лекция 11 Файловые системы
Физическая и логическая организация данных на носителях.
Файловые системы.
Информация на ЖД хранится что упорядоченно, в соответствии с определенной структурой. Диски в компьютере обозначаются буквами. Например, А — дискета, С — жесткий диск, D — второй жесткий диск или, при его отсутствии, CD-ROM… И так далее.
Однако букве совсем не обязательно должен соответствовать реальный, физический жесткий диск. Буквой может обозначиться и логический раздел единственного жесткого диска. При использовании RAID-массива несколько «физических» жестких дисков могут быть объединены в один «логический».
Физические и логические диски для компьютера равноправны. Например, диск С:\
— это всегда первый из нескольких установленных в компьютере физических дисков,
либо первый (загрузочный) раздел первого физического диска.
Все пространство физического диска разделено на секторы емкостью 512 байт.
Однако логический диск, который создается во время первоначальной разметки физического диска (эта операция называется форматированием), разбивается уже не на секторы, а на кластеры. Величина кластера зависит от размеров жесткого диска и используемого способа размещения данных на диске — файловой системыпри объеме ЖД больше 32 Гб размер кластера 64 Кбайта.
Логическая структура диска имеет вид дерева. Файлы объединены в особые структуры — папки. В папку можно вложить файл, файлы, или другую папку. Обычно каждый программный пакет, установленный на компьютере, занимает свою, отдельную папку. Однако бывает так, что программа, раскидывает свои файлы по многим папкам.
Современные ЖД очень емкие 250 Гб и более и это приводит к потере дискового пространства, т.к. в кластер, частично занятый каким-либо файлом, нельзя поместить больше ничего. Допустим, файл располагается в 10 кластерах по 64 Кбайта, причем в последнем — десятом кластере он занимает всего десять байт. Что происходит с оставшимся свободным килобайтом? Ничего. Он просто пропадает. Такие не пригодные ни к чему остатки называют «хвостами». А в «хвосты» нередко уходит довольно значительный объем — до нескольких Гб! Для борьбы с «хвостами» необходимо применять более рациональную файловую систему — например, NTFS, используемую для линейки ОС, начиная с Windows ХР.
Файлы. Виды и свойства файлов
Минимальной физической единицей размещения информации является кластер.
С кластерами работает компьютер, которому, по сути дела, безразлична суть хранимых им данных. Нас, как пользователей, будет интересовать логическое размещение информации. Минимальной логической единицей размещения информации является файл.
Файл (File)— это поименованная совокупность данных, размещенных на
материальном носителе информации.
Каждый файл имеет свое индивидуальное имя. Оно составное — из двух частей.
Собственно имя — название файла — и идентификатор, определяющий его тип,
называемый расширением.
Имя файла чаще всего может быть выбрано произвольно самим пользователем.
Обычно расширение состоит из трех (редко — из четырех) букв и отделено от имени файла точкой.
Максимальная длина имени до 256 символов. Существует бесчисленное множество расширений, но вот основные:
• ехе — обозначает «исполняемый» файл, хранящий в себе программу. Например,
winword.exe;
•com — другой тип программного файла. Обычно файлы.com соответствуют небольшим (до сотни килобайт) программкам. Часто встречались в эпоху DOS, однако сегодня практически сошли со сцены;
•bat — так называемый «пакетный файл», предназначенный для последовательного запуска нескольких программ. По сути дела, это обычный текстовый файл, в котором набраны названия программных файлов, которые нужно выполнить, в
определенном порядке. Пример —файл autoexec.bat, автоматически выполняющийся в момент загрузки компьютера;
•cfg — конфигурационный файл, в котором программа указывает параметры своей работы;
•dll — так называемая «динамически подключающаяся библиотека» данных, к
которой могут обратиться по мере надобности сразу несколько программ;
•hlр — файл справки, в котором хранятся «подсказки», а иногда — и полное руководство по той или иной программе;
•txt, doc — текстовые файлы;
•htm, html — гипертекстовый документ Интернета;
•xls — таблица;
•dat — файл данных;
•wav, mp3 — звук в цифровом формате;
•bmp, jpg — графическая информация, картинки;
•arj, zip, rar — файлы «архивов», т. е. сжатой с помощью специальных программ-
«архиваторов» информации. В одном архивном файле на самом деле может храниться множество файлов.
Есть у файла и еще один признак, называемый атрибутом. Однако, в отличие от имени и расширения (а в Windows — иконки определенного типа) пользователь его не видит. Зато воспринимает ОС. Вот лишь некоторые из этих атрибутов:
Скрытый (Hidden) — файлы с этими атрибутами обычно не видны пользователю.
Для перестраховки — как правило, файлы эти весьма важные для функционирования системы. Хотя опытному «юзеру» не составит труда настроить программу просмотра файлов (файловый менеджер) таким образом, что вce скрытые файлы будут видны.
Только для чтения (Read-Only) — а вот эти файлы всегда просматриваются, но изменить их содержание нельзя — по крайней мере, без специальной команды пользователя, дабы последний был полностью уверен в том, что именно он делает. Их повреждение или удаление всегда влечет за собой самые тяжкие последствия — поэтому компьютер присваивает им атрибуты «только для чтения» и «скрытый».
