Что такое файловая система диска, для чего нужна и какая бывает

Чтобы ответить на вопрос — что такое файловая система, нужно разобраться с тем, каким образом информация хранится на компьютере.

Думаю, что не для кого не является секретом, что вся информация на компьютере хранится в виде файлов. Фильмы, музыка и любые другие документы, с которыми мы работаем — все это файлы, размещенные на жестком диске компьютера. Упорядочиванием и обработкой файлов занимается как раз и занимается файловая система.

Когда нам необходимо совершить какое-либо действие над файлом, например, открыть его или сохранить, Windows обращается с соответствующим запросом к файловой системе, которая и выполняет все необходимые действия.

Возможно, вы слышали понятие «форматирование диска». Это понятие напрямую связано с файловой системой. При форматировании происходит разметка диска, то есть создается файловая система.

Если вы приобрели новый жесткий диск, то не сможете на него записать информацию без предварительного его форматирования. На новом жестком диске нет файловой системы и по этой причине просто нет возможности записать на него информацию.

Теперь давайте разберемся с тем, что же такое файловая система.

Условно ее можно представить в виде таблицы. То есть жесткий диск компьютера при форматировании размечается на ячейки, которые называют кластерами. Каждый кластер занимает определенное дисковое пространство. Когда мы записываем информацию в виде файла на диск, то такой файл помещается в определенный кластер. Если размер файла больше, нежели размер кластера, то часть файла помещается в соседний свободный кластер и так далее.

Пользователи об этой особенности файловой системы даже и не подозревают, потому что файловая система самостоятельно разбивает (фрагментирует) файлы на части при его записи и, соответственно, собирает файл по частям, при его открытии.

На данный момент наибольшее распространение получила файловая система NTFS. Ее предшественница, файловая система FAT32, постепенно сдает свои позиции и все меньше используется.

Нет никакой необходимости знать разницу между файловыми системами NTFS и FAT32. Та же файловая система NTFS имеет несколько разновидностей и простому пользователю не имеет смысла вникать в эти тонкости. Достаточно знать, что при установке Windows XP, Windows 7 или Windows 8 следует форматировать системный диск именно в файловую систему NTFS.

Более подробно о том, что такое файловая система, а также о процессе форматирования дисков, смотрите в видеоролике:

Файловая система: что это такое и зачем она нужна накопителям

Каждый пользователь, форматируя флешку или накопитель замечал строку «файловая система» с возможностью выбора одного из предложенных вариантов. Современные системы самостоятельно определяют тип накопителя и выбирают оптимальный вариант. Но в некоторых случаях эти настройки приходится вносить вручную.

Чем отличаются файловые системы и для чего они нужны разберем в этой статье.

Что такое ФС?

Файловая система – это инструмент, позволяющий операционной системе и программам обращаться к нужным файлам и работать с ними. При этом программы оперируют только названием файла, его размером и датой созданий. Все остальные функции по поиску необходимого файла в хранилище и работе с ним берет на себя файловая система накопителя.

Основные функции файловой системы:

• Фрагментация файлов и их распределение на носителе.
• Поиск файла при запросе программ.
• Участие в создании, чтении и удалении файлов.
• Работа с атрибутами файлов: изменение названия, размера, времени последнего изменения, доступ к файлу и многое другое.
• Каталогизация и организация файлов.
• Защита файлов от несанкционированного доступа и сбоев системы.
• Определение права доступа к файлам.
• Восстановление информации в случае сбоев.

Таким образом, файловая система устанавливает правила эксплуатации и организацию данных на накопителе, и тем самым экономит ресурсы операционной системы и рабочих программ. К тому же наличие файловой системы позволяет использовать накопитель на разных компьютерах без каких-либо предварительных настроек и оптимизации.

Файловых систем довольно много. Но рядовым пользователям с операционной системой Windows на десктопном ПК знакомы только две. О них и поговорим подробнее.

FAT32

FAT – одна из старейших файловых систем, которая была разработана еще в 1977 году программистами компании Microsoft для гибких дисков.

За период эксплуатации выпускалось несколько версий, которые отличались от предыдущих объемами томов и файлов, которыми способны оперировать.

Современная версия FAT32 вышла в 1995 году. Она может работать с томами размером до 32 ГБ и файлами размером до 4 ГБ. При этом система не работает с накопителями объемом более 8 Тб. Поэтому сегодня FAT32 используется в основном только на флешках, картах памяти фотоаппаратов и музыкальных плееров.

Структура накопителя с FAT32 имеет три области:

• Служебный сектор, который зарезервирован системой.
• Таблица указателей для поиска файлов.
• Область записи данных.

Благодаря отсутствию шифрования, современных систем защиты информации и журнала данных, накопители с файловой системой FAT32 могут работать быстрее, но только с единичными файлами. Работа с массивом небольших файлов может затянуться надолго. Причиной является иерархическая структура, которая подразумевает многоуровневый доступ к файлам, в отличие от бинарного дерева, где доступ к файлам открывается напрямую, независимо от других.

Однако несмотря на очевидные недостатки, система все еще востребована, и даже предоставляет некоторые преимущества:

• Накопители меньше изнашиваются, благодаря отсутствию журнала.
• Флешки с FAT32 распространены в рабочей среде. На них удобно переносить документы, фотографии, небольшие видеоролики, презентации.
• Флешки с FAT32 используются в качестве установочных.

NTFS

NTFS, или новая технология файловой системы была создана, чтоб устранить недостатки FAT32.

