Лекции / 5. ввод-вывод и файловые системы

üОснова структуры тома NTFS – главная таблица файлов (MFT), которая содержит хотя бы одну запись для каждого файла тома, включая саму себя.

üКаждая запись MFTимеет фиксированную длину, зависящую от объема диска – 1, 2 или 4 Кбайт.

üФайлы в томе NTFS идентифицируются номером файла, который определяется позицией файла в MFT.

üВесь том NTFS состоит из последовательности кластеров. Порядковый номер кластера в томе NTFS называется логическим номером кластера (LCN). Порядковый номер кластера внутри файла называется виртуальным номером кластера (VCN).

üЕдиница распределения дискового пространства – отрезок. Адрес отрезка – (LCN, k), логический номер его первого кластера и количество кластеров в отрезке.

üЧасть файла, помещенная в отрезок и начинающаяся с виртуального кластера VCN характеризуется адресом (VCN, LCN, k).

üДля хранения номера кластера в NTFS используются 64-разрядные указатели. Это дает возможность поддерживать тома и файлы до 264 кластеров. При размере кластера в 4 Кбайт это позволяет использовать тома и файлы, состоящие из 64 миллиардов килобайт.

42

Атрибуты файлов

Структура файлов NTFS

Небольшой файл NTFS

Большой файл

44

Сверхбольшой файл

46

Каталоги NTFS

Небольшой каталог

47

Большой каталог

48

exFAT

ü Разработанная MicrosoJ расширенная таблица размещения файлов (Extended File Alloca\on Table, exFAT), также называемая FAT64, представляет собой усовершенствованную версию традиционных файловых систем FAT и предназначена главным образом для флэш-накопителей.

ü Ее основным предназначением является обеспечение ряда расширенных функциональных возможностей, предлагаемых NTFS, но без структур метаданных для служебной информации и журналов метаданных, алгоритмы записи которых не подходят для большинства флэш-накопителей.

üРазмер файла увеличился до 264, то есть в ней допустимы файлы размером до 16 эксабайт. Это изменение соответствует увеличению максимального размера кластера, который в настоящее время реализуется как 32-мегабайтный

иможет включать в себя до 2255 секторов.

üВ exFAT также появилась бит-карта, отслеживающая свободные кластеры, что благотворно сказалось на

процедурах выделения места и удаления.

üexFAT позволяет поместить в одну папку более 1000 файлов. Результатом всего этого явились лучшая масштабируемость и поддержка дисков больших размеров.

üВ exFAT реализован ряд возможностей, ранее доступных только в NTFS, например поддержка списков контроля доступа (ACL) и транзакций — в этом случае exFAT называют FAT с поддержкой безопасных транзакций (Transac\on-

Safe FAT, TFAT). Эти функциональные возможности реализованы в exFAT операционной системы Windows Embedded CE, но не реализованы в версии exFAT для Windows.

49

•exFAT была впервые представлена в 2008 году в Windows начиная с версии XP при помощи обновлений ОС. Файловая система exFAT была

создана и оптимизирована для использования на внешних накопителях — флешках, SD-картах и внешних жестких дисках, и призвана заменить собой устаревшую систему FAT32.

•exFAT обладает лучшей совместимостью с различными операционными системами, чем NTFS, и устройства с ней читаются и

перезаписываются как на Windows и Mac OS, так и на Linux (при условии установки некоторого программного обеспечения). exFAT поддерживается операционной системой Mac OS по умолчанию

50

В июле 2019 года Microsoft опубликовала спецификацию exFAT и дала своё разрешение разработчикам ядра Linux использовать её и связанный открытый код. Вполне возможно, что в самом скором времени Linux получит полноценную поддержку exFAT «прямо из коробки».

О новой позиции Microsoft заявил хорошо известный инженер компании и член правления Linux Foundation Джон Госсман. В корпоративном блоге он написал:

«Сегодня мы рады объявить, что Microsoft полностью поддерживает добавление технологии exFAT в ядро Linux ... Для нас важно, чтобы сообщество Linux могло с полным спокойствием использовать exFAT, включённый в состав ядра. С этой целью мы делаем техническую спецификацию для exFAT общедоступной, чтобы облегчить разработку любых совместимых реализаций. Мы также поддерживаем возможное включение "ядра Linux с поддержкой exFAT" в будущую редакцию определения Linux-системы в рамках Open Invention Network, где, после признания соответствующего кода, он получит полную защиту от патентных претензий от более чем 3040+ членов и лицензиатов OIN.»

51