Архивный (Archive). Этот атрибут устанавливается обычно во время работы с файлом, при его изменении. По окончании сеанса работы он, как правило, снимается.
В подавляющем большинстве случаев файл хранит в себе какой-то определенный тип данных — текст, графическую информацию, программный код и так далее (хотя бывают и «комбинированные» файлы, включающие, к примеру, картинку, текст и элемент программы). По содержимому файлы бывают:
•Исполняемые файлы (программы).
•Файлы конфигурации, содержащие параметры, необходимые для работы программы.
•Файлы-библиотеки, содержащие описания типовых процедур, которые могут использоваться сразу несколькими программами.
•Документы — т. е. некие совокупности информации, создаваемые пользователем (или компьютером) с помощью программ.
Как правило, пользователь непосредственно работает лишь с двумя типами файлов: программами и документами. Первые используются, чтобы создавать вторые.
Любая современная программа на деле состоит из огромного количества файлов
(тот же Microsoft Word использует их несколько сотен) — подпрограмм, всевозможных баз данных, библиотек, файлов конфигурации и так далее. Поэтому сегодня чаще всего говорят не о программах, а о «программных пакетах». (т. е. о наборах различных типов
файлов, в совокупности образующих программу).
Для запуска программы вполне достаточно команды на выполнение одного-
единственного файла. Например, «оболочку» громадной операционной системы Windows
запускает единственный файл — win.com.
Операции с файлами:
Запуск файлов.
Просмотр файлов.
Переименование файлов.
Перенос файла.
Копирование файла.
Удаление файла.
Логический адрес файла. Первый элемент «локального» адреса файла — имя диска. Состоит оно из одной буквы, двоеточия и обратной косой черты, называемой на жаргоне «бэк-слэш» — А: \
Диском А: \ чаще всего называется дискета
Диск С: \ — главный жесткий диск компьютера (или главный раздел жесткого диска, куда установлена ОС). Именно с этого диска производится загрузка системы.
Если в системе больше одного жесткого диска или единственный жесткий диск разбит на несколько разделов, эти разделы будут носить имена, соответствующие следующим буквам латинского алфавита. А последняя буква-имя обычно обозначает дисковод CD-ROM или DVD.
Адрес папки, в которой установлена операционная система Windows, обычно выглядит так C: \WINDOWS
Ну а третий элемент адреса — имя самого файла. Например, адрес C: \WINDOWS\regedit.exe соответствует программе для редактирования системного реестра
Windows, которая находится на диске С: \ в папке Windows.
Физический адрес файла. Для компьютера «адрес» данного файла на диске будет выглядеть совершенно иначе… Ведь если пользователь работает с логическими единицами (к которым относится и файл, и папка), то для компьютера существуют лишь кластеры, в которых хранится данная информация — четко и ровно нарезанные участки дискового пространства.
Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов.
Конкретная файловая система определяет:
размер имени файла,
максимальный возможный размер файла,
набор атрибутов файла.
Некоторые файловые системы предоставляют такие возможности как, например,
разграничение доступа к файлам, шифрование файлов, кэшировние диска и отображение файла в память.
Кэширование обеспечивает ускоренный доступ к часто используемым данным.
При запросе данных система сначала ищет их в буфере (КЭШе), располагающемся на носителе с более высокой скоростью доступа. Если требуемые данные не найдены в буфере, они читаются с диска и заносятся в буфер. По мере наполнения буфера из него удаляются редко используемые данные.
Отображение файла в память заключается в создании образа файла,
организованного как память, т.е. представляющего собой непрерывную последовательность байтов. Это упрощает доступ к произвольному участку файла и в целом повышает скорость выполнения основных операций с данными.
компьютер |
| пользователь | |
физическая | файловая система | логическая | |
организация | организация | ||
+ОС | |||
данных | данных | ||
|
Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API1
(интерфейс программирования приложений) для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том,
каким образом расположена информация в конкретном файле, также как и на каком физическом типе носителя (CD, жестком диске, магнитной ленте или блоке флэшпамяти)
он записан. Все, что знает программа — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жестком диске).
С точки зрения ОС весь диск представляет собой набор кластеров размером от 512
байт и выше. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги
(реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.
1 Интерфейс́ программи́рования приложений́ (англ. Application Programming Interface, API; по-
русски произносят [а́пи]) — набор стандартных библиотечных методов, который программист может использовать для доступа к функциональности другой программы. Например, практически все операционные системы (Unix, Windows, MacOS, и т. д.) имеют некоторый API, поэтому программисты могут создавать приложения согласованные с этой операционной системой. Несмотря на то, что API созданы для программистов, в конечном счёте они полезны для пользователей, потому как гарантируют, что все программы использующие общий API будут иметь похожий пользовательский интерфейс, а это способствует более лёгкому пониманию новых программ.
Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные и сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удаленном компьютере.