Структура системы хранения данных имеет вид бинарного дерева. В отличие от иерархической, как у FAT32, доступ к информации осуществляется по запросу, а поиск ведется по названию файла. При этом система имеет каталог, отсортированный по названиям. Массив делится на 2 части и отсекается та, в которой данного файла не будет, оставшаяся часть также делиться на 2, и так далее до тех пор, пока не будет найден нужный файл.

Особенности файловой системы NTFS:

• Имена файлов размером до 255 символов.
• Журналирование – действия с файлами выполняются полностью, или не совершается вовсе. Например, если во время копирования файлов отключается питание, то при включении по журналу система проверит, какие файлы были скопированы полностью, а результаты незавершенных процессов удаляются.
• Использование шифрования для защиты данных.

В отличие от предыдущей файловой системы, NTFS может работать с томами объемом 8 ПБ (1 петабайт – 1015 байт), и оперировать более чем 4 миллиардами файлов.

Таким образом NTFS – современное решение для пользовательского сегмента, позволяющее работать с твердотельными накопителями и жесткими дисками большого объема, имеющими несколько разделов.

Какие еще бывают файловые системы?

На мобильных устройствах с ОС Android используется файловая система ext2/ext4, но только в установленном накопителе. Съемные карты памяти работают на системе FAT32.

Файловая система exFAT – модификация FAT32, отличающаяся возможностью работы с файлами размером более 4 ГБ и имеющая более динамичную систему поиска. Ее использование ограничено лицензионным соглашением.

ReFS – новейшая разработка Microsoft для ОС Windows 8 и Windows 10 Enterprise и Pro для рабочих станций. Возможность создания тома ReFS удалена в Windows 10 Fall Creators Update 2017. Файловая система ReFS отличается высокой степенью надежности хранения файлов и легким их восстановлением в случае сбоя.

ZFS – файловая система, разработанная для систем хранения данных. Главная ее черта – отказоустойчивость. Данные с которыми ведется работа копируются в служебный сектор. Его объем должен быть равен области хранения.

Компания Apple использует собственные файловые системы HFS+ и Apple Xsan.

В дистрибутивах Linux, в зависимости от назначения устройства, используется около десятка файловых систем. Самые распространенные в пользовательском сегменте: Ext2, Ext3, Ext4.

Что такое файловая система?

– Автор: Игорь (Администратор)

В рамках данного обзора, я расскажу вам что такое файловая система, а так же про некоторые ее особенности.

Часто, когда заходит речь о компьютерах, можно услышать такой термин как «файловая система». В подобных ситуациях, многим людям интуитивно понятно, что речь идет о привычных каталогах и файлах, но вот что-то более существенное сказать может не каждый. Поэтому далее рассмотрим этот термин более подробно.

Примечание

: Данный обзор предназначен для начинающих и обычных пользователей.

 

Файловая система это

Файловая система — это метод организации, хранения и именования данных в носителях информации. При этом важно отметить, что разновидностей файловых систем существует достаточно много. Например, операционный системы Windows и Linux, по умолчанию, используют принципиально разные файловые системы.

Но, обо всем по порядку.

 

Зачем нужна файловая система?

Суть проблемы в следующем:

Первое. Жесткий диск (советую прочитать обзор, чтобы было проще понимать) это некоторое место, разбитое по секторам данных, доступных для записи и чтения. Если приводить аналогию из жизни, то это как коробки с вещами в большом здании. При этом вещи могут храниться только в коробках (секторах) и не важно полностью ли они забиты или нет.

Второе. Пользователю необходимо хранить свои данные (складывать коробки с барахлом в свободных местах здания) и, в принципе, он может самостоятельно записывать их в сектора. Однако, размеры дисков настолько велики, что нужна какая-либо система адресации (не будете же вы каждый раз проверять каждую коробку в поисках, где вы оставили свои вещи).

Третье. Система адресации должна подразумевать многоуровневую адресацию, из-за большого объема пользовательских данных. Например, каталог «вещи» с подкаталогами «одежда», «книги» и прочее. При этом внутри каждого каталога или подкаталога могут находится отдельные файлы. Например, коробка с футболками, коробка с носками, коробка с книгами и тому подобное.

Примечание: Стоит знать, что самые первые подходы подразумевали одноуровневую файловую систему. Простыми словами, в них не существовало каталогов, а были только файлы. Происходило это потому, что хранилища данных были крайне малы.

Четвертое. Каждый из файлов может занимать достаточно много места. Например, у некоторых дам гардероб может занимать более одной коробки (шкафа, комнат, хранилищ, зданий…). Поэтому необходимо, чтобы адресация в файловой системе подразумевала, что данные могут храниться фрагментами и в разных частях жесткого диска. Например, десять коробок с косметикой образуют один файл «косметика.doc», а вот физически храниться эти коробки могут в разных частях здания.

Примечание: Дополнительно советую ознакомиться с обзором что такое файл.

Все эти проблемы решает файловая система, позволяя пользователю обращаться к данным не на физическом уровне (к отдельным секторам диска), а на логическом. Иными словами, неважно как были сохранены данные файла (в одном месте диска или везде по чуть-чуть), пользователь может получить доступ к информации, задав только лишь логический путь до файла. Например, «C:\Разобрать\Фотки\Котята\Моська.jpg». Это будет означать, что нужно открыть диск «C», затем каталог «Разобрать», затем «Фотки», затем «Котята» и наконец открыть файл «Моська.jpg», считав все нужные данных из секторов жесткого диска, где бы они не располагались. Однако, делать это будет не пользователь (копаться в секторах), а файловая система.

