32. Физическая организация ntfs

NTFS появилась позже FAT и HPFS (для OS/2). Отличительные черты этой системы:

· Поддержка больших дисков и файлов (объемом до 2 64 байт)

· Восстанавливаемость после сбоев и отказов программ и аппаратуры управления дисками

· Высокая скорость операций

· Относительно низкий уровень фрагментизации

· Гибкая структура атрибутов файлов, возможность добавлять новые типы атрибутов

· Поддержка длинных символьных имен

· Контроль доступа к файлам и каталогам

Базовой единицей распределения дискового пространства является отрезок - непрерывная последовательность логических (физических) кластеров (LCN) тома. Так как файл может состоять из нескольких отрезков, для него определено понятие виртуального кластера (VCN) – относительного порядкового номера кластера внутри файла.

На томе (логическом диске) размещаются только файлы или части файлов. Каталоги представляют такие же файлы (в том числе и корневой). В начале тома размещается загрузочный сектор, затем главная таблица файлов (Master File Table – MFT). MFT – это файл, содержащий по одной или больше записей (размером, обычно, 2 К) для каждого файла тома. В нулевой записи – сведения о самом файле MFT. В последующих 15 записях - сведения о стандартных служебных файлах. Далее идут сведения о всех создаваемых на томе файлах.

В качестве системных файлов, кроме самой MFT, выступают:

· Копия первых трех записей MFT

· Файл журнала транзакций, используемый для восстановления файловой системы после сбоя

· Файл с именем тома, версией NTFS, другой информацией о томе

· Файл с таблицей определения атрибутов. Для каждого атрибута хранится имя типа, номер, описание.

· Файл корневого каталога

· Файл с битовой картой логических кластеров тома (по 1 биту на кластер, для определения занят он или свободен)

· Файл с адресом загрузочного сектора тома

· Файл со списком плохих кластеров тома

· Файл с таблицей квот – количества дискового пространства, выделяемого каждому пользователю.

· Файл с таблицей преобразования регистра символов для кодировки Unicode

Четыре записи (11-15) в MFT зарезервированы для последующих модификаций NTFS.

Каждый файл том идентифицируется номером, совпадающим с порядковым номером записи о нем в MFT. Каждый файл состоит из группы атрибутов, причем и имя файла и данные файла и стандартная информация о нем рассматриваются как атрибуты. Таким образом, любой файл состоит только из набора атрибутов.

Каждый атрибут содержит заголовок (состоящий из типа, длины и имени) и значения. Некоторые атрибуты являются системными, они определены изначально, пользователь может добавить свои атрибуты. В системный набор атрибутов входят:

· Attribute List – список атрибутов (используется редко, если список атрибутов не помещается в первую запись MFT для файла

· File Name – имя файла – содержит длинное имя файла в Unicode и номер записи в таблице MFT для родительского каталога. Если файл зафиксирован в нескольких каталогах, то у него будет несколько атрибутов типа Eile Name, по одному для каждого каталога

· MS-DOS Name – имя файла в формате MS-DOS (8+3)

· Version – номер последней версии файла

· Security Description – атрибут хранит информацию о защите файла - список прав доступа ACL и поле аудита – указания, какие операции с файлом нужно регистрировать

· Volume Version – версия тома (только для системных файлов)

· Volume Name – имя тома (только для системных файлов)

· MFT bitmap – карта использования кластеров тома (только для системного файла)

· Index Root – Корень двоичного дерева для поиска файлов в каталоге (только для каталогов)

· Index Allocation – размещение продолжений каталога, когда он не помещается в одну запись (т.е. для больших каталогов)

· Standard Information – стандартная информация о файле – в частности, время создания, последней модификации файла и т.д.

Если данные файла занимают мало места (в пределах 1500 байт) то весь он помещается в запись MFT вместе с остальными атрибутами. Такие файлы называются резидентными, а запись в MFT состоит из 4-х атрибутов:

1. SI – стандартной информации

2. FN – имени файла

3. Data – собственно данных файла

4. SD – дескриптора безопасности

Если он длиннее, то запись содержит средства поиска отрезков, составляющих файл. Однако атрибуты SI, FN и SD содержатся всегда. Большой файл вместо данных содержит списки отрезков, где расположены данные, очень большие данные вместо атрибута данные содержит номер записи MFT, где содержатся списки отрезков файла, а сверхбольшие файлы вместо атрибута данных содержат список записей MFT, в которых хранятся списки отрезков с данными файла.

Каждый каталог NTFS состоит из резидентной части, хранящейся в записи MFT, и возможно (для длинных каталогов) дополнительных отрезков вне MFT. При этом в резидентной части оставляются только имена файлов, завершающих каждый отрезок каталога, но дополняют ссылкой на начало такого отрезка. Отметим, что атрибуты SI, FN и SD также хранятся в резидентной части каталога.