Обзор существующих файловых систем. Основные возможности файловой системы NTFS

Файловая система определяет порядок размещения данных операционной системой на диске, а также их последующее считывание, удаление и перемещение. Эффективная файловая система обеспечивает надежную и стабильную работу операционной системы (ОС), облегчает доступ к данным, их сохранность, улучшает параметры функционирования системы.

Windows XP поддерживается три файловых системы: FAT16, FAT32 и NTFS. Выбор файловой системы осуществляется при запуске Windows, форматировании существующего тома и установке нового жесткого диска.

Файловые системы FAT и NTFS основаны на базовом элементе – кластере (cluster), группа блоков диска, распределенная как единое целое.

На компьютере, работающем под управлением Windows 2000 или XP, можно использовать любую из этих файловых систем. Кроме того, эти файловые системы можно использовать и совместно. На выбор файловой системы оказывают влияние следующие факторы:

Ø Цель, для которой предполагается использовать компьютер;

Ø Аппаратная платформа;

Ø Количество жестких дисков и их объем;

Ø Требования к безопасности.

Понимание принципов взаимодействия между различными файловыми системами является ключевым для создания эффективной мультисистемной конфигурации. В зависимости от этого можно применять различные их комбинации. В идеальном случае доступ к рабочим данным смогут получить все операционные системы. При установке операционных систем корпорации Microsoft иногда можно использовать сразу несколько систем. Каждая из них имеет свои положительные и отрицательные стороны, при этом необходимо определиться, какая же из систем наилучшая. Такое решение всегда зависит от используемых аппаратных средств и приложений, для работы которых устанавливаются те или иные операционные системы.

FAT(File Allocation Table) — это система, которая разрабатывалась для ОС UNIX, затем использовалась для MS DOS. Существуют 12, 16, 32 разрядные версии файловой системы FAT. Далее, в связи с появлением длинных имен файлов, файловая система FAT модифицировалась и появилась VFAT. основным элементом данной файловой системы является таблица размещения файлов. Таблица размещения файлов напоминает предметный указатель содержимого диска, которое используется операционной системой для нахождения файла, даже если он разделен на части (секторы), разбросанные по всей поверхности диска. Таблица размещения файлов разделяется на поля, которые однозначно соответствуют кластерам диска, предназначенных для размещения файлов. Поля имеют размер 16 бит. Первые два поля зарезервированы. Остальные записи FAT описывают использование соответствующих им кластеров диска. Содержание полей интерпретируются следующим образом:

000H – кластер свободен;

FF0-FF6H – зарезервирован;

FF7H – дефект;

FF8-FFFH – последний кластер файла.

Схема FAT довольно проста, надежна и эффективна для хранения данных на дискетах и небольших жестких дисках для ПК. Кроме того, эта схема, в отличие от файловой системы Macintosh, принесла с собой ограничения в именование файлов (восемь символов в имени файла, точка и три символа расширения).

FAT 16. Это наиболее старая среди упоминаемых здесь файловых систем Она разрабатывалась для файловых систем операционной системы DOS, поэтому в настоящее время считается устаревшей, используется довольно редко. Выбор FAT 16 в качестве основной файловой системы может быть весьма эффективным благодаря двум преимуществам:

- FAT16 поддерживается многими операционными системами, включая Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows XP, Windows 95/98, OS/2, MS DOS, Windows for Workgroups и Linux;

- Более простая по сравнению с другими операционными системами структура FAT16 снижает нагрузку на программное обеспечение, тем самым, увеличивая скорость работы в томах емкостью менее 1 Гбайт.

Основное ограничение FAT 16 — невозможность установки ее в разделах более 2 Гбайт при использовании MS DOS и Windows 9х/Ме, при использовании Windows NT/2000/XP этот предел увеличивается до 4 Гбайт. Для того чтобы использовать всю емкость дисков, можно создать дополнительный раздел, который должен быть разбит на логические диски объемом не более 2-4 Гбайт. Например, жесткий диск объемом 10 Гбайт, отформатированный для файловой системы FAT16 и предназначенный для использования операционными системами Windows Me и Windows XP, должен быть разбит на пять логических дисков с С: по G:. Это ограничение с успехом снимается новой версией FAT16 — FAT32.

FAT32. 32-разрядная файловая система FAT32 была введена с выпуском Windows 95 OSR2, и ее поддержка обеспечивается в Windows 98. Она обеспечивает оп­тимальный доступ к жестким дискам, повышая скорость и производитель­ность всех операций ввода/вывода. FAT32 представляет собой усовершенст­вованную версию файловой системы FAT, предназначенную для использо­вания на томах, объем которых превышает 2 Гб. Windows 2000 продолжает поддерживать файловую систему FAT, а также добавляет дополнительную поддержку для FAT32.