Примечание: Стоит знать, что, привычный для пользователей Windows, разделитель каталогов и файлов символ «\» может быть иным в других операционных системах. Например, в Linux разделитель это символ «/» (обратный слеш).

 

Почему в файловых системах может быть нужна дефрагментация?

Для понимания зачем нужна дефрагментация в файловых системах, рассмотрим небольшой пример проблемы фрагментации. Допустим, жесткий диск состоит из 10 секторов с номерами от 1 до 10. Считывающая и записывающая головка этого диска в один момент времени может находится только в одном из секторов. Например, в секторе 3. Каждый сдвиг головки от сектора к сектору требует определенного времени. Например, перемещение головки из сектора 3 в сектор 4 выполняется существенно быстрее (всего 1 сдвиг), чем перемещение из сектора 3 в сектор 10 (целых 7 сдвигов). Если продолжить пример с коробками, то если коробки лежат рядом, то их легче просматривать, чем если они лежат в разных углах помещения.

Исходя из вышеописанного, логично, что гораздо выгоднее данные файлов сохранять в близкие к друг другу сектора (в порядке их следования). Например, если файл состоит из трех блоков А, Б и В (в строгой последовательности), то его выгодно расположить так: в секторе 1 данные А, в секторе 2 данные Б, а в секторе 3 данные В.

Теперь, представим, что вы записали на жесткий диск 10 файлов, размером по 1 сектору. В секторе 1 файл 1, в секторе 2 файл 2 и так далее. Затем удалим 2-й, 6-й и 10-й файл. Соответственно, 2-й, 6-й и 10-й сектор стали доступными для записи. Теперь, запишем некий файл «котег.jpg», размером 3 сектора. Его данные будут записаны во 2-й, затем в 6-й и в 10-й секторы.

Не сложно догадаться, что если вы захотите открыть файл «котег.jpg», то головке диска вначале необходимо будет сдвинуться во 2-й сектор, затем в 6-й, а затем в 10-й. По времени это займет: перемещение головки до сектора 2 + 3 операции считывания + 8 операция сдвига по секторам. Логично, что первые две части не зависят от порядка хранения информации, а вот третья часть зависит. Например, если бы сектора размещались подряд (2-3-4), то потребовалось бы не 8, а всего 2 операции сдвига по секторам.

Это и называется фрагментацией, когда отдельные части файлов хранятся в разных местах диска (а не последовательно), что приводит к снижению скорости считывания информации. Решается эта проблема путем переразмещения данных, иными словами дефрагментацией. Например, файл «котег.jpg» расположить в секторах 1,2 и 3, а остальные файлы в оставшихся секторах.

Примечание: Стоит знать, что в SSD дисках такой проблемы нет, но зато существуют иные.

 

Наиболее известные файловые системы

1. FAT (FAT12, FAT16 и FAT32). Данная файловая система является одной из простых. Вначале использовалась в простейшей операционной системе DOS, а затем в Windows. FAT12 использовалась в дискетах, а FAT16 и FAT32 для более массивных данных. Например, FAT32 можно до сих пор встретить во флешках.

Примечание: Стоит знать, что FAT32 очень быстро стала непопулярной, в связи с ростом вместимости жестких дисков. Дело в том, что, во-первых, в Windows файловая система FAT32 не поддерживает логические диски, размером более 32 Гб, а, во-вторых, максимальный размер файла в ней составляет 4Гб.

2. NTFS. Данная файловая система была создана специально для Windows. Решает проблему размеров в FAT32 (как диска, так и отдельных файлов), а так же предполагает ряд дополнительных преимуществ. Например, NTFS более устойчива к различного вида сбоям, таким как внезапное отключение питания компьютера.

3. Ext2, Ext3, Ext4. Эти файловые системы применяются в Unix / Linux семействе. При этом Ext3 это расширение Ext2, в нее добавилось журналирование записи, а Ext4 это расширение Ext3, в нее добавились оптимизация и расширенные атрибуты файлов.

4. HFS и HFS+. Обе применяются в операционных системах семейства MacOS.

Дополнительно советую ознакомиться с обзором про место на жестком диске и почему его меньше, где рассказывается о некоторых специфических особенностях, с которыми вряд ли знаком обычный пользователь.

Теперь, вы знаете что такое файловая система и некоторые ее особенности.

☕ Хотите выразить благодарность автору? Поделитесь с друзьями!

• Тройная буферизация — что это такое?
• Что такое HDMI, DVI и VGA?

Добавить комментарий / отзыв

Что такое файловая система и зачем жесткому диску нужны FAT32 и NTFS? | Жесткие диски | Блог

Форматирование флешки или системного накопителя — стандартная задача компьютерного пользователя. В современных операционных системах процесс сильно упрощен, поэтому справится даже новичок. Система самостоятельно определяет, какие настройки подходят определенному устройству и какую файловую систему выбрать при форматировании. Так, Windows форматирует системные накопители в NTFS, а флешки превращает в FAT32. Почему так происходит? Чем отличаются эти файловые системы и вообще, зачем диску нужен «формат»? 

Если говорить простым языком, то компьютерный накопитель — это подобие библиотеки, в которой хранятся тысячи книг. Библиотека может быть устроена в виде небольшого стеллажа или многоэтажной полки с лестницей, а также в виде кластеров — огромных помещений с десятками шкафов и сотнями полок. Чтобы найти в таком масштабе интересующую книгу, необходимо ориентироваться по условным опознавательным знакам, буквам или цифрам.

