Вопрос 5. Файловая система. Особенности концепции

a. 1. Два типа логической организации файловых систем

(в отдельном файле)

2. Где применяется.

 

 

Файловая система NTFS является самой популярной среди систем подобного рода и применяется практически на всех современных компьютерах во всех уголках мира. Всё дело в том, что эта система используется почти на всех компьютерах, где используется программное обеспечение Microsoft, во всех операционных системах, созданных на базе Windows NT. Сегодня NTFS это одна из самых надежных и сложных файловых систем.

Одна из особенностей этот файловой системы, которая выгодно отличает её от других — это то, что локальные диски, на которых она установлена, могут быть абсолютно любого размера. У файловой системы NTFS нет ограничения по размерам. Единственный придел, которые для неё существует — это размер жесткого диска.

Файловая система NTFS представляет собой реляционную базу данных, с очень сложной архитектурой. По своему строению она очень похожа на запутанный египетский лабиринт, в котором не составит труда потеряться. Практически все структуры файловых систем давно известны хакерам и профессиональным программистам, но только не структура NTFS, её запутанность способна остановить даже самого заядлого хакера.

Если Вы хотите узнать об это файловой системе больше, то прочтите книгу Хелен Кастер «Основы Windows NT и NTFS» она поп праву считается одним из самых полных пособий по этой файловой системе и пользуется большим интересом среди программистов и системных администраторов. Также можно обратить внимание на учебное пособие «Linux-NTFS Project». В нем рассказывается о разных ключевых структурах этой файловой системы.

Файловая система NTFS делится на тома и разделы, ведущим разделом в которой является том совпадающий с разделом. Тома включают в себя несколько разделов. Отличительной чертой NTFS от других файловых систем является то, что служебные структуры не привязаны к определенному месту, а могут находиться в совершенно разных частях тома, что даёт им возможность при необходимости разделять себя на несколько частей посредством фрагментирования.

 

Самым главным и важным файлом среди служебных, в этой файловой системе служит $MFT — Master File Table (Главная Таблица Файлов). Эта таблица на самом деле является базой данных, в которой хранится информация об именах файлов, их атрибутах, а также месторасположении на диске. Помимо этого главная файловая таблица содержит файлы, находящиеся в дочерних директориях диска.

 

Также имеются и разные дополнительные файлы вспомогательного назначения, их обозначает значок доллара, который является признаком информации дополнительного характера. К примеру, одними из служебных файлов является файл карты пространства —$Bitmap, файл с перечнем поврежденных кластеров — $BadClust и другие.

Локальный диск файловой системы NTFS делится на 2 зоны. Первая зона занимает 12% дискового пространства и называется MFT-зоной. Эта зона является зоной хранения метафайла (MFT) и поэтому эта зона защищена от записи файлов. Оставшиеся 88% дискового пространства служат для хранения обычных файлов. Проще говоря, являются обычным пространством.

Файловая система NTFS также содержит и директории, которые содержат ссылна файлы, каталоги и блоки. Каждый файл в директории разделе на несколько блоков, в которых хранятся имена файлов, их базовые атрибуты и ссылка на ихний MFT-элемент.

Ещё одной уникальной чертой системы NTFS является её способность автоматически восстанавливать нормальное функционирование после сбоя. Таким образом файловая система NTFS способна работать в самых экстремальных ситуациях, к примеру с «битыми» дисками. Если в работе диска обнаруживается повреждение, это место маркируется как битое и данные с него перезаписываются в другое место.

В случае непредвиденного отключения питания система запоминает своё состояние и при включении компьютера перезагружается в своём последнем состоянии. В том, в котором она находилась на момент сбоя. Кроме этого, система NTFS имеет технологию сжатия дисков, которая предоставляет поистине великолепные возможности, позволяя использовать специализированные программы для сжатия дисков. Такие как DoubleSpace и Stacker.

 

Кроме того, запутанность файловой структуры системы, делает её одной из самых безопасных файловых систем, поскольку в ней предусмотрена система прав доступа, защита от взлома и другие дополнительные функции. Помимо всего прочего, у этой системы есть средства для шифрования дисков. По сравнению с другими файловыми системами они является уникальной и оставляет далеко позади устаревшую на сегодняшний день FAT-32.

\

 

Недостатки

Недостатки файловых систем.

 

1 Дублирование данных.

 

Из-за децентрализованной работы с данными, проводимой в каждом подразделении независимо от других, в файловой системе фактически поощряется бесконтрольное дублирование данных. Такое дублирование нежелательно по двум причинам.

 

А) Дублирование данных сопровождается неэкономным расходованием ресурсов, поскольку на ввод избыточных данных требуется затрачивать дополнительное время, денежные ресурсы и дисковое пространство.

 

Б) Дублирование данных может привести к нарушению целостности системы. Например, человека могут повысить в должности, что отразится в файле отдела кадров, но не в файле бухгалтерии, что приведет к начислению ему заработной платы по старой должности. /*Произведен товар, что зафиксировано в файле отдела производства, но эта информация не попала в файл отдела реализации, следовательно, товар не продается. */

 

2 Зависимость от данных.

 

Физическая структура и способ хранения информации жестко зафиксирован в коде программ. Это значит, что изменить существующую структуру. Например, изменение типа длины строки с 40 на 41 повлечет следующие действия. Пишется программа, которая создает временный файл с новой структурой, перекачивает данные в новый файл, удаляет старый файл, создает новый файл с новой структурой, но со старым именем, перекачивает данные, разрушает временный файл. Кроме этого, необходимо переписать все приложения, обрабатывающие этот файл.

 

3 Несовместимость форматов файлов.

 

Поскольку структура файлов определяется кодом приложений, она также зависит от языка программирования этого приложения. Таким образом, обратиться к файлу, созданному приложением, написанном на другом языке, может быть затруднительно. /*как минимум могут отсутствовать нужные типы данных */

 

4 Фиксированные запросы.

 

Файловые системы очень зависимы от программиста, потому что все требуемые запросы создаются именно им. Это происходит из-за того, что в файловых системах отсутствуют инструменты для создания произвольных запросов к данным, а также получения информации о структурах файлов.

 

Все перечисленные недостатки файловых систем являются следствием двух факторов:

 

1 Определение данных содержится внутри приложений, а не храниться отдельно и независимо от них.

 

2 Помимо приложений не существует никаких других инструментов доступа к данным.