Файлова система ntfs

Файлова система NTFS (файлова система нової технології), як і багато інших файлові системи, ділить дисковий простір томи на кластери розміром від 512 байт до 64 Кб. На практиці розмір кластера зазвичай не перевищує 4кБ. Всі дисковий простір в NTFS ділиться на дві нерівні частини (рис. 4). Перші 12% диска відводяться під зону MFT - головної таблиці файлів. Ця таблиця представляє собою спеціальний файл, що містить інформацію про розміщення всіх інших файлів. Решта 88% томи представляють собою звичайний простір для запису файлів.

Рис. 3 Структура томи NTFS

Таблиця файлів поділена на записі фіксованого розміру в 1 Кб. Кожен запис відповідає конкретного файлу. Перші 16 файлів томи є службовими і недоступні через інтерфейс операційної системи. Ці файли називаються метафайлах, причому найперший метафайл - це сам файл MFT. Частина диска, що містить метафайли, є єдиною частиною диска має строго фіксоване положення. Копії цих файлів (для надійності, оскільки вони є дуже важливими) зберігається в середині томи. Частина, що залишилася MFT може розташовуватися в довільному місці диска. Визначити її положення можна з допомогою самого файлу MFT. Метафайли знаходяться в кореневому каталозі тому NTFS. Їх імена починаються з символу «$». Основні метафайли наведені в таблиці 1.

У таблиці MFT зберігається вся інформація про файли: ім'я файлу, його розмір, розташування на диску і т.п. Якщо для розміщення інформації не вистачає одного запису MFT, то використовується декілька таких записів, причому необов'язково послідовних. Якщо файл маленький, то інформація, що міститься в ньому, зберігається прямо у відповідному записі MFT у залишився від службових даних місці. Таким чином, файли, що займають не більше сотні байтів, зазвичай не записуються в основну файлову область - вся інформація таких файлів зберігається прямо в таблиці MFT.

Файл на томі NTFS ідентифікується файлової посиланням, яка представляє собою 64-розрядне число. Файлова посилання складається з номера файлу, що відповідає позиції його файлового запису в таблиці MFT, і номера послідовності. Номер послідовності збільшується кожного разу, коли дана позиція в MFT використовується повторно, що дозволяє файлової системи NTFS виконувати внутрішні перевірки своєї цілісності.

Кожний файл у NTFS представлений за допомогою потоків даних. У них містяться власне дані файлу, атрибути файлу, додаткова інформація про автора та зміст файлу. Файлу можна призначити ще один потік даних і записати в нього будь-які дані. Цікаво, що ці додаткові потоки не видно стандартними засобами роботи з файлом: спостережуваний розмір файлу - це лише розмір потоку основних даних. Наприклад, можна видалити файл нульової довжини, і при цьому звільниться кілька мегабайт місця на диску, просто тому, що яка-небудь програма призначила цього файлу потік додаткових даних такого великого об'єму.

Атрибути файлів у системі NTFS:

Стандартна інформація про фото - стандартні атрибути (тільки для читання, прихований, архівний, системний), розмір файлу, час і дата створення і останньої зміни;

Список атрибутів - список атрибутів файлу і посилання на запис в таблиці MFT. Файлова посилання використовується, якщо файлу необхідно більш одного запису в MFT;

Назва файлу - ім'я в кодуванні Unicode. Файл може мати кілька імен (як в Unix) якщо у файлу є автоматично згенероване ім'я формату 8.3 або є зв'язок POSIX до цього файлу;

Дескриптори захисту - структура даних відповідна списком управління доступом (ACL) і захищає файли від неправомірного доступу;

Дані - власне вміст файлу;

Корінь індексу, розміщення індексу і бітова карта (тільки для каталогів) - атрибути, які використовуються для індексів імен файлів у великих каталогах;

Розширені атрибути HPFS - атрибути для реалізації розширених атрибутів HPFS для системи OS / 2, а також для OS / 2 клієнтів файл-серверів Windows NT.