Например, мы посетили библиотеку в поисках произведения «Таинственный остров». По просьбе читателя библиотекарь обращается к каталогу, ищет отдел, в котором хранятся книги с названиями, начинающимися на букву «Т», затем находит шкаф, полку и место, где хранится интересующее читателя издание. Пользуясь такой системой, библиотекарь найдет книгу за считанные секунды, гораздо дольше ему придется доставать и нести ее читателю через весь зал. Аналогично работает и файловая система в накопителе.

Теперь представим, что из библиотеки вывезли все шкафы и полки, а книги теперь лежат на столах, стульях, полу и подоконниках. Произведение Жюля Верна будет практически невозможно найти среди тысяч печатных экземпляров: оно может находиться в любом месте, так как книги разбросаны в неизвестном порядке. При этом, несмотря на беспорядок, библиотека все-таки выполняет свою основную задачу — она хранит книги. Но практической пользы от этого мало: в системе хранения нарушены структура и каталогизация. То же самое происходит, если накопитель лишен какой-либо файловой системы.

Что такое файловая система

Итак, файловая система компьютерного накопителя — это способ организации и хранения файлов на винчестерах, флешках или даже в облаке. И, если диск — это массив кластеров, то файловая система — это инструкция по заполнению этих кластеров информацией.

Например, записывая фотографию на обычный винчестер, компьютер разбивает файл на части. Каждому кусочку файла соответствует ячейка на поверхности магнитной пластины диска. При этом, если любая программа обратится к нужному файлу, то ни она, ни диск не будут знать, что это за файл, где он расположен, как он называется, сколько весит и какие ячейки занимает в накопителе. Единственное, что известно программе — это имя файла, его размер и другие атрибуты, которые она передает файловой системе как условный знак для поиска этого файла в ячейках.

Чтобы понять, кто за что отвечает и кем является, рассмотрим структуру на книгах и библиотеках. Так, в цепочке «пользователь-файл» есть несколько действующих лиц, без которых работа системы невозможна:

• Накопитель — это библиотека (как здание или организация).
• Пользователь — это читатель, который пришел в библиотеку за произведением Жюля Верна.
• Файл — это книга с понятным названием (атрибутом) или другим условным опознавательным знаком, например, упомянутый выше «Таинственный остров».
• Драйвер файловой системы — это библиотекарь, который выступает в роли посредника или проводника между читателем и книгой. Или между пользователем (компьютером, операционной системой) и файлом (ячейками с информацией в микросхемах памяти или на магнитных пластинах).
• Файловая система — порядок, в соответствии с которым в библиотеке расставлены книги, а также каталог, с помощью которого специалист находит книги. Системы бывают разные: книги можно расставить по росту, цвету обложки, жанру, году выпуска или названию в алфавитном порядке. На диске файловая система отвечает за организацию файлов.

Дисковая система — это тоже библиотека. Вместо больших помещений здесь используются компактные корпуса накопителей, а в качестве полок с книгами выступают микросхемы памяти в твердотельных накопителях или магнитные пластины классических винчестеров. Система каталогизации библиотеки — это файловая система компьютера. Как и способы сортировки книг в библиотеке, компьютерные файловые системы делятся на несколько типов. Самые распространенные среди компьютеров на ОС Windows — это NTFS и FAT32.

NTFS — New Technology File System

Мы разобрались, что такое файловая система и для чего она нужна компьютерным дискам. Основываясь на полученных примерах, можно легко разобраться в том, как работают разные файловые системы, и чем они отличаются. Например, NTFS.

NTFS — фирменная файловая система Microsoft, которую разработчики начали внедрять в операционную систему Windows, начиная с версии NT 3.1. Несмотря на байки о ненадежности и низкой отказоустойчивости этой системы, NTFS считается самым лучшим и удачным решением для работы актуальных операционных систем Windows. Конечно, как и любая другая система, NTFS не лишена недостатков — это слишком сложное устройство ФС, особенно по современным меркам. Ведь известно — чем сложнее устройство, тем больше в нем уязвимостей.

Структура и фрагментация

Файловая система NTFS делит пространство накопителя на кластеры — блоки, размером от 512 байт до 64 КБ. По умолчанию Windows делит блоки по 4 КБ каждый.

Способ организации файлового пространства на диске с NTFS подразумевает наличие специального раздела, в котором ФС хранит сервисные данные о своей работе. А именно, ведет некий каталог, в котором записываются различные данные о файлах и разделах. Это раздел MFT (Master File Table) — свободное пространство с метафайлом, под который система выделяет 12% от общего объема.

MFT является динамическим разделом — по мере накопления информации на диске, он может сокращаться, чтобы освободить место под пользовательские файлы. Однако при первом же свободном гигабайте на диске, раздел MFT снова заберет свое «законное» место, при этом новая часть метафайла может фрагментироваться и оказаться уже не в начале диска, а в конце или в середине. Отсюда существует распространенная проблема фрагментации файловой системы, когда части каталогов разбросаны по всему диску. Тогда, чтобы найти какой-либо файл, диск судорожно ищет их по всей поверхности, отсюда снижение скорости доступа и общей производительности компьютера. Фрагментация — не самая сильная сторона NTFS.

