Любая файловая система предназначена для хранения информации о физическом размещении частей файла. Если провести аналогию с книгой, то файловая система сходна с содержанием (оглавлением). Подобно главе в книге здесь существует минимальная единица информации — кластер, размер которого является нижним пределом размера записываемой на носитель информации в рамках используемой файловой системы. Не следует путать данное понятие с сектором, который является минимальной единицей информации со стороны аппаратного обеспечения и драйвера. Это означает, что если мы запишем файл размером в 1 Кбайт на носитель с минимальным размером сектора, равным 4 Кбайт, то мы все равно займем на диске 4 Кбайт.
От файловой системы требуется четкое выполнение следующих действий:
определение физического расположения частей файла;
определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.
Скорость выполнения файловой системой этих операций находится в прямой зависимости от самой файловой системы. Естественно, рассматриваемые файловые системы (FAT16, FAT32 и NTFS) используют различные механизмы для реализации указанных задач и каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.
Файловая система NTFS была разработана в качестве основной файловой системы для ОС Windows NT в начале 90-х годов с учетом опыта разработки файловых систем FAT и HPFS (основная файловая система для OS/2), а также других существовавших в то время файловых систем. Основными отличительными свойствами NTFS являются:
поддержка больших файлов и больших дисков объемом до 264 байт;
восстанавливаемость после сбоев и отказов программ и аппаратуры управления дисками;
высокая скорость операций, в том числе и для больших дисков;
низкий уровень фрагментации, в том числе и для больших дисков;
гибкая структура, допускающая развитие за счет добавления новых типов записей и атрибутов файлов с сохранением совместимости с предыдущими версиями ФС;
устойчивость к отказам дисковых накопителей;
поддержка длинных символьных имен;
контроль доступа к каталогам и отдельным файлам.
Файловая система - это внутренний механизм Windows, который обеспечивает работу с файлами и папками. От выбора файловой системы зависит, какими именно возможностями будет обладать операционная система, и какие операции можно будет проводить с объектами файловой системы, включая файлы и папки.
В Windows XP поддерживаются две основные файловые системы, FAT32 и NTFS. При этом файловая система FAT32 является устаревшей, и использовать ее рекомендуется только в том случае, если у вас очень старый компьютер. Во всех остальных случаях вам нужна файловая система NTFS, обладающая немалыми преимуществами. Свидетельством того, что время FAT32 ушло, является новая операционная система Windows Vista, в которой выбор файловой системы невозможен, так как по умолчанию используется файловая система NTFS.
Преимущества NTFS касаются практически всех аспектов работы с файлами и папками в Windows XP: производительности, надежности и эффективности работы с данными на жестком диске. Одна из задач, которая ставилась во главу угла при создании NTFS, заключалась в обеспечении максимально быстрого выполнения операций с файлами (копирования, чтения, удаления, записи), а также в предоставлении дополнительных возможностей, таких как сжатие данных, восстановление поврежденных файлов на жестких дисках большого объема и т.д.
Другая цель создания NTFS - реализация расширенных параметров системы безопасности, поскольку в плане обеспечения безопасности файловая система FAT32 оставляла желать лучшего. Благодаря NTFS вы получаете возможность разрешить или запретить доступ к любому файлу или папке на жестком диске, будь то локально или по сети.
Одним из основных достоинств NTFS является защищенность файловой системы, поскольку для файлов и папок NTFS можно назначить индивидуальные права доступа (на чтение, на запись и т.д.). Назначение прав доступа позволяет вам запретить/разрешить каким-либо пользователям и программам проделывать определенные операции над файлами. Например, не обладая достаточными правами, посторонний пользователь не сможет изменить файл, для которого вы указали строгие права доступа. Кроме того, NTFS обеспечивает более высокий, по сравнению с FAT32, уровень производительности, а также поддержку разделов жесткого диска большого объема.
Кроме описанных выше возможностей, в NTFS поддерживаются такие функции.
Шифрование данных. Благодаря использованию специального расширения NTFS, которое называется EFS, возможно зашифровать все данные на жестком диске компьютера.
