Основні відмінності fat і ntfs.

Якщо говорити про накладні витрати на збереження службової інформації, FAT відрізняється від NTFS більшою компактністю і меншою складністю. У більшості томів FAT на збереження таблиці розміщення, що містить інформацію про усі файли тому, витрачається менше 1 Мбайта. Настільки низькі накладні витрати дозволяють форматувати у FAT жорсткі диски малого обсягу і флопі-диски. У NTFS службові дані займають більше місця, ніж у FAT. Так, кожен елемент каталогу займає 2 Кбайт. Однак це має і свої переваги, тому що вміст файлів обсягом 1500 байт і менше може цілком зберігатися в елементі каталогу.

Система NTFS не може використовуватися для форматування флопі-дисків. Не варто користуватися нею для форматування розділів обсягом менше 50-100 Мбайт. Відносно високі накладні витрати приводять до того, що для малих розділів службові дані можуть займати до 25 % обсягу носія. Корпорація Microsoft рекомендує використовувати FAT для розділів об‘ємом 256 Мбайт і менше, a NTFS — для розділів обсягом 400 Мбайт і більше.

Наступний критерій порівняння — розмір файлів. Розділи FAT мають обсяг до 2 Гбайт, VFAT — до 4 Гбайт і FAT32 — до 4 Тбайт. Проте через особливості своєї внутрішньої будови розділи FAT найкраще працюють для розділів обсягом 200 Мбайт і менше. Розділи NTFS можуть досягати 16 Эбайт, однак на даний час через апаратних і інших системних причин, розмір файлів обмежується 2 Тбайт.

Розділи FAT можуть використовуватися практично у всіх операційних системах. За рідкісними винятками, з розділами NTFS можна працювати прямо тільки з Windows NT, хоча і існують для ряду ОС відповідні реалізації систол керування файлами для читання файлів з томів NTFS. Так, наприклад, утиліта (драйвер) NTFSDOS дозволяє читати дані NTFS на комп'ютері, завантаженому в режимі MS-DOS. Однак повноцінних реалізацій для роботи з NTFS поза системою Windows NT поки немає.

Розділи FAT не забезпечують локальної безпеки. З іншого боку, розділи NTFS забезпечують локальну безпеку як файлів, так і каталогів. Для розділів FAT можуть встановлюватися загальні права, зв'язані з загальним доступом до каталогів у мережі. Однак такий захист не перешкодить користувачу з локальним входом одержати доступ до файлів свого комп'ютера. У відношенні безпеки NTFS виявляється кращим варіантом. Розділи NTFS можуть забороняти чи обмежувати доступ як вилучених, так і локальних користувачів. Отже, до захищених файлів зможуть звернутися лише ті користувачі, яким були надані відповідні права. Нагадаємо, що Windows NT містить спеціальну утиліту CONVERT.EXE, яка перетворить томи FAT в еквівалентні томи NTFS, однак для зворотнього перетворення (з NTFS у FAT) подібних утиліт не існує. Щоб виконати таке зворотнє перетворення, вам доведеться створити розділ FAT, скопіювати в нього файли з розділу NTFS і потім видалити оригінали. Важливо при цьому не забувати і про те, що при копіюванні файлів з NTFS у FAT губляться всі атрибути безпеки NTFS (нагадаємо, що в FAT не передбачені засоби для визначення і наступного збереження цих атрибутів). Останнім часом появилася ще одна дуже важлива обставина, зв'язана з тим, що обсяги дискових механізмів набагато перевищили максимально припустимий розмір, прийнятний для FAT, — 8,4 Гбайт. Ця межа пояснюється максимально можливими значеннями в адресі сектора, для якого, як ми вже знаємо, приділяється всього 3 байти. Тому в переважній більшості випадків при роботі в середовищі Windows-систем використовують або FAT32, або NTFS. Остання, безумовно, краще, але вона не підтримується в широко розповсюджених ОС Windows 98 і нині все більш часто зустрічаєма Windows Millennium Edition.

Підтримка файлових систем ОС Windows NT/2000/XP

До атрибутів DOS відносяться наступні:

• атрибут «архівний» (А — archive). Показує, що файл був відкритий програмою таким чином, щоб у неї була можливість змінити вміст цього файлу. DOS установлює цей розряд атрибута в стан ON (включено) при відкритті файлу. Програми резервного копіювання нерідко встановлюють його в OFF (виключено) при виконанні резервного копіювання файлу. Якщо застосовується подібна методика, то в наступну створювану по порядку резервну копію будуть додані тільки файли з даним розрядом, встановленим у стан ON;

• атрибут каталогу (D- directory). Показує, що даний елемент каталогу вказує на підкаталог, а не на файл;