Файлы и каталоги

Организация данных в этой ФС имеет структуру бинарного дерева: каждый элемент в системе обрабатывается не иерархически, а через бинарные запросы. Например, чтобы найти файл с именем «К» среди тысячи других файлов, система делит каталог на две части и начинает поиск с середины. Например, узнает, в какой части необходимо искать данный файл, если за середину каталога принят файл с названием «Т»? В таком случае система ответит — ищите среди тех файлов, которые идут до файла с именем «Т». То есть, имея отсортированный по алфавиту каталог, система понимает, что файл с необходимым именем находится в одной из двух частей, и время на поиск файла сокращается в два раза — это улучшает скорость работы с мелкими одиночными файлами.

Все файлы в этой системе существуют в виде потоков. Фактически, для того, чтобы превратить блоки с данными в единый файл, этой ФС необходим только файл с метаданными. Это своего рода инструкция по сборке файлов из кусочков данных, которые хранятся в ячейках по всей поверхности накопителя. Благодаря гибкой файловой структуре, объекты NTFS могут принимать множество дополнительных свойств. Например, содержать в названии до 65535 различных символов Unicode. При этом максимальная длина имени файла достигает 255 символов.

Журналирование

Современные операционные системы работают на базе журналируемых файловых систем. Это необходимо для того, чтобы в случае системного сбоя и аварийного завершения работы (вынули вилку питания ПК из розетки) файловая система компьютера смогла восстановиться до последнего рабочего состояния без потери файлов.

В журналируемой файловой системе работа с данными происходит по принципу транзакций — действие совершается полностью или не совершается совсем. Например, при записи системного файла на диск, компьютер делает пометки в метафайл в разделе MTF и ведет мини-журнал процесса копирования до тех пор, пока файл полностью не запишется в необходимый раздел диска. Если устройство перезагрузится во время записи, то при следующем включении система обратится к журналу, узнает о совершенных и несовершенных транзакциях и оставит существовать только те, которые помечены как завершенные. Остальные транзакции будет вычеркнуты, а файлы удалены или возвращены на место.

Как правило, такая система работает наиболее эффективно только с системными файлами, тогда как пользовательские данные могут повредиться или исчезнуть при сбое. Работу журналирования можно проверить с помощью контрольных точек восстановления — компьютер периодически создает слепки состояния системы, по которым позже может восстановиться до этих состояний.

Шифрование

Для защиты данных на компьютере используется шифрование. Это не просто защита компьютера паролем, а также раздача прав для доступа к файлам, что довольно легко вскрыть, взломать и просто обойти с помощью общедоступных инструкций и софта.

Шифрование — это отдельная надстройка над файловой системой компьютера, которая позволяет закрыть пользовательские данные от посторонних глаз практически на аппаратном уровне. В таком случае защищенные файлы нельзя будет просмотреть на другом компьютере, а также после смены материнской платы или операционной системы. Это можно сделать с помощью NTFS — система создает ключи и сертификаты, актуальные только для той сборки и системы, на которой было подключено это шифрование.

Файловая система NTFS также отличается:

• Поддержкой больших томов и файлов — до 8 ПБ;
• Несколькими уровнями безопасности, в том числе, поддержкой шифрования;
• Распределением прав доступа к файлам;
• Возможностью сжатия;
• Поддержкой до 4 294 967 295 (232−1) файлов.

Вывод: система NTFS «заточена» под работу с операционной системой, а также для накопителей с большим объемом и несколькими разделами.

FAT32 — File Allocation Table

Обновленная файловая система пришла на смену устаревшей FAT16. Ее также разработали специалисты Microsoft, но, в отличие от NTFS, она распространяется в виде открытого исходного кода. Поэтому разработчики любого софта могут беспрепятственно компилировать и внедрять драйвер в свое ПО. Например, поддержка FAT32 есть не только в «родной» операционной системе, но и в любой другой — linux, MacOS, Android, даже в таких проприетарных системах, как iOS.

В ранних версиях ОС Windows файловая система FAT32 даже использовалась в качестве основной ФС для системного раздела. Но позже разработчики отказались от этого решения в пользу новой и прогрессивной NTFS. Впрочем, несмотря на некоторые особенности FAT32, эта ФС все еще повсеместно используется во флешках и картах памяти.

Проще некуда

Файловая система FAT32 — это автомат Калашникова. Она максимально упрощена:.Здесь нет продвинутых систем безопасности и шифрования, система не умеет журналировать свою работу. Это частично сказывается на производительности — в некоторых случаях скорость чтения или записи может быть выше, чем у более новой и сложной NTFS. Правда, это сильно зависит от условий работы — например, от количества обрабатываемых файлов. Так, работа с массивами мелких файлов может стать настоящим испытанием для накопителя, отформатированного в этой файловой системе.

Впрочем, такие задания редко выполняют на тех накопителях, которые используют FAT32. Обычно это внешние устройства с небольшим объемом. Более того, файловая система не умеет работать с объемными разделами. Например, штатные средства ОС Windows не позволяют создавать на диске с FAT32 разделы, объем которых превышает 32 ГБ. К этим недостаткам относятся и ограничения по максимальному размеру файла. Максимальный размер файла, который запоминает накопитель, составляет 4 ГБ.

Все это, конечно же, влияет на популярность файловой системы и ее удобство. Особенно заметны недостатки устаревшей системы стали после того, как почти у каждого пользователя в арсенале появились флешки с объемом от 64 ГБ — FAT32 такому устройству не к лицу.