Классификация файловых систем
По предназначению файловые системы можно классифицировать на следующие категории:
для носителей с произвольным доступом (например, жесткий диск): FAT32, HPFS, EXT2 и др. В последнее время широкое распространение получили журналируемые файловые системы, такие как EXT3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS и др.
для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты):
QIC и др.
для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, ISO9690, HFS, UDF и др.
виртуальные файловые системы: AEFS и др.
сетевые файловые системы: NFS, SMBFS, SSHFS, GmailFS и др.
FAT (от англ. File Allocation Table — «таблица размещения файлов»)— файловая система, используемая в операционных системах DOS и Windows. FAT предусматривает несколько специальных областей на диске, которые создаются в процессе форматирования.
Форматирование происходит в два этапа: физическое форматирование = разметка поверхностьдорожкасектор; логическое форматирование = служебная зона(5%) + зона данных (в ней размечаются кластеры). При форматировании в FAT32 в служебной зоне создаются:
1.FATтаблица размещения файлов и ее копия,
2.Корневой каталог, содержащий нескольких полей с информацией о файле-
имя файла, расширение, размер, атрибуты, время и дата последней модификации, начальный кластер,
3. Загрузочная область.
Имя файла | расширение | размер | дата и время | нач. кластер |
|
|
|
|
|
Документ1 | doc | 1,2 Мб | 14.11.07 14:00 | 2 |
|
|
|
|
|
Структура FAT:
0- кластер можно занимать,
EOFend of file,
3, 4,..- ссылки на номера кластеров, где продолжение файла.
Структура каталога:
Когда программа отправляет к ОС запрос на чтение файла, ОС просматривает запись в каталоге, соответствующую этому файлу, чтобы прочитать какой кластер файла является первым, затем
№ кластера | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ………. | 100 | ……. | обращается | к | FAT | и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
Ячейка таблицы | 3 | 4 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | EOF | 0 | восстанавливает всю цепочку | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| кластеров для данного файла. | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
Недостатки — уязвимость FAT. Ведь при малейшей ошибке в файловой системе под угрозой оказывается весь массив накопленной информации, без FAT жесткий диск превращается лишь в хранилище хаотично разбросанных кластеров, извлечь из которого что-то ценное будет уже невозможно. Именно поэтому в современных компьютерах на жестком диске сохраняется вторая, дополнительная копия FAT, с помощью которой можно «вылечить» основную в случае сбоя.
Вот лишь некоторые из «болезней», которым подвержена файловая система жесткого диска:
Фрагментация. С течением времени разбросанность файлов на диске достигает такой степени, что скорость работы может ощутимо снизиться. Еще бы — ведь если каждый файл компьютеру придется собирать по всему жесткому диску, никакие скоростные характеристики последнего не компенсируют задержки… Вот почему через каждый месяц-другой пользователю рекомендуется производить дефрагментацию диска с помощью специальных программ — например, Speed Disk из комплекта Norton Utilities.
При дефрагментации расположение файлов и папок на диске упорядочивается, а часто, за счет более компактного и экономичного их размещения, еще и экономится толика дискового пространства.
Потерянные кластеры. Неприкаянные ошметки информации, которые не относятся ни к одному файлу. Как правило, возникают в случае сбоя или «зависания» компьютера. Этот мусор лучше удалить с помощью программы проверки диска — например, Norton Disk Doctor.
Ошибочные сообщения о размере остатка свободного места. Вследствие ошибки в
FAT компьютер вдруг обнаруживает в своем меньше свободного места, чем хотелось бы.
Причины и способы устранения — те же.
В различных операционных системах применяются различные версии файловой системы, отличающиеся как минимальным размером кластера (от сотен байт до нескольких килобайт), так и способом размещения файлов на жестком диске. Например,
в Windows 98/ME используется файловая система FAT32, которая в основном и подвержена упомянутым выше болячкам, семейство же Windows NT/2000/XP использует более стабильную и надежную систему NTFS (которая, правда, за счет надежности работает значительно медленнее).
Существует три версии FAT — FAT12, FAT16 и FAT32. Они отличаются количеством бит, отведённых для хранения номера кластера. FAT12 применяется в основном для дискет, FAT16 — для дисков малого объёма.
FAT32 (от англ. File Allocation Table — «таблица размещения файлов») — это файловая система, разработанная компанией Майкрософт, разновидность FAT. FAT32
использует 32-разрядную адресацию кластеров.
Максимально возможный размер файла для тома FAT32 — 4 ГБ – 1 байт (232–1
байт). FAT32 не поддерживает установку разрешений на доступ к файлам и папкам и некоторые другие функции современных файловых систем. Все эти причины привели к тому, что сейчас наблюдается тенденция отказа от FAT32 в пользу более современной файловой системы NTFS.
NTFS (от англ. New Technology File System — «файловая система новой технологии») — стандартная файловая система для семейства операционных систем
Microsoft Windows NT (Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003).
Файловая система NTFS обеспечивает такое сочетание производительности,
надежности и эффективности, которое невозможно получить с помощью FAT. Основными целями разработки NTFS являлись обеспечение скоростного выполнения стандартных операций над файлами, таких как чтение, запись, поиск, и предоставления дополнительных возможностей, включая восстановление поврежденной файловой системы на чрезвычайно больших дисках.
