Windows NT 4.0 поддерживает две файловые системы: существовавшую ранее файловую систему FAT и собственную, новую файловую систему NTFS. (Все предыдущие версии поддерживали также файловую систему HPFS, разработанную для операционной системы OS/2 версии 1.х.)
К основным недостаткам FAT могут быть отнесены следующие:
ограничения, налагаемые на размер файлов и дискового пространства;
ограничение длины имени файла;
фрагментация файлов, приводящая к снижению быстродействия системы и износу оборудования;
непроизводительные затраты памяти, вызванные большими размерами кластеров;
подверженность потерям данных.
Файловая система Windows NT FAT функционирует так же, как если бы она работала в среде MS-DOS или Windows. Практически можно без всяких опасений устанавливать Windows NT в существующем разделе FAT. Файлы из разделов FAT могут безболезненно копироваться в разделы NTFS, но при выполнении обратной операции будет потеряна информация о правах доступа и об альтернативных связях файла. Новая файловая система NTFS обладает лучшими показателями производительности и надежности по сравнению с FAT.
3.2 Преимущества NTFS
Файловая система NTFS обрабатывает все файлы как объекты, которые имеют определяемые пользователем и системой атрибуты. TNFS поддерживает контроль доступа к данным и привилегии владельца, играющие исключительно важную роль обеспечении целостности жизненно важных конфиденциальных данных. Общие папки на компьютере c Windows2000 имеют назначенные им права доступа, папки и файлы NTFS могут иметь назначенные им права доступа вне зависимости от того, являются они разделяемыми или нет. NTFS — единственная файловая система в Windows 2000, которая позволяет назначать права доступа к отдельным файлам.
Все объекты, которые имеются на томе, представляют собой файлы, а все, что имеется в файле, представляет собой атрибуты, включая атрибуты данных, атрибуты системы безопасности, атрибуты имени файла. Каждый занятый сектор на томе NTFS принадлежит какому-нибудь файлу. Частью файла являются даже метаданные файловой системы.
Структура папок файловой системы NTFS позволяет существенно ускорить доступ к файлам в папках большого объема, по сравнению со скоростью доступа к папкам такого же объема на томах FAT. В качестве единицы дискового пространства используют кластера. В NTFS размер кластера зависит от размера раздела, если размер до 16Гбайт, то кластер равен 16Кбайт, для раздела от 16Гбайт до 32Гбайт кластер равен 32Кбайт и от32Гбайт кластер равен 64Кбайт.
Форматирование тома для NTFS приводит к созданию нескольких системных файлов и главной таблицы файлов (Master File Table, MFT). MFT содержит информацию обо всех файлах и папках, имеющихся на томе NTFS.
NTFS — это объектно- ориентированная файловая система, которая обрабатывает все файлы как объекты с атрибутами.
NTFS 5.0, появившиеся в Windows 2000 позволяет использовать новые возможности: квоты на использование диска для каждого пользователя, шифрование файлов, возможность расширения других томов с использованием дискового пространства, не выделенное другим томам, позволяют выполнять сжатие отдельных файлов и каталогов, позволяют ускорить доступ к данным.
3.3 Ограничения файловых систем.
Ограничения бывают двух видов: размеры тома и размеры файлов. Файловая система NTFS в этих ограничениях имеет: минимальный размер тома, который составляет приблизительно 10 Мбайт, отсутствие возможности форматировать дискеты, размер файла равный 16 экзабайтам (), в то время как файловая система FAT32 поддерживает различные размеры томов, и работая под управлением Windows 2000 отформатировать тома объем которых не превышает 32Гбайт, поддерживает файлы размером не более 4 Гбайт.
4. НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ NTFS 5.0
5.
4.1 Разрешения для файлов и папок.
Устанавливая определенные разрешения для файлов и каталогов, администраторы систем могут защищать информацию от доступа. Каждый пользователь должен иметь определенный набор разрешений на доступ к конкретному объекту файловой системы. Кроме того, он может быть владельцем файла или папки, если сам их создает.
