Файловая система NTFS

Файловая система NTFS была разработана для Windows NT.

Особенности:

· 64-разрядные адреса, т.е. теоретически может поддерживать 2⁶⁴*2¹⁶ байт (1 208 925 819 Mбайт~1Tбайт(2⁸⁰)).

· Размеры блока (кластера) от 512байт до 64 Кбайт, для большинства используется 4Кбайта.

· Поддержка больших файлов.

· Имена файлов ограничены 255 символами Unicode.

· Длина пути ограничивается 32 767 (2¹⁵) символами Unicode.

· Имена чувствительны к регистру, my.txt и MY.TXT это разные файлы (но из-за Win32 API использовать нельзя), это заложено на будущее.

· Журналируемая файловая система, т.е. не попадет в противоречивое состояние после сбоев.

· Контроль доступа к файлам и каталогам.

· Поддержка жестких и символических ссылок.

· Поддержка сжатия и шифрования файлов.

· Поддержка дисковых квот.

Главная файловая таблица MFT (Master File Table) - главная структура данных в каждом томе, записи фиксированные по 1Кбайту. Каждая запись описывает один каталог или файл. Для больших файлов могут использоваться несколько записей, первая запись называется - базовой записью.

MFT представляет собой обычный файл (размером до 2⁴⁸ записей), который может располагаться в любом месте на диске.

Главная файловая таблица MFT, каждая запись ссылается на файл или каталог.

Первые 16 записей MFT зарезервированы для файлов метаданных. Каждая запись описывает нормальный файл, имена этих файлов начинаются с символа "$".

Каждая запись представляет собой последовательность пар (заголовок атрибута, значение).

Некоторые записи метаданных в MFT:

0) Первая запись описывает сам файл MFT, и содержит все блоки файла MFT. Номер первого блока файла MFT содержится в загрузочном блоке.

1) Дубликат файла MFT, резервная копия.

2) Журнал для восстановления, например, перед созданием, удалением каталога делается запись в журнал. Система не попадет в противоречивое состояние после сбоев.

3) Информация о томе (размер, метка и версия)

4) Определяются атрибуты для MFT записей.

6) Битовый массив использованных блоков - для учета свободного места на диске

7) Указывает на файл начальной загрузки

Атрибуты, используемые в записях MFT:

· Стандартная информация - флаговые биты (только чтение, архивный), временные штампы и т.д.

· Имя файла - имя файла в кодировке Unicode, файлы могут повторятся в формате MS-DOS 8+3.

· Список атрибутов - расположение дополнительных записей MFT

· Идентификатор объекта - 64-разрядный идентификатор файла, уникальный для данного тома.

· Точка повторного анализа - используется для символьных ссылок и монтирования устройств.

· Название тома

· Версия тома

· Корневой индекс - используется для каталогов

· Размещение индекса - используется для очень больших каталогов

· Битовый массив - используется для очень больших каталогов

· Поток данных утилиты регистрации - используется для шифрования

· Данные - поточные данные, может повторяться, используется для хранения самого файла. За заголовком следует список дисковых адресов, определяющий положение файла на диске, если файл очень маленький (несколько сотен байт), то следует сам файл (такой файл называется - непосредственный файл).

Как привило, все данные файла не помещаются в запись MFT.

Дисковые блоки файлам назначаются по возможности в виде серий последовательных блоков (сегментов файлов). В идеале файл должен быть записан в одну серию (не фрагментированный файл), файл, состоящий из n блоков, может быть записан от 1 до n серий.

Запись MFT для 9-блочного файла, состоящего из трех сегментов (серий).
Вся запись помещается в одну запись MFT (файл не сильно фрагментирован).

Заголовок содержит количество блоков (9 блоков).

Каждая серия записывается в виде пары, дисковый адрес - количество блоков (20-4, 64-2, 80-3).

Каждая пара, при отсутствие сжатия, это два 64-разрядные числа (16 байт на пару).

Многие адреса содержат большое количество нулей, сжатие делается за счет убирания нулей в старших байтах. В результате для пары требуется чаще всего 4байта.

Если файл сильно фрагментирован, требуется несколько записей MFT.