Master File Table (MFT — главная таблица файлов)
Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры — блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров — от 512 байт до 64 Кбайт, неким стандартом же считается кластер размером 4
Кбайт. Каждый элемент NTFS представляет собой файл — даже служебная информация.
Самый главный файл на NTFS называется MFT, или Master File Table — общая таблица файлов.
Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT зону — пространство, в которое растет метафайл MFT. Запись каких-либо данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой — это делается для
Файловые системы NTFS, FAT, FAT32 и exFAT, в чём отличие?
Что представляют собой файловые системы «FAT», «FAT32», «exFAT» и «NTFS»
Операционная система «Windows», как самый массовый представитель систем управления компьютерными устройствами в мире, настроена на взаимодействие с различными файловыми системами («NTFS» и «FAT»), но «NTFS» поддерживает большие размеры файлов и томов и обеспечивает более эффективную организацию данных, по сравнению с другими вариантами файловых систем.
И несмотря на общие цели, файловые системы «NTFS» и «FAT» различаются методами организации и хранения данных на диске, а также указанием типов атрибутов, прикрепленных к файлам. И далее мы представим непосредственное описание конкретных файловых систем.
Файловая система «FAT»
Сокращенная аббревиатура «FAT» расшифровывается как «таблица размещения файлов». Это простая классическая архитектура файловой системы, изначально предназначенная для небольших дисков и простых структур папок. Иными словами, файловая система «FAT» представляет собой групповой метод организации, в котором таблица размещения файлов выделена в отдельную логическую область и находится в начале тома. Для исключения непреднамеренных или случайных ошибок, способных повлиять на корректное отображение таблицы, система, в целях безопасности, хранит копию массива индексных указателей.
Файловая система «FAT32»
«FAT32» является фактическим стандартом, пришедшим на смену более ранним версиям файловой системы «FAT», «FAT12» и «FAT16», и изначально устанавливается на большинстве видов сменных носителей по умолчанию. Пространство «FAT32» логически разделено на три сопредельные области: зарезервированную область для служебных структур, табличную форму указателей и непосредственную зону записи содержимого файлов. Файловая система позволяет использовать накопители на ее основе не только на современных моделях компьютеров, но и в устаревших устройствах и консолях, снабженных разъемом «USB».
Тем не менее, стандарт «FAT32» имеет определенные системные ограничения. Размер отдельных файлов на диске с файловой системой «FAT32» не может превышать четыре гигабайта. Кроме того, весь раздел «FAT32» должен быть менее восьми терабайт. По совокупности ограничений, формат «FAT32» считается подходящим для «USB-накопителей» или внешних носителей информации. Для внутреннего накопителя, особенно при желании установить новейшую версию операционной системы «Windows 10», отсутствие отдельных привилегий прикладного уровня в «FAT32» будет серьезным препятствием, и потребует наличия более продвинутой версии файловой системы.
Файловая система «exFAT»
«exFAT» — это сокращенное обозначение от полного английского названия «Extended File Allocation Table» («расширенная таблица размещения файлов»). Стандарт является обновленной версией файловой системы «FAT32», созданный корпорацией «Microsoft». Основными параметрами система «exFAT» чрезвычайно похожа на «FAT32». Но главным отличием является устранение ограничений, присутствующих в файловой системе «FAT32», что позволяет пользователям хранить файлы намного большего размера, чем четыре гигабайта.
Также в файловой системе «exFAT» значительно снижено число перезаписей секторов, ответственных за непосредственное хранение информации, что особенно важно для флэш-накопителей, ввиду необратимого изнашивания ячеек после определённого количества операций записи, и улучшен механизм распределения свободного места.
Файловая система «NTFS»
«NTFS» («файловая система новой технологии») была в основном создана с целью устранения ограничений и недостатков файловых систем «FAT», улучшения производительности, надёжности и эффективности использования дискового пространства, а также создания надежного механизма защиты и хранения информации. Файловая система «NTFS» хранит информацию о файлах в главной файловой таблице «Master File Table» («MFT»), осуществляет разграничение доступа к данным для различных пользователей, предотвращает несанкционированный доступ к содержимому файла, применяя систему шифрования под названием «Encryption File System», которая использует защитный метод «прозрачного шифрования» данных.
Помимо вышесказанного, в файловой системе «NTFS» добавлена способность, отсутствующая в характеристиках файловой системы «FAT», открывать файлы, в названиях которых не используются английские буквы, позволяя использовать любые символы стандарта кодирования юникода «UTF». Таким образом, ограничения использования в названиях символов любых сложных языков, например, хинди или корейский, отсутствует.
Разница между файловыми системами «NTFS», «FAT», «FAT32» и «exFAT»
Файловая система «FAT» создавалась первоначально для накопителей незначительного объема и способна поддерживать граничные размеры файлов до четырех гигабайт, в то время как в системе «NTFS» допустимый предел размера увеличен до шестнадцати терабайт. Далее подробнее представлены другие отличия:
«NTFS»
- Поддержка файлов и дисков значительных размеров, на порядок превышающие остальные файловые системы.