Структура

Еще больше красок в устаревание вносит древняя структура: файлы в FAT32 хранятся иерархически, а не в виде бинарного дерева, где каждый отдельный объект может быть доступен независимо от остальных. Если бы такая система использовалась в обычной библиотеке, то поиск одной книги мог бы растянуться на несколько часов: чтобы найти книгу с буквой «Ц» в названии, библиотекарю придется достать все книги с полочек по очереди, начиная с экземпляров на «А», и только после этого взять нужную. Любопытно представить, как бы работала в таком режиме Научная библиотека МГУ, где на физических и виртуальных полках хранится более 10 миллионов экземпляров.

Несмотря на перечисленные особенности, FAT32 все еще неплохо справляется со своими задачами. Например, отсутствие журналирования идет на пользу накопителям, которые быстро изнашиваются от частых перезаписей ячеек. К тому же, работа с объемными файлами и разделами на обычной флешке мало кого интересует. Как правило, они «переносят» легковесные офисные файлы, фотографии, короткие видеоматериалы и установочные файлы программ. Вряд ли кто-то попытается загружать образ фильма в формате Blu-ray на флешку: для этого больше подойдет внешний жесткий диск или твердотельный накопитель с большим объемом.

Вывод: появление флешек с большим объемом внесло коррективы в существование FAT32. Однако на рынке все еще преобладают устройства с объемом не более 32 ГБ — этот формат FAT32 еще тянет.

Практичность превыше всего

Большая и сложная NTFS была разработана еще в 1990-х годах. Несмотря на это, файловая система здравствует до сих пор и спокойно переваривает все современные ОС от Microsoft. Конечно, фирменная технология из Редмонда не панацея: если отказаться от «окон» на компьютере, то и NTFS сразу станет ненужной. Правда, для этого придется смириться с Linux на борту или же переехать на платформу Apple — там, между прочим, используется совсем новая APFS, которую яблочные разработчики представили всего несколько лет назад.

Что касается неоднозначной ситуации с FAT32, то, скорее всего, файловая система уже находится на закате популярности. Специалисты пытаются заменить неактуальную файловую систему более удобными и гибкими EXT. Эти системы имеют открытый исходный код и используются в Unix подобных ОС. Драйверы для этих файловых систем легко портируются под любые операционные системы, поэтому такой накопитель поддерживается даже в актуальной Windows 10, достаточно установить распространенный пакет драйверов.

Вывод: если выбирать файловую систему, то лучше ориентироваться на практичность. Для серьезных задач и под системные нужды обязательно выделять накопитель с NTFS на борту. В то же время, для флешки с маленьким объемом будет достаточно и FAT32 — эта ФС широко поддерживается всеми возможными устройствами. Если же пользователь ставит повышенные требования к системе хранения и обработке файлов — добро пожаловать в мир ZFS.

Это целая система внутри системы, где организация файлов в дисковом пространстве происходит по другим законам. Например, при записи информации, ZFS пишет новые данные в новые блоки, а старые оставляет «жить» до того момента, пока не подтвердит, что свежие данные записаны и готовы к работе. Это необходимо для платформ с уклоном в отказоустойчивость, хотя вряд ли пригодится домашнему юзеру. Чтобы файловая система работала как надо, необходимо иметь двойной запас свободного места на диске: для старых данных и следующего потока новых данных. Поэтому ZFS чаще используют в системах хранения данных с большим объемом. Но это уже совсем другая история.

FAT 32 — что такое и зачем

Современные супер функциональные смартфоны обязательно оснащаются слотами для SD-карт. Это не удивительно, сегодняшний мобильный пользователь хочет, чтобы многие вещи находились всегда под рукой, и речь не только о любимой музыке, фото близких и прочем контенте. Учитывая, что Андроид-устройства сродни компактному ПК, не редкость, когда смартфон – это и «рабочая лошадка», которая хранит массу важной и ценной информации: рабочей, личной и т.д. Именно поэтому наличие дополнительной карты памяти так актуально для смартфона, этот волшебный расширитель объема хранилища на сегодняшний день доступен в размере до 256 Гб! Однако, съемный носитель информации – это не вечный двигатель и его через определенный момент времени нужно форматировать при помощи ПК. Система сразу предложит выбрать файловую систему и способ форматирования. Такой поворот событий может поставить в тупик некоторых пользователей: что вообще такое файловая система, зачем она нужна и как ее использовать?

ЧТО ТАКОЕ ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА

Прежде чем перейти к функционалу файловой системы, необходимо сначала разобраться с ее понятием. Так как нас интересует более узкая ее направленность в отношении съемных носителей информации, можно назвать это способом упорядочивания различных данных на самих носителях. Система управляет процессами хранения и доступа ОС ПК с ним.

Чтобы узнать, какая ФС используется на ПК необходимо зайти в «Мой компьютер» и навести курсор на любой диск, после чего вызвать мышкой меню, в самом низу которого выбрать пункт «Свойства». Там необходимо выбрать вкладку «Общие», где и отобразится вся информация о ФС. Не факт, что на всех дисках буде одинаковая система.

Самое важное и необходимое, что делает ФС: размещает данные в виде файлов, присваивает имена атрибутов, удаляет лишние файлы и защищает от вмешательства посторонних.

ВИДЫ ФАЙЛОВЫХ СИСТЕМ

Динамичное развитие операционок и различных накопителей данных дает стимул к созданию новых файловых систем. Самыми популярными файловыми системами являются FAT32, NTFS, Ext3, ext4, HFS Plus. Конечно, все они неидеальны и имеют как преимущества, так и недостатки.