Дисковые квоты. Если с одним компьютером работают несколько человек, для них можно указать, каким именно объемом жесткого диска они смогут распоряжаться.
WinFs предназначена для замены fat и ntfs
Около 20 лет тому назад в компьютерном мире повсеместно использовалась операционная система MS DOS 2.0 от Microsoft, которая поддерживала жёсткие диски объёмом до 16 Мбайт. Если сегодня подобное ограничение кажется весьма странным, в те дни оно не составляло какой-либо проблемы, поскольку жёсткие диски тогда стоили не меньше цветного телевизора. Ещё хуже было то, что некоторая часть драгоценной дисковой памяти в 80-х и 90-х годах терялась впустую под DOS. Даже первые версии Windows не могли в полной мере использовать всё физическое пространство приводов.
С того времени едва ли прошло четверть века, но несколько поколений компьютеров перевернули проблему с ног на голову. Разработчикам не пришлось бороться с ограничениями ёмкости жёстких дисков: они получили в своё распоряжение гигантские объёмы данных. Система FAT никогда не предназначалась для работы с несколькими сотнями мегабайт данных на дисках в 200 Гбайт.
Дилемма заставила Microsoft
вплотную заняться следующим поколением
Windows. Вместе с Longhorn, преемником XP, будет
использоваться файловая система Windows
Future Storage (Win FS). Впервые на домашних
компьютерах появится серверная технология
реляционной базы данных. В данной статье
мы проследим этапы разработки новой
системы и обсудим файловую систему
будущего.
Longhorn уже прокладывает путь в будущее благодаря новому принципу фильтрации. Система создаёт множество индексов файлов вместо каталогов, которые теряют своё значение.
Кластеры, секторы и таблицы
Чтобы считывать и записывать информацию на диск, ему необходима файловая система - чаще всего используется FAT (File Allocation Table, таблица размещения файлов). Данное утверждение относится, прежде всего, к жёстким дискам, но также применимо к CD и флоппи-дискам. Система хранения данных ответственна за именование, хранение и доступ к данным, для чего используется надёжная система управления. Хотя у текущего набора файловых систем Windows присутствуют различия, скажем, в разметке разделов и шифровании файлов, но все они ограничены использованием кластеров и количеством данных, которое система может обработать.
Кластер является наименьшим возможным блоком данных на жёстком диске. Секторы определяют, сколько байт пространства физически доступно на диске. В зависимости от типа раздела, в каждом кластере содержатся несколько секторов по 512 байт. То есть 4 кбайт дисковой памяти содержат восемь секторов. Размер кластера определяется файловой системой и размером томов. Пользователь может регулировать назначение кластеров с помощью инструментов типа Fsutil, но только под Windows XP. Для систем FAT существует правило: чем меньше размер кластера, тем лучше используется жёсткий диск.
Пример: пользователи Windows 95 ограничены использованием системы FAT 16. На маленьких разделах до 256 Мбайт размер кластера составляет 4 кбайт, в то время как на разделах по 2 Гбайт он составляет 32 кбайт. В этом случае файл размером в 35 кбайт будет занимать два кластера, при этом потеря пространства впустую составляет 29 кбайт (во втором кластере), поскольку в каждый кластер можно записать только один файл. Скажем по-другому: если жёсткий диск будет содержать 1000 файлов по 40 кбайт каждый, то они займут всего лишь 391 Мбайт на разделе 500 Мбайт FAT 16. На разделе 1,2 Гбайт та же тысяча файлов будет занимать пространство более 620 Мбайт.
Таблица размещения файлов FAT распределяет файлы по кластерам. Каждая запись в таблице соответствует одному назначению кластера. В таблице содержится информация о кластере начала файла, последующих кластерах и идентификаторе последнего кластера. В целях обеспечения отказоустойчивости система создаёт вторую копию таблиц FAT. На системах FAT 16 и FAT 32 таблица находится на внешней дорожке диска. На системах NTFS она хранится в файлах.