Файловая система hpfs

Файловая система HPFS (High Performance File System — высокопроизводитель­ная файловая система) впервые появилась в операционных системах OS/2 1.2 и LAN Manager. Она была разработана совместными усилиями лучших специалис­тов компаний IBM и Microsoft на основе опыта IBM по созданию файловых сис­тем MVS, VM/CMS и виртуального метода доступа. Архитектура HPFS начала создаваться как файловая система для многозадачного режима и была призвана обеспечить высокую производительность при работе с файлами на дисках боль­шого размера.

Принципы размещения файлов на диске, положенные в основу HPFS, увеличива­ют как производительность файловой системы, так и ее надежность и отказо­устойчивость. Для достижения этих целей предложено несколько идей:

• размещение каталогов в середине дискового пространства;

• использование методов бинарных сбалансированных деревьев для ускорения поиска информации о файле;

• рассредоточение информации о местоположении файловых записей по всему диску, при том что записи каждого конкретного файла размещаются (по возмож­ности) в смежных секторах и поблизости от данных об их местоположении.

Файловая система NTFS

В название файловой системы NTFS (New Technology File System — файловая система новой технологии) входят слова «новая технология». Действительно, файловая система NTFS по сравнению с широко известной FAT16 (и даже FAT32) содержит ряд значительных усовершенствований и изменений. С точки зрения пользователей файлы по-прежнему хранятся в каталогах, ныне при работе в среде Windows часто называемых папками (folders). Однако в ней появилось много но­вых особенностей и возможностей.

Основные возможности файловой системы NTFS

При проектировании NTFS особое внимание было уделено надежности, механиз­мам ограничения доступа к файлам и каталогам, расширенной функциональнос­ти, поддержке дисков большого объема и пр. Начала разрабатываться эта система в рамках проекта OS/2 v.3, поэтому она переняла многие интересные особенности файловой системы HPFS.

Надежность

Высокопроизводительные компьютеры и системы совместного использования должны обладать повышенной надежностью, которая является ключевым элемен­том структуры и функционирования NTFS. Система NTFS обладает определен­ными средствами самовосстановления. Она поддерживает различные механизмы проверки целостности системы, включая ведение журналов транзакций, позволя­ющих воспроизвести файловые операции записи по специальному системному журналу. При протоколировании файловых операций система управления фай­лами фиксирует в специальном служебном файле (журнале) происходящие изме­нения. В начале операции, связанной с изменением файловой структуры, делается соответствующая пометка. Если во время файловых операций происходит какой-нибудь сбой, то из-за упомянутой отметки операция остается помеченной как не­завершенная. При выполнении процедуры проверки целостности файловой сис­темы после перезагрузки машины эти незавершенные операции отменяются, и файлы возвращаются в исходное состояние. Если же операция изменения данных в файлах завершается нормальным образом, то в файле журнала эта операция от­мечается как завершенная.

Поскольку NTFS разрабатывалась как файловая система для серверов, для кото­рых очень важно обеспечить бесперебойную работу без перезагрузок, в ней, как и в HPFS, для повышения надежности был введен механизм аварийной замены дефектных секторов резервными. Другими словами, если обнаруживается сбой при чтении данных, то система постарается прочесть эти данные, переписать их в спе­циально зарезервированное для этой цели пространство диска, а дефектные секто­ра пометить как плохие и более к ним не обращаться.

Ограничения доступа к файлам и каталогам

Файловая система NTFS поддерживает объектную модель безопасности операци­онной системы Windows NT и рассматривает все тома, каталоги и файлы как само­стоятельные объекты. Система NTFS обеспечивает безопасность на уровне фай­лов и каталогов. Это означает, что разрешения доступа к томам, каталогам и файлам Могут зависеть от учетной записи пользователя и тех групп, к которым он принад­лежит. Каждый раз, когда пользователь обращается к объекту файловой системы,

его разрешения на доступ проверяются по уже упоминавшемуся списку управле­ния доступом (ACL) для данного объекта. Если пользователь обладает необходи­мым уровнем разрешений, его запрос удовлетворяется; в противном случае запрос отклоняется. Эта модель безопасности (см. подраздел «Модель безопасности Win­dows NT/2000/XP» в главе 11) применяется как при локальной регистрации поль­зователей на компьютерах с Windows NT, так и при удаленных сетевых запросах.

Расширенная функциональность

Система NTFS проектировалась с учетом возможного расширения. В ней были воплощены многие дополнительные возможности — повышенная отказоустойчи­вость, эмуляция других файловых систем, мощная модель безопасности, парал­лельная обработка потоков данных и создание файловых атрибутов, определяе­мых пользователем. Эта система также позволяет сжимать как отдельные файлы, так и целые каталоги. В последней, пятой, версии NTFS введена возможность шиф­рования хранимых файлов. Здесь следует, однако, заметить, что у шифрующей файловой системы пока больше недостатков, чем достоинств, поэтому на практи­ке ее применять не рекомендуется.

Наконец, в системах Windows 2000/XP в случае использования файловой систе­мы NTFS можно включить квотирование, при котором пользователи могут хра­нить свои файлы только в пределах отведенной им квоты на дисковое простран­ство.

Поддержка дисков большого объема

Система NTFS создавалась с расчетом на работу с большими дисками. Она уже достаточно хорошо проявляет себя при работе с томами объемом 300-400 Мбайт и выше. Чем больше объем диска и чем больше на нем файлов, тем больший выигрыш мы получаем, используя NTFS вместо FAT16 или FAT32.