• атрибут тому (V - volume). Застосовується тільки до одного елемента каталогу в кореневому каталозі. У ньому, власне, і зберігається ім'я дискового тому. Це атрибут також застосовується у випадку довгих імен файлів, про що можна буде довідатися з наступного розділу;

• атрибут «системні» (S — system). Показує, що файл є частина операційної системи чи спеціально відзначений подібним чином прикладною програмою, що іноді робиться в якості складеної частини методу захисту від копіювання;

• атрибут «схований» (Н — hidden). Сюди відносяться, зокрема, файли з встановленим у стан ON атрибутом «системний» (S), що не відображаються в звичайному списку, виведеному по команді DIR;

• атрибут «тільки для читання» (R — read only). Показує, що даний файл не підлягає зміні. Зрозуміло, оскільки це лише розряд байта, що зберігається на диску, то будь-яка програма може змінити цей розряд, після чого DOS вільно дозволила би зміну даного файлу. Цей атрибут в основному використовується для примітивного захисту від користувацьких помилок, тобто він дозволяє уникнути ненавмисного видалення чи зміни ключових файлів.

Слід зазначити, що наявність файлу, позначеного одним чи більш із зазначених вище атрибутів, може мати цілком визначений зміст. Наприклад, більшість файлів, відмічуваних у якості системних, відзначаються також ознаками схованих файлів і «тільки для читання».

На дисках FAT12 чи FAT16 наступні за ім'ям десять байтів не використовуються. Звичайно вони заповнюються нулями і вважаються резервними значеннями. А на диску з файловою системою FAT32 ці 10 байт містять саму різну інформацію про файл. При цьому байт, відзначений як «зарезервовано для NT», являє собою, що видно з його назви, поле, не використовуване в DOS чи Windows 9х, але застосовуване в Windows NT.

З поглядів сумісності поля, що зустрічаються в елементах каталогу для коротких імен формату FAT12 і FAT16, знаходяться на тих же місцях і в елементах каталогу для коротких імен формату FAT32. Інші поля, що зустрічаються тільки в елементах каталогу для коротких імен формату FAT32, відповідають зарезервованій області довжиною в десять байтів в елементах каталогу для коротких імен форматів FAT12 і FAT16.

Як видно з мал.10.9, для довгого імені файлу використовується кілька елементів каталогу. Таким чином, поява довгих імен фактично привело до подальшого зменшення кількості файлів, що можуть знаходитися в кореневому каталозі. Оскільки довге ім'я може містити до 256 символів, всього один файл із повним довгим ім'ям займає до 25 елементів FAT (1 для імені 8.3 і ще 24 для самого довгого імені). Кількість елементів кореневого каталогу VFAT зменшується до 21. Очевидно, що це не саме витончене рішення, тому компанія Microsoft радить уникати довгих імен у кореневих каталогах FAT при відсутності FAT32, у якого кількість елементів каталогу відповідно просто збільшений. Пам‘ятайте і про те, що довжина повної файлової специфікації, що включає шлях і ім'я файлу (довге чи у форматі 8.3), теж обмежується 260 символами. FAT32 успішно справляється з проблемою довгих імен у кореневому каталозі, але проблема з обмеженням довжини повної файлової специфікації залишається. З цієї причини Microsoft рекомендує обмежувати довгі імена 75-80 символами, щоб залишити досить місця для шляху (180-185 символів).

Стандартні ж атрибути для файлів і каталогів у томі NTFS мають фіксовані імена і коди типу, вони перераховані в табл.12.2.

Таблиця 12.2. Атрибути файлів в системі NTFS

Системний атрибут	Опис атрибута
Стандартна інформація про файл	Традиційні атрибути Read Only, Hidden, Archive, System, відмітки часу, включаючи час створення або останньої модифікації, число каталогів, які посилаються на файл
Список атрибутів	Список атрибутів, з яких складається файл, і файлове посилання на файловий запис і MFT, в якому розміщений кожен з атрибутів. Останній використовується, якщо файлу необхідно більше одного запису в MFT
Ім‘я файлу	Ім‘я файлу в символах Unicode. Файл може мати декілька атрибутів – імен файлу, подібно тому як це має місце в UNIX-системах. Це трапляється, коли є зв‘язок POSIX з даним файлом або, якщо в файла є автоматично згенероване ім‘я в форматі 8.3
Дескриптор захисту	Структура даних захисту (ACL), охороняючи файл від несанкціонованого доступу. Атрибут “дескриптор захисту” визначає, хто господар цього файлу і хто має доступ до нього
Дані	Дані файлу. В NTFS в файлі по замовчуванню є один безіменний атрибут даних, і він може мати доповнюючи іменовані атрибути даних. В каталогу немає атрибуту даних по замовчуванню, але він може мати необов‘язкові іменовані атрибути даних
Корінь індексу, розміщення індексу, бітова карта (тільки для каталогів)	Атрибути, які використовуються для індексів імен файлів у великих каталогах
Розширені атрибути HPFS	Атрибути, які використовуються для реалізації розширених атрибутів HPFS для підсистеми OS/2 і OS/2-клієнтів файл-серверів Windows NT

