Файловые системы (ФС). Основные функции ФС. Файлы и каталоги. Физическая организация данных на носителе. Права доступа к файлу. Другие функции ФС. ФС FAT32, NTFS

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

Историческим шагом явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл - это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Правила именования файлов, способ доступа к данным, хранящимся в файле, и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами и, возможно, от типа файла. Система управления файлами берет на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса во внешней памяти и обеспечение доступа к данным.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

1)совокупность всех файлов на диске,

2)наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,

3)комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Основные достоинства NTFS: работа с большими дисками, устойчивость (NTFS содержит 2 копии MFT). NTFS использует систему транзакции при записи файлов на диск – защита целостности данных. В упрощенном виде система транзакции работает:

1) драйвера ввода – вывода NTFS инициирует процесс записи одновременно сообщая сервису LOGFILESERVICE вести регистрацию всего происходящего;

2) данные пишутся в кэш под управлением сервиса CACHEMANAGER;

3) кэш посылает данные менеджеру виртуальной памяти для записи на диск в фоновом режиме;

4) менеджер виртуальной памяти посылает данные драйверу диска, пропустив их через проверочный драйвер;

5) драйвер диска шлет их к контролеру, который записывает либо в диск, либо в кэш;

6) если операция без ошибок, то запись регистрации удаляется;

7) если происходит сбой, то запись остается в таблице транзакции и при следующем доступе к диску LOGFILESERVICE восстанавливает все как было до этой записи. Защищенность NTFS рассматривает файлы как объекты. Такой объект обладает свойствами и содержит набор методов, который позволяет с ним работать. Компрессия данных NTFS позволяет сжимать отдельные каталоги и файлы. Поддержка формата ISOUNICODE использует 16 бит для кодировки каждого символа -> пользователь может использовать файлы на любом языке. NTFS4 уступала системе NETWARE из-за отсутствия квотирования (ограничение максимального объема дискового пространства для пользователя) при этом необязательно чтобы все файлы пользователя хранились в одном месте, они могут быть разбросаны по всем дискам. В NTFS5 можно установить квотирование в том числе для каждого отдельного пользователя. Возможность поиска файла по имени его владельца. Кроме изменения самой структуры NTFS в W’2000 добавлен MICROSOFTINDEXSERVER, который ускоряет поиск файлов по их содержимому за счет индексирования содержимого дисков. В NTFS5 добавлена точка монтирования. С помощью этой технологии можно присоединить любой дисковый ресурс в любое место файловой системы.

FAT - File Allocation Table ( таблица размещения файлов) - этот термин относится к одному из способов организации файловой системы на диске. Эта таблица хранит информацию о файлах на жестком диске в виде последовательности чисел, определяющих, где находится каждая часть каждого файла. С ее помощью операционная система выясняет, какие кластеры занимает нужный файл. FAT - является самой распространенной файловой системой и поддерживается подавляющим большинством операционных систем. Сначала FAT была 12-разрядной и позволяла работать с дискетами и логическими дисками объемом не более 16 Мбайт. В MS-DOS версии 3.0 таблица FAT стала 16-разрядной для поддержки дисков большей емкости, а для дисков объемом до 2 047 Гбайт используется 32-разрядная таблица FAT.

Система FAT32 - более новая файловая система на основе формата FAT, она поддерживается Windows 95 OSR2, Windows 98 и Windows Millennium Edition. FAT32 использует 32-разрядные идентификаторы кластеров, но при этом резервирует старшие 4 бита, так что эффективный размер идентификатора кластера составляет 28 бит. Поскольку максимальный размер кластеров FAT32 равен 32 Кбайт, теоретически FAT32 может работать с 8-терабайтными томами. Windows 2000 ограничивает размер новых томов FAT32 до 32 Гбайт, хотя поддерживает существующие тома FАТ32 большего размера (созданные в других операционных системах). Большее число кластеров, поддерживаемое FAT32, позволяет ей управлять дисками более эффективно, чем FAT 16. FAT32 может использовать 512-байтовые кластеры для томов размером до 128 Мбайт.

Итак, FAT32 обладает следующими преимуществами в сравнении с прежними реализациями файловой системы FAT:

- поддерживает диски объемом до 2 Тбайт;

- эффективнее организует дисковое пространство. FAT32 использует кластеры меньшего размера (4 Кбайт для дисков объемом до 8 Гбайт), что позволяет сэкономить до 10-15% пространства на больших дисках по сравнению с FAT;

- корневой каталог FAT 32, как и все остальные каталоги, теперь не ограничен, он состоит из цепочки кластеров и может быть расположен в любом месте диска;

- имеет более высокую надежность: FAT32 способна перемещать корневой каталог и работать с резервной копией FAT, кроме того, загрузочная запись на FАТ32-дисках расширена и теперь включает резервную копию критически важных структур данных, а это означает, что FАТ32-диски менее чувствительны к возникновению отдельных сбойных участков, чем существующие FAT-тома;

- программы загружаются на 50% быстрее.