Большинство смартфонов, функционирующих на платформе ОС Android, поддерживают FAT32. Производитель смартфонов Хайскрин рекомендует исключительно использовать систему ФАТ 32 для своих устройств. В числе ее преимуществ приличная скорость работы и совместимость. Это относится к обычным домашним видеоплеерам, фотопринтерам, медиапроигрывателям. Единственное, на что важно обратить внимание – это размер закачиваемых файлов, так как в данной ФС размер файла ограничивается четырьмя гигабайтами, а при скачивании объемного файла система может выдать предупреждение о том, что места в памяти устройства не достаточно.

ОСОБЕННОСТИ FAT32

Для стабильной работы смартфонов необходимо время от времени форматировать съемные носители. Наиболее приемлемым для этого является использование ФС FAT32. Число «32» — это разрядность системы, таким образом, FAT32 является обновленной версией после файловых систем FAT12 и FAT16. Последняя отличается стабильностью и быстрее работает, благодаря обновленной архитектуре система позволяет сэкономить до пятнадцати процентов объема карты.

Разработчиками FAT32 являются Б. Гейтс и М. МакДональд (1977). Сегодня ФС так популярна благодаря хорошей совместимости с большим количеством современных операционных систем, поэтому ее использование – это оптимальный вариант, когда необходимо отформатировать съемный носитель для смартфона на ОС Андроид.

Информация, которая записывается на SD-карту, размещается в специальных ячейках — кластерах. Размер их определяется значениями, устанавливаемыми перед началом процесса форматирования. Если ФС выбирается с учетом поставленных задач и условий использования, то FAT32 необходима для Efi-разделов на компьютерах.

ФОРМАТИРОВАНИЕ СЪЕМНОГО НОСИТЕЛЯ ДАННЫХ В FAT32

Форматирование SD-карты — это уже создание на ней ФС, при помощи которой организуется возможность доступа к информации, способы ее хранения и систематизирования. По окончанию процесса форматирования все, что хранилось на карте удалится. Если существует необходимость восстановления определенного объема данных можно воспользоваться специализированными программами восстановления, конечно не стоит рассчитывать на 100% успех, так как вернуть данные не всегда удается.

Мнение о том, что форматирование карты памяти – это такой метод очистки носителя от информации не совсем верно, потому что удаление данных в процессе форматирования является следствием основного действия. Поэтому, если карта будет форматироваться с Android-устройства и на ней содержится важная информация для пользователя, целесообразно сначала скопировать данные на компьютер или любое облачное хранилище после чего приступать к процессу очистки.

Для смартфонов, функционирующих на платформе операционной системы Андроид, форматирование лучше всего выполнять при помощи ФС FAT32. Для смартфонов Highscreen (Хайскрин) рекомендуется исключительно система FAT32. Это необходимо, когда телефон не может самостоятельно очистить съемный носитель. Причинами могут стать повреждение карты или извлечение носителя в процессе передачи данных. Чтобы отформатировать карту при помощи FAT32 необходимо подключить смартфон к компьютеру через кабель или подключить карту с помощью карт-ридера. Далее заходим в «Мой компьютер», где должна отобразится карта памяти, наводим на нее курсор, вызываем меню, из списка которого кликаем на «Форматировать». Нам необходимо FAT32 и «Полное форматирование». Бонусом использования данной файловой системы является то, что SD-карты объемом 128 Гб после осуществления форматирования подходят для смартфонов практически всех моделей.

Смотрите также: Как увеличить время работы смартфона

Официальный магазин мобильных телефонов Хайскрин
Каталог смартфонов Highscreen

Для чего нужна файловая система?

Когда вы работаете с компьютером, то все время имеете дело с файлами. Файл – это именованный объем информации. Информацией можно считать и тексты, и медиа, и служебные данные, которые нужны компьютеру для работы.

Чтобы успешно обрабатывать информацию, ее нужно систематизировать. Этим и занимаются файловые системы. Их назначение – обеспечить возможность удобной работы с данными и организовать совместное использование файлов несколькими процессами или пользователями.Человек с опытом работы за компьютером не будет хранить документы, фильмы и игры в одной папке, которая ему предлагается по умолчанию.

Данные удобнее группировать по какому-то признаку и помещать их в соответствующие разделы. Эти разделы называются каталогами.С точки зрения файловой системы, каталог – это список, который содержит информацию о группе файлов. Это может быть имя файла, имя его владельца или создателя, физический адрес на диске, признаки «только для чтения», «скрытый», «архивный», время создания и изменения, тип (символьный, двоичный, временный) и т.д. Одна из главных задач ФС (файловой системы) – оптимальное размещение данных на диске. Это значит, дисковое пространство должно использоваться экономично, а поиск и запись информации происходить максимально быстро. ФС записывается на раздел жесткого диска при форматировании. На одном винчестере может находиться несколько файловых систем. Выбор ФС зависит от того, какая операционная система будет установлена на логическом диске.Для OS Windows используются NTFS и, реже, FAT32. Логический диск размером более 32 Гб нельзя отформатировать в FAT322 – такое ограничение наложили разработчики Microsoft. Кроме того, эта система может работать с файлами объемом не более 4 Гб. Есть еще один существенный недостаток: в FAT32 не ведется журналирование, т.е. запись операций с данными и изменений состояния системы. С другой стороны, достоинством FAT32 является относительно высокое быстродействие и низкие аппаратные требования: ей достаточно 32 Мб ОЗУ для нормальной работы. Размер логического диска, который можно форматировать в NTFS — 2 000 000 Гб. Эту файловую систему отличает стабильность работы, благодаря журналированию и способам обработки информации. Все операции с данными проводятся транзакцией, т.е. действие или завершается правильно, или отменяется. Сбои записываются в журнал событий, откуда система берет сведения для самовосстановления.Недостатком NTFS является фрагментация жесткого диска. Встроенная программа дефрагментации проблему практически не решает из-за особенностей записи информации на винчестер. Оцените статью!

