лекции / СПО Файловые системы HPFS и NTFS

Файловая система HPFS

High Performance File System – высокопроизводительная файловая система.

В OS/2.

Поддерживает длинные имена, обладает структурой каталогов, в ней предусмотрена автоматическая сортировка каталогов и специальные расширенные атрибуты, хранящие дополнительную информацию о файле: комментарии, сведения о владельце, графические изображения и т.д.

Преимущества перед FAT:

– высокая производительность;

– надёжность;

– работа с расширенными атрибутами;

– эффективное использование дискового пространства;

Структура раздела HPFS.

Boot Block

Super Block

Spare Block

Лента 1

Битовая карта 1

Битовая карта 2

Лента 2

Лента 3

Битовые карты показывают, какие секторы данной полосы заняты (1), а какие свободны (0).

Такое расположение «лент» позволяет непрерывно разместить на жестком диске файл размером до 16 Мбайт и не удалять от самих файлов информацию об их местонахождение, что увеличивает скорость перемещения головки чтения данных.

Дисковое пространство выделяется блоками размером равным одному сектору => более эффективное использование пространства диска.

Boot Block – загрузочный блок (0 – 15) – содержит имя тома, серийный номер, блок параметров, BIOS, программу начальной загрузки (которая находит файл OS2LDR, считывает его в память и передает управление программе загрузки ОС, которая загружает ядро ОС – OS2KRNL, и всё остальное).

Super Block – дополнительный блок – содержит указатель на список битовых карт.

Spare Block – резервный блок – содержит указатель на карту аварийного замедления, указатель на список свободных запасных блоков и ряд системных флагов и дескрипторов.

Файлы и каталоги и HPFS базируются на фундаментальном объекте F-Node. Каждый объект F-Node занимает один сектор и содержит длину и первые 15 символов имени файла, служебную информацию, статистику по доступу к файлу, расширенные атрибуты файлов и список прав доступа.

Для избежания фрагментации HPFS используется следующая структура: если файл непрерывен, то его размещение на диске описывается двумя 32-разрядными числами: 1 – указатель на первый блок файла;

2 – длина экстента (число блоков, следующих друг за другом).

Если файл фрагментирован, то размещение его экстентов описывается дополнительными 32-разрядными числами.

HPFS размещает экстенты как можно ближе друг к другу, чтобы сократить время позиционирования головок чтения/записи жесткого диска.

В HPFS структура каталога представляет собой:

сбалансированное двоичное дерево с записями, расположенными в алфавитном порядке. Записи содержат:

– атрибуты файла;

– указатель на соответствующий файловый узел;

– длину данных;

– время и дату создания и др.

При поиске файла HPFS просматривает только необходимые ветви двоичного дерева.

NTFS

Структура тома: делит всё дисковое пространство на кластеры (от 512 байт до 64 Кбайт)

MFT

Зона MFT

Зона для размещения файлов и каталогов

Копия первых 16 записей MFT

Зона для размещения файлов и каталогов

MFT – метафайл – специальный файл, позволяющий определить местонахождение всех остальных файлов.

Метафайлы имеют строго фиксированное положение. Их копия содержится в середине для надёжности.

MFT находятся в корневом каталоге NTFS. Каждый файл в NTFS представлен с помощью потоков. Имя файла может содержать любые символы. Максимальная длина 256 символов. Каталог в NTFS представляет собой специальный файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создается иерархическое строение данных. Он поделён на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT.

Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево.

Особенности NTFS:

– высокая надежность за счет механизма транзакций, при котором осуществляется журналирование файловых операций (фиксирование в специальный служебный файл происходящих изменений);

– расширенная функциональность (дополнительные возможности: эмуляция других файловых систем, мощная модель безопасности, параллельная обработка потоков и др.);

– поддержка POSIX (Portable operation system for computing environments). Международный стандарт на машинно-независимый интерфейс компьютерной среды, основное внимание в требованиях которого уделяется взаимодействию прикладных программ с ОС (т.е. программы в данном стандарте легко переносить из одной ОС в другую). Он представляет собой набор функций, взятых из ОС: AT&T UNIX System V Berkeley Standard Distribution UNIX.

– гибкость – размер кластера может изменяться от 512 байт до 64 Кбайт.