- Позволяет использовать расширенные имена файлов, включая поддержку множества сложных языков.
- Падение работоспособности системы при запуске приложения проверки жёсткого диска или внешнего накопителя на ошибки файловой системы «chkdsk».
- Стандартное приложение обслуживания системы «chkdsk» печально известно своей медлительностью.
- Повышен уровень безопасности благодаря внедрению метода шифрования файлов.
- Значительно быстрее на дисках объемом менее сорока гигабайт.
- Меньшие файловые кластеры.
- Поддержка сжатия на уровне файловой системы для файлов, каталогов и дисков для уменьшения дискового пространства.
- Пользовательские разрешения для файлов и папок.
- Копии файлов «отменяются», если прерванный кластер очищен.
- Небольшие файлы хранятся в главной таблице файлов в начале диска.
«FAT»
- Не совместим с последней версией операционной системы «Windows».
- Поддержка дисков от тридцати двух мегабайт до двух терабайт.
- Более сильные преимущества и результативные особенности инструментов для восстановления.
- Поддерживает быструю проверку работоспособности диска.
- Простой способ размещения операционной системы и быстрый алгоритм чтения файлов.
- Быстрее функционирует на дисках объемом менее десяти гигабайт.
- Цепочки кластеров, содержащие данные из прерванных копий, помечаются как поврежденные.
- Таблица основных файлов отделена от других файлов.
«FAT 32»
- Отсутствуют функции безопасности, которые реализованы в более современной файловой системе «NTFS».
- Не удается установить новейшие версии операционной системы «Windows» (поскольку файл имеет большой размер и может быть установлен только на диски, отформатированные в системе «NTFS»).
«exFAT»
- Доступ к дискам с файловой системой «exFAT» в операционной системе «Linux» можно получить только после установки соответствующего программного обеспечения.
- Работает со всеми версиями операционной системы «Windows» и современными версиями системы «Mac OS X».
Заключение
Для хранения, передачи и распространения цифровой информации в обязательном порядке используются различные виды внутренних или внешних запоминающих устройств, каждый из которых оснащен файловой системой. Разнообразные виды дисковых хранилищ, одномоментно задействованных для хранения информации и использующих различные вариации стандартов файловых систем, не ограничивается единственным экземпляром, и могут иметь разные характеристики.
В зависимости от предъявляемых к накопителям требованиям, пользователи могут, на основании представленного сравнительного обзора, разобраться в особенностях отдельных файловых систем и самостоятельно выбрать наиболее удачную версию для каждого конкретного устройства. По своему усмотрению пользователи могут оставить без изменений, установленную первоначально, файловую систему, при использовании носителя информации на широком круге различных компьютерных устройств, или обновить ее до максимально выгодной файловой системы «NTFS» при необходимости статичного использования запоминающего дискового накопителя, например, в качестве основы для установки новейшей версии операционной системы «Windows 10».
Полную версию статьи со всеми дополнительными видео уроками читайте в нашем блоге…
Что такое файловая система | Интернет и компьютер
Файловая система это способ организации хранения данных на носителях информации. Также файловая система определяет длину имени файлов, максимальный размер файла и раздела, атрибуты файлов.
В данной статье мы расскажем о что такое файловые системы.
Задачи, которые должна решать файловая система:
- именование файлов.
- программный интерфейс для работы пользовательских программ.
- защита данных от сбоев питания и аппаратных и программных ошибок.
- хранение параметров файлов.
Современные файловые системы можно разделить на несколько групп, согласно их предназначению:
- Файловые системы для носителей информации с произвольным доступом (для жестких дисков, флеш накопителей): FAT32, HPFS, ext2 и многие другие.
- Файловые системы для носителей информации с последовательным доступом (магнитные ленты): QIC и др.
- Файловые системы для оптических дисков: ISO9660, HFS, UDF и др.
- Виртуальные файловые системы: AEFS и др.
- Сетевые файловые системы: NFS, SSHFS, CIFS, GmailFS и др.
- Файловые системы предназначенные исключительно для флеш-памяти: YAFFS, exFAT, ExtremeFFS.
Популярные файловые системы:
FAT – файловая система разработанная Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом в 70-х годах прошлого века. Благодаря своей простоте используется в флеш-накопителях до сих пор. Существет три версии файловой системы FAT: FAT12, FAT16 и FAT32. Эти версии файловой системы FAT отличаются разрядностью записей (количеством бит, которые отведены под хранение номера кластера). То есть, чем больше разрядность, тем больше объем диска, с которым может работать файловая система FAT. Так, для FAT32 максимальный размер диска составляет 127 гигабайт.
