Файловые системы Microsoft Windows

Рассмотрим основные файловые системы, поддерживаемые Windows – FAT16, FAT32. NTFS, а также системы CDFS и UDF. Каждая файловая система имеет свои достоинства и недостатки.

Файловая система FAT16 начала свое существование еще во времена, предшествующие MS-DOS.Она поддерживается всеми ОС Microsoftдля обеспечения совместимости. Ее название File Allocation Table (таблица расположения файлов). Её можно представить как массив-столбец, каждый элемент которого хранит номер следующего кластера в цепочке, принадлежащей какому-либо файлу. Если кластер не занят, то в FAT-таблице он помечен кодом 0. Для каждого файла указывается номер только первого кластера в цепочке кластеров, им занятой. На каждый элемент в таблице FAT16 отводится 16 бит.

Максимальный размер поддерживаемого FAT16 тома HDD или его раздела не превышает 4095 Мбайт (4 Гбайт) при размере каждого кластера 64 Кбайт. Во времена MS-DOS 4-гигабайтные HDD казались несбыточной мечтой (роскошью были диски 20-40 Мбайт), поэтому, такой запас был вполне оправдан.

Том, отформатированный для использования FAT16, разделяется на кластеры. Размер кластера по умолчанию зависит от размера тома и может колебаться от 512 байт до 64 Кбайт. Размер кластера может отличаться от значения по умолчанию, но должен иметь одно из значений, предписанных для этой ФС.

Не рекомендуется использовать файловую систему FAT 16 на томах больше 511 Мб, так как для небольших файлов дисковое пространство будет использоваться крайне неэффективно: файл размером 1 байт будет занимать 16, 32 или 64 Кб. Независимо от размера кластера файловая система FAT16 не поддерживается для томов больше 4 Гбайт.

Начиная с Windows 95 OSR2, появилась поддержка 32 битной FAT. Для систем на базе Windows NT эта файловая система впервые стала поддерживаться в Windows 2000. Если КАТ16 может поддерживать тома объемом до 4 Гб, то FAT32 способна обслуживать. тома объемом до 2 Тб. Размер кластера в FAT32 может изменяться от 1 (512 б) до 64 секторов (32 Кб). Для хранения значений кластеров FAT32 требуется 4 байт (32 бит, а не 16, как в FAT16).

Основным отличием FAT32 от FAT16 является то, что изменился размер логического диска. FAT32 поддерживает тома до 127 Гб. При этом, если при использовании FAT16 с 2-гигабайтнымн дисками требовался кластер размером и 32 Кб, то в FAT32 кластер размером в 4 Кб подходит для дисков объемом от 512 Мб до 8 Гб.

Это приводит к более эффективному использованию дискового пространства – чем меньше кластер, тем меньше места требуется для хранения файла и, как следствие, диск реже становится фрагментированным.

При применении FAT32 максимальный размер файла может достигать 4 Гб минус 2 байта. Если при использовании FAT16 максимальное число вхождений в корневой каталог ограничивалось 512, то FAT32 позволяет увеличить это число до 65535.

При создании файла с длинным именем Windows создает соответствующее имя в формате 8.3 и одно или более вхождений в каталог для хранения длинного имени (по 13 символов из длинного имени файла на каждое вхождение). Каждое последующее вхождение хранит соответствующую часть имени файла в формате Unicode. Такие вхождения имеют атрибуты идентификатор тома, только чтение, системный и скрытый – набор, который игнорируется MS-DOS.

В состав Windows 2000 входит поддержка новой версии файловой системы NTFS, которая, в частности, обеспечивает средства защиты информации, контроль над доступом и ряд других возможностей.

Как и при использовании FAT, основной информационной единицей в NTFS является кластер. При формировании файловой системы NTFS программа форматирования создает файл Master File Table (MTF) и другие области для хранения метаданных. Метаданные используются NTFS для реализации файловой структуры. Первые 16 записей и MTF зарезервированы самой NTFS. Местоположение файлов метаданных записано в загрузочном секторе диска. Если первая запись в MTF повреждена, NTFS считывает вторую запись для нахождении копии нерпой. Полная копия загрузочного сектора располагается в конце тома. В MTF хранятся метаданные, такие как копия первых четырех записей (гарантирует доступ к MTF в случае, если первый сектор поврежден). MTF содержит информацию о томе – метку и номер версии. В MTF находится таблица имен атрибутов и описания, корневой каталог и др. Остальные строки MTF содержат записи для каждого файла и каталога, расположенных на данном томе.

Обычно один файл использует одну запись в MTF, но если у файла большой набор атрибутов или он становится слишком фрагментированным, то для хранения информации о нем могут потребоваться дополнительные записи. В этом случае первая запись о файле, называемая базовой записью, хранит местоположение других записей. Данные о файлах и каталогах небольшого размера (до 1500 байт) полностью содержатся в первой записи.

В Windows 2000 обеспечивается поддержка файловой системы CDFS, отвечающей стандарту ISO 9660, описывающему расположение информации на CD-ROM. Поддерживаются длинные имена файлов и соответствии с ISO 9660.

Поддержка файловой системы UDF является одним из новшеств Windows 2000. Universal Disk Format – это файловая система, отвечающая стандарту ISO I3346 и используемая для обмена данными с накопителями CD-ROM и DVD.