Атрибути файлу в записах MFT розташовані в порядку зростання числових значень кодів типу, причому деякі типи атрибутів можуть зустрічатися в записі більш одного разу: наприклад, якщо у файлі є кілька атрибутів даних чи кілька імен. Обов'язковими для кожного файлу в томі NTFS є атрибут стандартної інформації, атрибут імені файлу, атрибут дескриптора захисту й атрибут даних. Інші атрибути можуть зустрічатися при необхідності.

Ім'я файлу в NTFS, на відміну від файлових систем FAT і HPFS, може містити будь-які символи, включаючи повний набір національних алфавітів, тому що дані представлені в Unicode — 16-бітному представленні, що дає 65 535 різних символів. Максимальна довжина імені файлу в NTFS — 255 символів.

Великий внесок в ефективність файлової системи вносить організація каталогу. Каталог у NTFS являє собою спеціальний файл, що зберігає посилання на інші файли і каталоги, створюючи ієрархічну будову даних на диску. Файл каталогу поділений на блоки, кожний з який містить ім'я файлу, базові атрибути і посилання на елемент MFT, що вже надає повну інформацію про елемент каталогу. Головний каталог диска — кореневий — нічим не відрізняється від звичайних каталогів, крім спеціального посилання на нього з початку метафайла MFT.

Внутрішня структура каталогу являє собою бінарне дерево, подібно тому як це організовано в HPFS. До речі, при створенні файлової системи NTFS розроблювачі вирішили використовувати максимально можливу кількість ефективних рішень з HPFS. На жаль, не було взято на озброєння розбивку всього дискового простору на зони, у кожній з який зберігалася б інформація про наявні вільні кластери. У результаті відмовлення від цього підходу і введення механізму транзакцій, швидкість роботи файлової системи NTFS істотно нижче швидкості роботи системи HPFS.

Отже, як нам тепер відомо, бінарне дерево каталогу розташовує імена файлів таким чином, щоб пошук файлу здійснювався за допомогою одержання двохзначних відповідей на питання про положення файлу. Бінарне дерево здатне дати відповідь на питання: у якій групі, щодо даного елемента, знаходиться шукане ім'я — вище чи нижче? Ми починаємо з такого питання до середнього елемента, і кожна відповідь звужує зону пошуку в середньому в два рази. Якщо уявити, що файли відсортовані за алфавітом, то відповідь на питання здійснюється очевидним способом - порівнянням початкових букв. Область пошуку, звужена в два рази, починає досліджуватися аналогічним чином, починаючи знову ж із середнього елемента.

Помітимо, що додавати файл у каталог у виді дерева не набагато складніше, ніж у лінійний каталог системи FAT. Це співставлені по часу операції. Для того щоб додати новий файл у каталог, потрібно спочатку переконатися, що файлу з таким ім'ям там ще немає. Тому в системі FAT з лінійною організацією записів каталогу в нас з'являються труднощі не тільки з пошуком файлу. І це компенсує саму простоту додавання файлу в каталог.

1 При журналюванні файлових операцій система керування файлами фіксує в спеціальному службовому файлі зміни, що відбуваються. На початку операції, пов'язаною зі зміною файлової структури, робиться відповідна позначка. Якщо під час операцій над файлами відбувається який-небудь збій, то згадана відмітка про початок операції залишається зазначеною як незавершена. При виконанні процедури перевірки цілісності файлової системи після перезавантаження машини ці незавершені операції будуть скасовані і файли будуть приведені до вихідного стану. Якщо ж операція зміни даних у файлах завершується нормально, то в цьому самому службовому файлі підтримки журналювання операція відзначається як завершена.

2 POSIX (Portable operating system for computing environments). Синонім IEEE Std 1003.1. З 1990 року є міжнародним стандартом на машинно-незалежний (переносний) інтерфейс комп'ютерного середовища. Цей стандарт розроблений американським інститутом IEEE у 1988 році. Він являє собою набір функцій, узятих з операційних систем AT&T UNIX System V і Berkeley Standard Distribution UNIX. Основна увага у вимогах цього стандарту приділяється взаємодії прикладних програм операційної системи. Написання прикладних програм у даному стандарті дозволяє створювати програми, легко стерпні з одного операційного середовища в іншу.