Разрешения пользователя на доступ к объектам файловой системы; работают по принципу дополнения (аддитивности). Это значит, что действующие разрешения, то есть те разрешения, пользователь реально имеет в отношении конкретного каталога или файла, из всех прямых и косвенных разрешений, назначенных пользователю для данного объекта с помощью логической функции ИЛИ.
4.2 Квоты дискового пространства.
Визуальный контроль расходования дискового пространства пользователями отнимает у администраторов много времени и усилий. Подобная проблема просто решается с помощью введения квот на дисковое пространство, доступное для работы каждому пользователю. В Windows 2000 администратор может квотировать дисковое пространство по каждому тому и для каждого пользователя, поэтому не имеет значения, находятся ли тома на одном жестком физическом диске или на различных устройствах. После установки квот дискового пространства пользователь сможет хранить на томе ограниченный объем данных, в то время как на этом томе может оставаться свободное пространство.
4.3 Точки соединения NTFS
Точки соединения NTFS (junction point) представляют собой новое средство, позволяющее отображать целевую папку в пустую папку, находящуюся в пространстве имен файловой системы NTFS 5.0
Точки соединения NTFS прозрачны для приложений. Исключение составляет случай, когда информация об определенной точке соединения необходима программе для работы. Прозрачность в данном случае означает, что приложение или пользователь, осуществляющий доступ к папке NTFS, автоматически перенаправляются к другой папке.
4.4 Дефрагментация диска.
В состав операционной системы Windows 2000 включена дефрагментация диска (Disk Defragmenter). В процессе дефрагментации кластеры диска организуются таким образом, чтобы файлы, папки и свободное пространство по возможности располагались непрерывно. В результате значительно повышается производительность файловой системы, поскольку сокращается количество операций ввода/вывода, необходимое для чтения определенного объема информации. Следует отметить, что при дефрагментации свободное пространство не объединяется в одну непрерывную область, а располагается в нескольких областях. Это значительно сокращает время выполнения дефрагментации и практически не уменьшает производительность файловой системы, получаемую после дефрагментации
Дефрагментация диска работает с томами жесткого диска, сформатированными для файловых систем FAT, FAT32 и NTFS. Она осуществляет выполнение двух отдельных операций — анализ и дефрагментацию. В процессе анализа на томе жесткого диска не выполняются никакие изменения. Все необходимые перемещения информации производятся при дефрагментации. В определенный момент времени дефрагментации, может быть, подвергнут только один том.
4.5 Жесткие связи NTFS.
Жесткая связь позволяет в пределах одного тома создать для одного файла множество имен. Сам файл может находиться в одном месте. Жесткие связи могут быть распространены по всему дереву папки. На данный момент в состав операционной системы Windows 2000 не входит инструмент, позволяющий пользователям создавать жесткие связи. Все жесткие связи находятся в одной записи MFT, поэтому они имеют одинаковые атрибуты.
4.6 СТРУКТУРА NTFS.
Каждый файл на томе NTFS представлен записью в специальном файле, называемом главной файловой таблицей(MFA-master file table). Первые 16 записей предназначены для информации. Семнадцатая и последующие записи главной файловой таблицы используются собственно файлами и каталогами. MFT содержит по крайней мере одну запись для каждого файла тома, включая одну запись для самой себя. Каждая запись имеет длину 2К.
Загрузочный сектор тома NTFS располагается в начале тома, а его копия - в середине тома. Загрузочный сектор состоит из стандартного блока параметров BIOS, количества секторов в томе, а также начального логического номера кластера основной копии MFT и зеркальной копии MFT.
Файлы NTFS состоят по крайней мере из следующих атрибутов:
заголовок (H - header)
стандартная информация (SI - standard information)
имя файла ( FN - file name)
данные (data)
дескриптор безопасности (SD - security descriptor)
Главная файловая таблица отводит определенное количество пространства для каждой записи файла.
Небольшие файлы и каталоги до 1,5 Кбайт могут содержать: внутри записи главной файловой таблицы. Подобный подход обеспечивает очень быстрый доступ к файлам.
В NTFS поиск файла осуществляется только непосредственно для его использования. В отличие от FAT, где читает таблица размещения файлов, восстанавливает, всю цепочку распределенных блоков относящихся к этому файлу.
