Файловая система ntfs

Основными отличительными свойствами NTFS являются:

1. Поддержка файлов больших объемов и дисков объемом до 2⁶⁴ байт.

2. Восстанавливаемость после сбоев и отказов программы и аппаратуры управления дисками.

3. Гибкая структура. Допускающая развитие за сет добовления новіх типов записей и атребутов файло, совместимость с преведущими файловими с-мами

4. Устойчивость к отказам дисковых накопителей.

5. Поддержка длинных имен файлов

6. Контроль доступа к каталогам и отдельным файлам.

Одним из способов увеличения надежности является введение механизма транзакций, при котором осуществляется журналирование файловых операций, т.е. система управления файлами управления файлами фиксирует в специальном служебном файле происходящие изменения: в начале операции, связанной с изменением файловой структуры делается соответствующая пометка. Если во время операций над файлами происходит какой-либо сбой, то упомянутая пометка о начале операции остается указанной как незавершенная. После перезагрузки машины процедура проверки целостности файловой системы все незавершенные операции отменяет и файлы приводятся к исходному состоянию. Если же операция изменения данных в файле завершается нормальным образом, то в самом служебном файле поддержки журналирования операция отмечается как завершенная.

Гибкость. Модель распределения дискового пространства. Размер кластера может изменяться от 512б до 64Кб.

Структура дискового пространства в ntfs

Все дисковое пространство делится на 2 неравные части: первые 12% выделяется под MFT-зону и пространство для хранения данных. Запись каких-либо данных в эту область невозможна. Остальные 88% - область для хранения данных.

Загрузочный сектор

MFT, MFT-зона

Зона для размещения файлов и каталогов

Копия первых трех записей MFT

Зона для размещения файлов и каталогов

В NTFS файл целиком размещается в записи таблицы MFT, если это позволяет сделать его размер. Если же размер файла больше размера записи MFT, то в запись помещается только некоторые атрибуты файла: имя файла, стандартная информация (время создания, время обновления, размер), информация о защите файла и местоположение отдельных частей файла.

Для адресации файла используется файловая ссылка, которая состоит из виртуального номера кластера (порядковый номер кластера внутри файла), логического номера кластера (порядковый номер кластера на диске) и количества кластеров в отрезке.

Каждый файл и каталог на диске представляется набором атрибутов, где данные тоже рассматриваются как один из атрибутов. Каждый атрибут состоит из: типа атрибута, длины атрибута, значения атрибута и, возможно, имя атрибута.

Существует системный набор атрибутов, определяемых структурой диска с NTFS. Эти атрибуты имеют предопределенные имена и коды типа, а также определенный формат. В записи MFT атрибуты файлов располагаются по убыванию кодов типа атрибута.

Существует 2 способа хранения атрибутов файла:

– резидентное хранение в записях MFT;

– нерезидентное хранения во внешних отрезках.

Системный набор состоит из следующих атрибутов:

• Список атрибутов, содержит ссылки на номер записи MFT, где расположен каждый атрибут.

• Имя файла (длинное в формате UNICODE)

• Имя MS-DOS (формат 8.3)

• Версия (номер последней версии файла)

• Дескриптор безопасности (список прав доступа)

• Версия тома (только для системных файлов)

• Данные

• Битовая карта MFT (карта использования блоков)

• Корень индекс (корень дерева, используемого для поиска файлов)

• Размещение индекса (нерезидентные части индексного списка дерева)

• Стандартная информация

На рис. 11 представлены способы хранения файлов.

Эффективность файловой системы зависит от организации каталога. Каталог в NTFS представляет собой специальный файл (атрибут корень индекса), хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который уже представляет полную информацию об элементе каталога. Внутренняя структура каталога представляет бинарное дерево, которое располагает имена файлов таким образом, чтобы поиск файлов осуществлялся с помощью получения двухзначных ответов на вопросы о местоположении файлов.

Благодаря наличию механизма расширенных атрибутов в NTFS с их помощью реализуется ограничение в доступе к файлам и каталогам. Эти дополнительные атрибуты называются атрибутами безопасности, т.е. при каждом обращении к файлу сравнивается специальный список прав доступа со специальным системным идентификатором, который имеет информацию от имени кого осуществляется запрос к файлу или каталогу. Если в списке имеется необходимое разрешение, то действие выполняется, в противном случае, система сообщает об отказе.