NTFS – файловая система нового поколения от компании Microsoft. Данная файловая система используется для всех операционных систем Microsoft Windows NT. Впервые NTFS вышла в свет в 1993 году, вместе с операционной системой Windows NT 3.1. По сравнению с FAT, файловая система NTFS получила большое количество улучшений. Так, практически исчезло ограничение на максимальный размер файла и диска. Кроме этого появилась поддержка жестких ссылок, шифрования и сжатия.
ext – файловая система, разработанная специально под операционные системы на ядре Linux. Разработка была впервые представлена в 1992 году. Сейчас существует несколько версий данной файловой системы: ext, ext2, ext3, ext3cow и ext4. Файловая система ext4 на данный момент является самой новой и актуальной версией ext, именно эта версия используется большинством современных дистрибутивов Linux.
ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ: LINUX, APPLE, WINDOWS
Что такое файловая система
Что такое файловая система и как узнать, что работает на ваших дисках
Что такое файловая система и почему они важны? Узнайте о различиях между FAT32, NTFS, HPS +, EXT и другими.
Когда вы форматируете жесткий диск или флэш-накопитель, вы готовите их к использованию в качестве носителя информации в операционной системе. Во время этого процесса настраивается файловая система, и вся информация, ранее сохраненная на диске, удаляется.
Возможно, вы раньше слышали о компьютерных файловых системах, таких как FAT или NTFS, но знаете ли вы, что они делают и какие из них вы используете? В этой статье объясняется, как они работают и в чем их отличия. Я также покажу вам, как узнать, какие файловые системы работают на ваших дисках.
Что такое файловая система компьютера?
Жесткие диски разделены на сектора размером около 512 байт каждый.Секторы, в свою очередь, группируются в кластеры. Кластеры, также известные как единицы распределения, имеют определенный размер от 512 байт до 64 килобайт, поэтому обычно они содержат несколько секторов. Кластер представляет собой непрерывный блок пространства на диске.
Операционные системы полагаются на файловую систему для организации кластерного пространства хранения.Файловая система поддерживает базу данных, в которой записывается состояние каждого кластера. По сути, файловая система показывает операционную систему, в каком кластере (ах) хранится файл и где доступно пространство для хранения новых данных.
О каких файловых системах мне следует знать?
Преобладающими файловыми системами Windows являются FAT (таблица размещения файлов), FAT32 и NTFS (файловая система новой технологии).
Вкратце, NTFS поддерживает размер файла более 4 ГБ, разделы могут быть больше 32 ГБ, она лучше управляет доступным пространством, чем FAT или FAT32, и, таким образом, вызывает меньшую фрагментацию, а также имеет ряд функций, связанных с безопасностью, включая: шифрование файлов на лету.
По сравнению с NTFS файловые системы FAT занимают меньше места, они выполняют меньше операций записи на диск, что делает их быстрее и лучше подходит для небольших флэш-накопителей, а также они кроссплатформенные.Самыми большими недостатками FAT и FAT32 являются ограничение на размер раздела 32 ГБ и размер файла 2 ГБ или 4 ГБ соответственно.
Новой файловой системой, которая преимущественно используется для флеш-накопителей, является exFAT (Extended File Allocation Table), также известная как FAT64.Как и NTFS, он поддерживает файлы размером более 4 ГБ, разделы размером более 32 ГБ, а управление файлами позволяет избежать фрагментации. В то же время он быстрый и оптимизирован для мобильного личного хранения и обработки медиафайлов.
Какие операционные системы могут обрабатывать эти файловые системы?
Хотя FAT и FAT32 распознаются почти всеми операционными системами, форматирование диска с использованием NTFS было верным способом сделать устройство непригодным для использования вне Windows.Между тем, чтение / запись NTFS изначально поддерживается большинством дистрибутивов Linux. Доступен хакерский метод для включения чтения / записи NTFS в Mac OS X версии 10.6, однако он кажется нестабильным, поэтому рекомендуется использовать MacFuse. exFAT, с другой стороны, требует драйверов как для Windows XP, так и для Linux, хотя он поддерживается в последних версиях Windows Vista (SP1), Windows 7 и Mac OS X.
Почему важен размер кластера?
Если вы когда-либо форматировали диск, вы знаете, что можете выбрать размер единицы распределения, также известный как размер кластера.
В зависимости от размера кластера (от 512 байт до 64 килобайт) один файл может храниться в одном или нескольких сотнях или тысячах кластеров.Когда файл меньше, чем фактический размер кластера, оставшееся пространство теряется, явление, известное как потеря или нехватка пространства. Таким образом, большой размер кластера приведет к появлению большого количества свободного места, если на этом диске хранится много небольших файлов. С другой стороны, выбор небольшого размера кластера означает, что большие файлы разбиваются на множество мелких частей. Это, в свою очередь, может замедлить работу привода, поскольку для чтения соответствующего файла требуется больше времени. Другими словами, разумно выбирайте размер кластера.
Как я могу узнать, как отформатирован мой диск?
Файловая система указана в свойствах диска.Перейдите в> Компьютер , щелкните правой кнопкой мыши диск, который хотите проверить, и выберите в меню> Свойства . Вкладка> Общие показывает> Файловая система .
