyczące ilości pamięci RAM są wyższe niż w przypadku systemu FAT 32. Krótko mówiąc, jeśli pamięć jest mniejsza lub równa 64 Mb, wówczas system FAT 32 będzie bardziej efektywny pod względem szybkości różnica w prędkości będzie niewielka, a często żadna. Teraz o samym dysku twardym. Aby korzystać z systemu NTFS, wymagane jest Mastering magistrali. Co to jest? Jest to specjalny tryb pracy sterownika i sterownika. W przypadku korzystania z BM wymiana odbywa się bez udziału procesora. Brak maszyny wirtualnej wpłynie na wydajność systemu. Ponadto, ze względu na zastosowanie bardziej złożonego systemu plików, zwiększa się liczba ruchów głowic odczytu/zapisu, co również wpływa na prędkość. Obecność pamięci podręcznej dysku ma równie pozytywny wpływ zarówno na NTFS, jak i FAT 32.

Wniosek

Zaletami FAT są niskie koszty przechowywania danych i całkowita kompatybilność z ogromną liczbą systemów operacyjnych i platform sprzętowych. Ten system plików jest nadal używany do formatowania dyskietek, gdzie duża objętość partycji obsługiwana przez inne systemy plików nie odgrywa roli, a niski narzut pozwala na ekonomiczne wykorzystanie małego wolumenu dyskietki (NTFS wymaga więcej miejsca na przechowywanie danych, co jest całkowicie nie do przyjęcia w przypadku dyskietek).

Zakres FAT32 jest w rzeczywistości znacznie węższy - tego systemu plików należy używać, jeśli zamierzasz uzyskać dostęp do partycji zarówno w systemie Windows 9x, jak i Windows 2000/XP. Ponieważ jednak znaczenie systemu Windows 9x dzisiaj praktycznie zniknęło, użycie tego systemu plików nie jest szczególnie interesujące.

Bibliografia

1. http://yura. Pułapiai. lt/archiv/per/fat.html