Файловые системы на примере конкретных ос
Файловая система FAT
Большинство существующих на сегодняшний день файловых систем построены на основе таблицы размещения файлов (FileAllocationTable - FAT), которая содержит дорожки данных в каждом кластере на диске. В FAT 32 используется 32-разрядное число для хранения дорожки данных в каждом кластере,
Таблица размещения файлов (FAT) содержит номера кластеров, в которых расположены файлы на диске. Секторы, не содержащие пользовательских данных (файлов), не отражены в FAT. К таким секторам относятся загрузочные секторы, таблицы размещения файлов и секторы корневого каталога. Дисковое пространство разбивается не на секторы, а на группы секторов, которые называются кластерами. Кластер содержит один или несколько секторов. Каждая ячейка FAT таблицы связана с определенным кластером на диске. Число, содержащееся в этой ячейке, сообщает о том, использован ли данный кластер под какой-либо файл и, если использован, где находится следующий кластер этого файла.
Потерянные кластеры. Это наиболее распространенная ошибка файловой системы, при которой кластеры в FAT помечаются как используемые, хотя на самом деле таковыми не являются. Эти потерянные кластеры появляются при неверном завершении работы приложения или крахе системы. Программы восстановления диска могут обнаружить эти кластеры и восстановить их.
Файловая система NTFS
По сравнению с FAT или FAT32, NTFS предоставляет пользователю целое сочетание достоинств: эффективность, надежность и совместимость. Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры - блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров - от 512 байт до 64 Кбайт. При установке NTFS, диск разделяется на две неравные части: первая отводиться под MFT (MasterFileTable - общая таблица файлов), вторую часть занимают собственно ваши данные. MFT соответствует какому-либо файлу. По своей сути это каталог всех файлов находящихся на диске. Надо заметить, что любой элемент данных в NTFS рассматривается как файл.
MFT-зона всегда держится пустой - это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте.
Свободное
место диска включает в себя всё физически
свободное место - незаполненные куски
MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм
использования MFT-зоны таков: когда файлы
уже нельзя записывать в обычное
пространство, MFT-зона просто сокращается
(в текущих версиях операционных систем
ровно в два раза), освобождая таким
образом место для записи файлов. Третья
зона, в свою очередь, делит диск пополам.
Это сделано для надежности, в случае
утери информации в MFT - файле, всегда
можно восстановить информацию. Все
остальные файлы в MFT - зоне могут
располагаться произвольно.
Достоинства NTFS:
1. Быстрая скорость доступа к файлам малого размера; 2. Размер дискового пространства на сегодняшний день практически не ограничен; 3. Фрагментация файлов не влияет на саму файловую систему; 4. Высокая надежность сохранения данных и собственно самой файловой структуры; 5. Высокая производительность при работе с файлами большого размера;
Недостатки NTFS:
1. Более высокие требования к объему оперативной памяти по сравнению с FAT 32; 2. Более низкая скорость работы по сравнению с FAT 32;
Достоинства FAT 32:
1. Недостатки NTFS, 2. Более низкий износ дисков, вследствие меньшего количества передвижений головок чтения/записи.
Недостатки FAT 32:
1
.
Низкая защита от сбоев системы; 2. Не
эффективная работа с файлами больших
размеров; 3. Ограничение по максимальному
объему раздела и файла; 4. Снижение
быстродействия при фрагментации; 5.
Снижение быстродействия при работе с
каталогами, содержащими большое
количество файлов.
Файловые системы Linux
Ext2fs
типичная представительница файловых систем Unix. Отличительная ее особенность - наличие нескольких копий суперблока, что повышает надежность хранения данных. Кроме того, для характерен очень эффективный механизм кэширования дисковых операций, что обеспечивает замечательное их быстродействие. Оборотная сторона чего, однако, - относительно слабая устойчивость при аварийном завершении работы (вследствие мертвого зависания или отказа питания), поскольку отложенность записи изменений файлов делает весьма высокой вероятность нарушения связи между их inodes и блоками данных.
ReiserFS
Файловая система ReiserFS оказалась для Linux исторически первой из журналируемых - в ReiserFS осуществляется журналирование только операций над метаданными файлов. Что, при определенном снижении надежности, обеспечивает высокую производительность.
Кроме этого, ReiserFS обладает уникальной (и по умолчанию задействованной) возможностью оптимизации дискового пространства, занимаемого мелкими, менее одного блока, файлами (а следует помнить, что в любой Unix-системе такие файлы присутствуют в изобилии): они целиком хранятся в своих inode, без выделения блоков в области данных - вместе с экономией места это способствует и росту производительности, так как и данные, и метаданные (в терминах ReiserFS - stat-data) файла хранятся в непосредственной близости и могут быть считаны одной операцией ввода/вывода.
Вторая особенность ReiserFS - то, что т.н. хвосты файлов, то есть их конечные части, меньшие по размеру, чем один блок, могут быть подвергнуты упаковке. Этот режим (tailing) также включается по умолчанию при создании ReiserFS, обеспечивая около 5% экономии дискового пространства. Что, правда, несколько снижает быстродействие.
Ext3fs
В отличие от ReiserFS, Ext3fs - не более чем журналируемая надстройка над классической Ext2fs. Она сохраняет со своей прародительницей полную совместимость, в том числе и на уровне утилит обслуживания. И переход от ext2fs к ext3fs может быть осуществлен простым добавлением файла журнала к первой, не только без переформатирования раздела, но даже и без рестарта машины.
ext3fs является единственной системой из рассматриваемых, в которой возможно журналирование операций не только с метаданными, но и с данными файлов.
В Ext3fs предусмотрено три режима работы - полное журналирование (fulldatajournaling), журналирование с обратной записью (writeback), а также задействуемое по умолчанию последовательное (ordered).