Чтобы узнать размер кластера диска NTFS, используйте сочетание клавиш> [WINDOWS] + [R] , и откроется окно «Выполнить».Убедитесь, что вы запускаете задачу с правами администратора. Введите> cmd в текстовую строку и щелкните> OK . Затем выполните команду> fsutil fsinfo ntfsinfo [буква диска] и нажмите> Введите .
В Windows XP и Windows 7 вы также можете просматривать и изменять размер кластера с помощью сторонних приложений, таких как Easeus Partition Master.
Если вам понравилась эта статья, возможно, вас заинтересуют:
Какую файловую систему вы предпочитаете на своих устройствах хранения и почему? У вас когда-нибудь возникали проблемы с использованием NTFS, и как вы могли их исправить?
Изображение предоставлено: ionuticlanzan, iQoncept
5 лучших приложений для здоровья для iPhone, которые стоит подключить к Apple HealthПодключите эти приложения для iOS к Apple Health, чтобы отслеживать ценную информацию о здоровье в одном месте.
Об авторе Тина Зибер (Опубликовано 834 статей)Получив докторскую степень, Тина начала писать о потребительских технологиях в 2006 году и никогда не останавливалась.Теперь также редактор и специалист по оптимизации, вы можете найти ее в Твиттере или прогуляться по близлежащей тропе.
Больше От Тины ЗиберПодпишитесь на нашу рассылку новостей
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!
Еще один шаг…!
Подтвердите свой адрес электронной почты в только что отправленном вам электронном письме.
Обзор сетевой файловой системы| Документы Microsoft
- 6 минут на чтение
В этой статье
Применимо к: Windows Server 2016, Windows Server 2012 R2, Windows Server 2012
В этом разделе описывается служба роли сетевой файловой системы и функции, включенные в роль сервера файловых служб и служб хранилища в Windows Server.Сетевая файловая система (NFS) предоставляет решение для совместного использования файлов для предприятий с разнородными средами, включающими компьютеры с Windows и не Windows.
Описание функции
Используя протокол NFS, вы можете передавать файлы между компьютерами под управлением Windows и других операционных систем, отличных от Windows, таких как Linux или UNIX.
NFS в Windows Server включает сервер для NFS и клиент для NFS. Компьютер под управлением Windows Server может использовать сервер для NFS в качестве файлового сервера NFS для других клиентских компьютеров, отличных от Windows.Клиент для NFS позволяет компьютеру под управлением Windows под управлением Windows Server получать доступ к файлам, хранящимся на сервере NFS, отличном от Windows.
Windows и Windows Server версии
Windows поддерживает несколько версий клиента и сервера NFS в зависимости от версии и семейства операционной системы.
| Операционные системы | Версии сервера NFS | Версии клиента NFS |
|---|---|---|
| Windows 7, Windows 8.1, Windows 10 | НЕТ | NFSv2, NFSv3 |
| Windows Server 2008, Windows Server 2008 R2 | NFSv2, NFSv3 | NFSv2, NFSv3 |
| Windows Server 2012, Windows Server 2012 R2, Windows Server 2016, Windows Server 2019 | NFSv2, NFSv3, NFSv4.1 | NFSv2, NFSv3 |
Практическое применение
Вот несколько способов использования NFS:
- Используйте файловый сервер Windows NFS для обеспечения многопротокольного доступа к одному и тому же файловому ресурсу по протоколам SMB и NFS от многоплатформенных клиентов.
- Разверните файловый сервер Windows NFS в среде операционной системы, преимущественно отличной от Windows, чтобы обеспечить доступ клиентских компьютеров, отличных от Windows, к общим папкам NFS.
- Перенос приложений из одной операционной системы в другую, сохраняя данные в общих файловых ресурсах, доступных через протоколы SMB и NFS.
Новый и измененный функционал
Новые и измененные функции в сетевой файловой системе включают поддержку NFS версии 4.1, а также улучшенные возможности развертывания и управления. Для получения информации о новых или измененных функциях Windows Server 2012, просмотрите следующую таблицу:
NFS версии 4.1
NFS версии 4.1 реализует все необходимые аспекты, помимо некоторых дополнительных аспектов, RFC 5661:
- Псевдо файловая система , файловая система, которая разделяет физическое и логическое пространство имен и совместима с NFS версии 3 и NFS версии 2.Псевдоним предоставляется для экспортированной файловой системы, которая является частью псевдофайловой системы.
- Составные МПК объединяют соответствующие операции и уменьшают болтовню.
- Сеансы и группирование сеансов обеспечивает только одну семантику и обеспечивает непрерывную доступность и лучшую производительность при использовании нескольких сетей между клиентами NFS 4.1 и сервером NFS.
Инфраструктура NFS
Усовершенствования общей инфраструктуры NFS в Windows Server 2012 подробно описаны ниже:
- Транспортная инфраструктура удаленного вызова процедур (RPC) / внешнего представления данных (XDR) , работающая на сетевом протоколе WinSock, доступна как для сервера для NFS, так и для клиента для NFS.Он заменяет интерфейс транспортного устройства (TDI), предлагает лучшую поддержку и обеспечивает лучшую масштабируемость и масштабирование на стороне приема (RSS).