Дозволи NTFS - це набір спеціальних розширених атрибутів файлу або каталогу, заданих для обмеження доступу користувачів до цих об'єктів. Наприклад, одному користувачеві можна дозволити зчитувати і змінювати файл, іншого тільки зчитувати, третьому взагалі заборонити доступ. Рекомендується встановлювати дозволу, використовуючи не облікові записи окремих користувачів, а облікові записи груп користувачів. У кожного файлу є два списки дозволу. Першим є DACL - дискреційний список управління доступом. Цей список описує обмеження на доступ до файлу, перераховуючи користувачів і вказуючи заборонені або дозволені для них операції. Цей список може змінити будь-який користувач, який має дозвіл на зміну дозволів для даного файлу. Другий список називається SACL - системний список управління доступом. Цей список може складати і редагувати тільки адміністратор системи. Оброблятися елементи цього списку будуть, якщо в системі включений аудит на доступ до файлів. Операційна система, при зверненні користувача до файлів, порівнює записи в SACL із запитом і з записами у списку DACL і фіксує в журналі безпеки відповідна подія.

Файлова система NTFS розрахована на роботу з дисками великого обсягу. Максимально можливий теоретичний розмір тому - 16 екзабайт! Один екзабайт дорівнює байт (приблизно 16 000 000 000 000 гігабайт)!

Кількість файлів в кореневому та інших каталогах не обмежена.

Файлова система NTFS має високу надійність. Система NTFS містить дві копії MFT (аналог FAT). Але на відміну від FAT, MTF більше нагадує базу даних. Система NTFS має різні механізми перевірки цілісності даних, включаючи ведення журналів транзакції, що дозволяють відтворити операції запису файлів за спеціальним системного журналу. На початку операції, пов'язаної зі зміною файлової структури, робиться відповідна позначка. Якщо відбувається який-небудь збій, то операція залишається поміченої як незавершена. При виконанні перевірки цілісності файлової системи після перезавантаження машини ці незавершені дії скасовуються, і файли повертаються в початковий стан. Якщо запис даних у файл пройшла без помилок, запис у журналі транзакції видаляється. У NTFS, як і в HPFS є механізм аварійної заміни дефектних секторів жорсткого диска.

У файловій системі NTFS 5 на відміну від попередньої версії (NTFS 4) є можливість квотування - обмеження обсягу дискового простору для користувача, яку він зможе використовувати. При цьому зовсім необов'язково щоб всі його файли зберігалися в одному місці, вони можуть бути розподілені по всіх дисках. Інша відмінність - можливість пошуку файлу по імені його власника. У NTFS 5 додана функція точки монтування. За допомогою цієї технології можна приєднати будь-який дисковий ресурс у будь-яке місце файлової системи. Наприклад, можна приєднати логічний диск D: \ в будь-якій з каталогів на диску C: \, наприклад, C: \ disk. Тепер зайшовши в директорію C: \ disk можна буде бачити вміст кореневого каталогу диска D: \. Всі зміни, які будуть вироблені в цій директорії, будуть проведені і на диску D: \.

У системі NTFS можуть бути створені динамічні диски. Це фізичний диск, на якому створені динамічні розділи. Динамічні розділи можуть бути наступних видів:

Прості - розділи практично не відрізняються від звичайних розділів;

Складові - складаються з декількох динамічних дисків, які представлені як один диск. Дані пишуться і читаються послідовно;

Чергуються - кілька динамічних дисків, що представлені як один диск. Дані пишуться і читаються одночасно на кілька дисків. Цей метод забезпечує більш високу швидкість дискових операцій.

Дзеркальні - ці розділи складаються з двох фізичних дисків. Дані, записувані на один з дисків, автоматично дублюються на іншому. Це не дає ніяких переваг у швидкості, але підвищує ступінь надійності збереження даних.

RAID 5 - складається з трьох і більше дисків. Дані пишуться на два диски, у два блоки, а на третій диск і в третій блок записується код корекції помилок, за допомогою якого за інформацією будь-якого з блоків можна відновити вміст другого блоку. Код корекції записується поперемінно на кожен диск. Це економить дисковий простір, але працює повільніше.

Звичайний диск (базовий) може бути конвертований у динамічний, а зворотний процес конвертування динамічного диска в базовий не завжди можливий. Наприклад, якщо диск з самого початку створювався як динамічний, то на ньому відсутня звична таблиця розділів. Крім цього, якщо видалити на динамічному диску декілька розділів, то вільне місце не об'єднується і новий розділ, що дорівнює за розміром віддаленим, буде складатися з декількох дрібних розділів, об'єднаних під однією буквою.