Небольшие файлы (small). Если файл имеет небольшой размер, то он может целиком располагаться внутри одной записи MFT размером 2К (рисунок 1.5). Из-за того, что файл может иметь переменное количество атрибутов, а также из-за переменного размера атрибутов нельзя наверняка утверждать, что файл уместится внутри записи. Однако, обычно файлы размером менее 1500 байт помещаются внутри записи MFT.
Рис. 1.5. Небольшие файлы
Большие файлы (Large). Если файл не вмещается в одну запись MFT, то этот факт отображается в значении атрибута "данные", который содержит признак того, что файл является нерезидентным, то есть, что файл находится вне таблицы MFT. В этом случае атрибут "данные" содержит виртуальный номер кластера для первого кластера каждого фрагмента данных (data run), а также количество непрерывных кластеров в каждом фрагменте (рисунок 1.6).
Рис. 1.6. Большие файлы
Очень большие файлы (huge). Если файл настолько велик, что его атрибут данных не помещается в одной записи, то этот атрибут становится нерезидентным, то есть он находится в другой записи таблицы MFT, ссылка на которую помещена в исходной записи о файле (рисунок 1.7). Эта ссылка называется внешним атрибутом (external attribute). Нерезидентный атрибут содержит указатели на фрагменты данных.
Рис. 1.7. Очень большие файлы
Сверхбольшие файлы (extremely huge). Для сверхбольших файлов внешний атрибут может указывать на несколько нерезидентных атрибутов (рисунок 1.8). Кроме того, внешний атрибут, как и любой другой атрибут может храниться в нерезидентной форме, поэтому в NTFS не может быть атрибутов слишком большой длины, которые система не может обработать.
Рис. 1.8. Сверхбольшие файлы
Каждый каталог NTFS представляет собой один вход в таблицу MFT, который содержит список файлов специальной формы, называемый индексом (index). Индексы позволяют сортировать файлы для ускорения поиска, основанного на значении определенного атрибута. Обычно в файловых системах FAT и HPFS используется сортировка файлов по имени. NTFS позволяет использовать для сортировки любой атрибут, если он хранится в резидентной форме.
Имеется две формы списка файлов.
Небольшие списки файлов (small indexes). Если количество файлов в каталоге невелико, то список файлов может быть резидентным в записи в MFT, являющейся каталогом (рисунок 1.9). В этом случае он называется небольшим каталогом. Небольшой список файлов содержит значения атрибутов файла. По умолчанию это имя файла, а также номер записи MTF, содержащей начальную запись файла.
Рис. 1.9. Небольшие каталоги
Большие списки файлов (large index). По мере того, как каталог растет, список файлов может потребовать нерезидентной формы хранения. Однако начальная часть списка всегда остается резидентной в корневой записи каталога в таблице MFT (рисунок 1.10). Имена файлов резидентной части списка файлов являются узлами B-дерева. Остальные части списка файлов размещаются вне MFT. Для их поиска используется специальный атрибут "размещение списка" (Index Allocation - IA), представляющий собой набор номеров кластеров, которые указывают на остальные части списка. Одни части списков являются листьями дерева, а другие являются промежуточными узлами, то есть содержат наряду с именами файлов атрибут Index Allocation, указывающий на списки файлов более низких уровней.
Рис. 1.10. Большие каталоги
Записи каталога помещены внутри главной файловой таблицы так же, как записи файла, но вместо данных каталоги содержат индексную информацию. Небольшие записи, каталогов находятся полностью внутри структуры главной файловой таблицы.
NTFS поддерживает имена файла до 255 символов и кроме того автоматически генерируют, поддерживание MS-DOS.
NTFS включает несколько системных файлов, которые скрыты от просмотра на томе. Системные файлы используются только файловой системой для хранения метаданных и поддержания работы файловой системы.
), в то время как файловая система FAT32 поддерживает различные размеры томов, и работая под управлением Windows 2000 отформатировать тома объем которых не превышает 32Гбайт, поддерживает файлы размером не более 4 Гбайт.