- Мультиплексор портов RPC Функция совместима с межсетевым экраном (меньше портов для управления) и упрощает развертывание NFS.
- Автоматически настраиваемые кэши и пулы потоков — это динамические возможности управления ресурсами новой инфраструктуры RPC / XDR, которые автоматически настраивают кеши и пулы потоков в зависимости от рабочей нагрузки. Это полностью устраняет необходимость в догадках при настройке параметров, обеспечивая оптимальную производительность сразу после развертывания NFS.
- Новая реализация конфиденциальности Kerberos и параметры проверки подлинности с добавлением поддержки конфиденциальности Kerberos (Krb5p) наряду с существующими параметрами проверки подлинности krb5 и krb5i.
- Модуль Windows PowerShell для сопоставления идентификаторов Командлеты упрощают управление сопоставлением идентификаторов, настройку служб Active Directory облегченного доступа к каталогам (AD LDS) и настройку паролей UNIX и Linux и плоских файлов.
- Точка подключения тома позволяет получить доступ к томам, подключенным к общему ресурсу NFS, с помощью NFS версии 4.1.
- Мультиплексирование портов Функция поддерживает мультиплексор портов RPC (порт 2049), который совместим с межсетевым экраном и упрощает развертывание NFS.
Постоянная доступность NFS версии 3
КлиентыNFS версии 3 могут иметь быстрое и прозрачное запланированное аварийное переключение с большей доступностью и сокращенным временем простоя. Процесс аварийного переключения выполняется быстрее для клиентов NFS версии 3, потому что:
- Инфраструктура кластеризации теперь позволяет использовать один ресурс на сетевое имя вместо одного ресурса на общую папку, что значительно сокращает время переключения ресурсов при отказе.
- Пути отработки отказа на сервере NFS настроены для повышения производительности.
- Регистрация подстановочных знаков на сервере NFS больше не требуется, а отработка отказа более точно настроена. Уведомления монитора состояния сети
- (NSM) отправляются после процесса переключения при отказе, и клиентам больше не нужно ждать тайм-аутов TCP для повторного подключения к серверу, на котором произошел отказ.
Обратите внимание, что сервер для NFS поддерживает прозрачное аварийное переключение только при запуске вручную, обычно во время планового обслуживания.Если происходит незапланированное переключение на другой ресурс, клиенты NFS теряют свои соединения. Сервер для NFS также не имеет интеграции с фильтром Resume Key. Это означает, что если локальное приложение или сеанс SMB попытается получить доступ к тому же файлу, к которому обращается клиент NFS сразу после запланированного аварийного переключения, клиент NFS может потерять свои соединения (прозрачное аварийное переключение не будет успешным).
Улучшения развертывания и управляемости
Развертывание и управление NFS улучшены по следующим направлениям:
- Более сорока новых командлетов Windows PowerShell упрощают настройку общих файловых ресурсов NFS и управление ими.Дополнительные сведения см. В разделе Командлеты NFS в Windows PowerShell.
- Сопоставление удостоверений улучшено с помощью локального хранилища сопоставлений плоских файлов и новых командлетов Windows PowerShell для настройки сопоставления удостоверений.
- Графический пользовательский интерфейс диспетчера сервера проще в использовании.
- Для упрощения управления доступен новый поставщик WMI версии 2.
- Мультиплексор портов RPC (порт 2049) совместим с межсетевым экраном и упрощает развертывание NFS.
Информация о диспетчере сервера
В диспетчере серверов — или в более новой версии Windows Admin Center — используйте мастер добавления ролей и компонентов, чтобы добавить сервер для службы роли NFS (под ролью файлов и служб iSCSI).Общие сведения об установке компонентов см. В разделе Установка и удаление ролей, служб ролей или компонентов. Инструменты «Сервер для NFS» включают оснастку MMC «Службы для сетевой файловой системы» для управления компонентами «Сервер для NFS» и «Клиент для NFS». С помощью оснастки можно управлять компонентами Сервер для NFS, установленными на компьютере. Сервер для NFS также содержит несколько инструментов администрирования из командной строки Windows:
- Mount подключает удаленный общий ресурс NFS (также известный как экспорт) локально и сопоставляет его с буквой локального диска на клиентском компьютере Windows.
- Nfsadmin управляет параметрами конфигурации Сервера для NFS и Клиента для компонентов NFS.
- Nfsshare настраивает параметры общего доступа NFS для папок, которые используются совместно с сервером для NFS.
- Nfsstat отображает или сбрасывает статистику вызовов, полученных сервером для NFS.
- Showmount отображает подключенные файловые системы, экспортированные Сервером для NFS.
- Umount удаляет диски, подключенные к NFS.
NFS в Windows Server 2012 представляет модуль NFS для Windows PowerShell с несколькими новыми командлетами специально для NFS.Эти командлеты обеспечивают простой способ автоматизации задач управления NFS. Дополнительные сведения см. В разделе Командлеты NFS в Windows PowerShell.
Дополнительная информация
В следующей таблице приведены дополнительные ресурсы для оценки NFS.
|
|