Разрешения NTFS

Разрешения NTFS (NTFS permissions) - это набор специальных расширенных ат­рибутов файла или каталога (папки), заданных для ограничения доступа пользо­вателей к этим объектам. Они имеются только на томах, где установлена файловая система NTFS. Разрешения обеспечивают гибкую защиту, так как их можно при­менять и к каталогам, и к отдельным файлам; они распространяются как на ло­кальных пользователей (работающих на компьютерах, где находятся защищенные папки и файлы), так и на пользователей, подключающихся к ресурсам по сети.

Не следует путать разрешения с правами. Это совершенно разные понятия; по­дробнее об этом написано в подразделе «Модель безопасности Windows NT/2000/ ХР». К сожалению, в технической литературе да и в обиходе часто путают эти тер­мины. Истоком этого прежде всего являются ошибки перевода оригинальных анг­лоязычных материалов.

разрешения NTFS служат, прежде всего, для защиты ресурсов от локальных пользо­вателей, работающих за компьютером, на котором располагается ресурс. Однако их можно использовать и для удаленных пользователей, подключающихся к об­щей папке по сети. Очевидно, что в этом случае на пользователей действуют два механизма ограничения в доступе к ресурсам: сначала сетевой, а уже затем локаль­ный, файловый. Поэтому итоговые разрешения на доступ будут определяться как минимальные из сетевых и файловых разрешений. Здесь необходимо сказать, что итоговые сетевые разрешения на доступ к ресурсам, которыми будет обладать пользователь при работе в сети, вычисляются как максимум разрешений в списке разрешений доступа, поскольку пользователь может быть членом нескольких групп, которые упомянуты в списке. Аналогично и для разрешений NTFS: пользователь получает максимальные разрешения, перечисленные в списке управления досту­пом, и только разрешение No Access (нет доступа) может перечеркнуть все осталь­ные разрешения.

Разрешения NTFS обеспечивают высокую избирательность защиты: для каждого файла в папке можно установить свои разрешения. Например, одному пользо­вателю можно позволить считывать и изменять содержимое файла, другому толь­ко считывать, третьему вообще запретить доступ. Заметим, однако, что настоя­тельно рекомендуется устанавливать разрешения в списках ACL, используя не учетные записи отдельных пользователей, а учетные записи групп пользовате­лей.

Каждый файловый объект имеет так называемую маску доступа (access mask). Маска доступа включает стандартные (standard), специфичные (specific) и родо­вые (generic) права доступа.

□ Стандартные права доступа определяют операци и, которые явля ются общи­ми для всех защищенных объектов.

□ Специфичные права доступа указывают основные права, характерные для файловых объектов. Так, например, специфичные права Read_Data, Write_Data и Append_Data позволяют прочитать данные, записать информацию и, соот­ветственно, добавить данные к файлу. Права Read_Attributes, Write_Attributes

и Read_EA, Write_EA позволяют, соответственно, прочитать или записать ат­рибуты или расширенные атрибуты файла или каталога. Наконец, такое специфичное право доступа, как Execute, позволяет запустить файл на вы­полнение.

□ Родовые права доступа используются системой; они определяют комби­нации стандартных и специфичных прав. Например, родовое право досту­па generic_Read, примененное к файлу, включает в себя следующие специ­фичные и стандартные права: Read_Control, File_Read_Data, File_Read_Attributes, File_Read_EA, Synchronize.

Итак, разрешения NTFS по-разному представлены в операционных системах Win­dows NT 4.0 и семействе систем Windows 2000/ХР. Отличия эти, прежде всего, касаются интерфейса, то есть программа Проводник (Explorer) по-разному ото­бражает те разрешения, которые на самом деле присвоены файловому объекту в виде разрешений доступа и обрабатываются на программном уровне. Разрешения в Windows 2000/ХР ближе к тем специфичным, стандартным и родовым правам доступа, о которых мы говорили выше, однако для управления доступом к файлам они не так удобны, как разрешения Windows NT 4.0.

Разрешения NTFS в Windows NT 4.0

В NTFS для Windows NT 4.0 разрешения на доступ к файлам и каталогам бывают индивидуальными, стандартными и специальными.

Индивидуальные разрешения. Под индивидуальными разрешениями понимают набор прав, позволяющий предоставлять пользователю доступ того или иного типа. В Windows NT 4.0 этих разрешений всего шесть: Read (чтение), Write (запись), Execute (выполнение), Delete (удаление), Change Permissions (смена разрешений) и lake Ownership (смена владельца).

Стандартные разрешения. Для того чтобы не использовать каждый раз сочетания индивидуальных разрешений, введены так называемые стандартные разрешения NTFS, которыми все и пользуются в большинстве случаев. Они представляют со­бой наиболее применяемые (с точки зрения разработчиков Microsoft) комбинации индивидуальных разрешений. Одновременное назначение нескольких индиви­дуальных разрешений для файла или каталога значительно упрощает админи­стрирование.

Разрешения NTFS в Windows 2000/XP

Вместо описанных выше индивидуальных, стандартных и специальных разреше­ний Windows NT 4.0 теперь в пользовательском интерфейсе имеется перечень из 13 разрешений, которые можно (по аналогии с предыдущей системой) назвать индивидуальными, хотя Microsoft более этот термин не употребляет и называет их специальными разрешениями. Опишем кратко эти индивидуальные (специаль­ные) разрешения.

Контрольные вопросы

1. Что такое «файловая система»?

2. Объясните общие принципы устройства файловой системы FAT.

3. Изложите основные принципы работы системы FAT, VFAT, FAT32.

4. Основные возможности файловых систем HPFS и NTFS.

5. Объясните разные разрешения на доступ. (стандартные, идивидульные, и специальные).