Файловая система FAT32 обеспечивает следующие преимущества по сравнению с прежними реализациями файловой системы FAT:

- Обеспечивается поддержка дисков размером до 2 терабайт.

- Более эффективно используется дисковое пространство. За счет того, что FAT32 использует более мелкие кластеры (так, для дисков размером до 8 Гб используются кластеры размером по 4 Кб), что позволяет повысить эффективность использования дискового пространства на 10—15% по сравнению с FAT, а также снизить требования к ресурсам, необходимым для работы компьютера.

- Обеспечивается большая надежность. FAT32 обладает возможностью пе­ремещения корневого каталога и использования резервной копии FAT вместо стандартной копии по умолчанию. В дополнение, загрузочная за­пись на дисках FAT32 была расширена, и включает в свой состав резерв­ные копии наиболее важных структур данных. Это означает, что диски FAT32 менее чувствительны к одиночным сбоям, нежели тома FAT.

- Более быстрая загрузка программ. Благодаря тому, что FAT32 имеет меньшие размеры кластеров, приложения и необходимые для их загрузки файлы могут быть оптимальным образом размещены на диске.

- До настоящего времени лишь Windows NT 4.0 не поддерживает систему FAT32. Добавление ее в Windows XP только приветствуется, особенно пользователями сразу нескольких операционных систем. Однако на отдельно стоящих серверах или рабочих станциях лучше все же использовать NTFS, а не FAT 32.

NTFS. Файловая система Windows NT (NTFS) обеспечивает такое сочетание произ­водительности, надежности и эффективности, которое невозможно предос­тавить с помощью любой из реализации файловой системы FAT (как FAT16, так и FAT32). Основными целями разработки NTFS являлись обес­печение скоростного выполнения стандартных операций над файлами (вклю­чая чтение, запись, поиск) и предоставления дополнительных возможностей, включая восстановление поврежденной файловой системы на чрезвычайно больших дисках.

Кроме того, NTFS обладает механизмами защиты данных, необходимыми на файловых серверах и высокопроизводительных компьютерах в корпоратив­ных средах. Файловая система NTFS поддерживает контроль доступа к дан­ным и привилегии владельца, играющие исключительно важную роль в обеспечении целостности жизненно важных конфиденциальных данных. Разделяемые папки на компьютере Windows NT 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 NT, которая позволяет назначать права доступа к отдельным файлам. Однако, если файл будет ско­пирован из раздела или тома NTFS в раздел или том FAT, все права доступа и другие уникальные атрибуты, присущие файловой системе NTFS, будут потеряны.

Файловая система NTFS является простой, и одновременно — чрезвычайно мощной. Практически 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 (ин­формация, которая представляет собой описание самой файловой системы).

Таким образом файловая систма NTFS имеет следующие преимущества:

1. Поддержка больших дисков. NTFS имеет размер кластера 512 байт, но его можно изменять до 64 Кбайт. Теоретически она может работать с томами размером 16 777 216 Тбайт.

2. Устойчивость. NFTS содержит две копии аналога FAT – MFT(Master File Table). Если оригинал MFT поврежден, то при следующей загрузке система использует копию MFT и автоматически создает новый оригинал с учетом повреждений. NFTS использует систему транзакций при записи файлов на диск.

3. Защищенность. NFTS использует применяемый в UNIX принцип разрешений. С его по мощью можно настроить файлы и папки таким образом, чтобы разрешить доступ к ним определенным пользователям, их группам либо и отдельным пользователям, и большим группам. Этот момент очень важен, если речь заходит о сетевых многопользовательских операционных системах;

4. Сжатие. Пользователи получают возможность сжимать записанные на томах NTFS файлы и папки;

5. Скорость. NTFS обеспечивает гораздо более быстрый доступ к большим томам.

6. Шифрование. Входящая в поставку Windows XP версия NTFS предоставляет возможность шифрования данных. Это обеспечивает высший уровень защиты для отдельных файлов и папок.

7. Поддержка формата ISO Unicode. Для пользователей это означает, что теперь они могут именовать файлы на любом языке.

8. Динамические диски. Средства работы с динамическими дисками позволяют сгруппировать несколько дисков в одном томе. Разместить на них можно только Windows XP.

Недостатком NTFS является то, что она несовместима со следующими операционными системами: OS/2, Unix и Windows 9x/Me. Доступ к файлам, расположенным в разделах NTFS, можно будет получить только через Windows XP. Поэтому для сис­темного и загрузочного разделов другой операционной системы необходимо использовать иную файловую систему (иначе эта операционная система просто не сможет загрузиться). Также загрузить бесплатную утилиту с Web-узла http://www.sysinternals.com, которая позволяет считывать данные с дисков NTFS Однако это не заменит поддержку файловой системы, встроенной в операционную систему.