6.6.3. Файловая система NTFS. Информатика: аппаратные средства персонального компьютера

6.6.3. Файловая система NTFS

Файловая система NTFS является улучшенной файловой системой. Она обеспечивает уровень быстродействия и безопасности, а также дополнительные возможности, недоступные ни в одной из версий файловой системы FAT. Файловая система NTFS (New Technology File System) предназначена только для операционных систем, созданных на основе операционной системы Windows NT, т. е. может использоваться ОС Windows 2000 и Windows ХРи не поддерживается ОС Windows 98и Windows Millennium Edition.

В отличие от файловых систем FAT файловая система NTFS поддерживает разделы большего информационного объема до 16 Тбайт. Кроме того, в NTFS используются кластеры меньшего, чем в FAT32, объема, что позволяет более эффективно использовать дисковое пространство. Например, в разделе NTFS объемом 30 Гбайт используются кластеры размером 4 Кбайт, тогда как в разделе такого же объема, отформатированном в FAT32, используются кластеры размером 16 Кбайт. Использование кластеров меньшего размера позволяет уменьшить потери дискового пространства.

В табл. 6.5 показано соотношение между информационным объемом НГМД и объемом кластера для файловой системы NTFS.

Таблица 6.5

В NTFS используется специальная файловая структура, которая включает в себя главную файловую таблицу MFT (Master File Table) и файлы метаданных. Главная файловая таблица MFT представляет собой реляционную базу данных, состоящую из строк и столбцов, в которых содержатся записи и атрибуты файлов. Эта таблица содержит записи практически всех файлов, расположенных в разделе NTFS. Файловая система NTFS создает записи файлов и каталогов (папок) для каждого файла или каталога, созданного в разделе NTFS. Эти записи хранятся в MFT, причем каждая из них занимает 1 Кбайт. Записи файлов содержат данные о местоположении записи в MFT, а также атрибуты файлов и другую информацию, относящуюся к этим файлам.

Файловая система NTFS предназначена для управления кластерами с помощью 64-разрядных двоичных чисел, но в существующих версиях используются только 32-разрядные двоичные числа. Использование 32-разрядных чисел позволяет обеспечить адресацию к 4294967295 кластерам, каждый из которых обычно занимает объем 4 Кбайта.

Теоретически объем тома (раздела) NTFS равен 16 Тбайт. Однако практически из-за ограничений, налагаемых файловой системой NTFS, эта величина уменьшается до 2,2 Тбайт.

Перечислим основные преимущества и недостатки файловой системы NTFS.

Основные преимущества:

• более эффективное использование дискового пространства;

• обеспечение целостности данных тома (раздела) за счет использования стандартных технологий записи и восстановления информации. Например, в случае сбоя компьютера целостность файловой системы восстанавливается с помощью файла журнала NTFS и данных о контрольных точках;

• наличие встроенных средств защиты, которые дают возможность устанавливать разрешения для каждого файла или каталога. NTFS имеет встроенную файловую систему кодирования EFS (Encrypted File System), которая проводит динамическое кодирование и декодирование в процессе работы с зашифрованными файлами или папками, не позволяя другим пользователям обращаться к этим файлам;

• возможность указывать дисковые квоты, т. е. отслеживать и контролировать использование различными пользователями дискового пространства в разделах NTFS;

• наличие функции встроенного динамического сжатия, которая позволяет сжимать и разархивировать файлы по мере их использования.

Основные недостатки:

• тома (разделы) диска, отформатированные с помощью файловой системы NTFS, недоступны при использовании ОС MS DOS, Windows 95 и Windows 98;

• для томов (разделов) диска небольшого объема, содержащих много файлов небольшого объема, происходит снижение производительности по сравнению с файловой системой FAT.

Рассмотренные выше файловые системы имеют свои преимущества и недостатки, поэтому при форматировании жесткого диска компьютера, работающего под управлением ОС Windows ХР, можно выбрать для раздела жесткого диска одну из рассмотренных файловых систем: NTFS, FAT, FAT 16 или FAT32. Однако многие разработчики компьютерных систем рекомендуют использовать файловую систему NTFS при форматировании жесткого диска большого информационного объема, если на компьютере планируется работа только с ОС Windows ХР.

Для проверки правильности работы перечисленных выше файловых систем существуют специальные программы. В ОС Windows ХР такой программой является служебная программа «Проверка диска». Для запуска данной программы и проверки диска выполним следующие действия:

1. Откроем папку «Мой компьютер».

2. Выполним щелчок правой кнопкой мыши по диску, который необходимо проверить.

3. В открывшемся контекстном меню, выполним щелчок левой кнопкой мыши по опции (пункту) «Свойства».

4. В открывшемся окне «Свойства: Локальный диск» выберем вкладку «Сервис».

5. Выполним щелчок левой кнопкой мыши по кнопке «Выполнить проверку…», при этом откроется окно (рис. 6.4).

6. В этом окне не будем включать опции автоматического исправления системных ошибок и проверки и восстановления поврежденных секторов.

7. Выполним щелчок левой кнопкой мыши по кнопке «Запуск», программа запустится и можно наблюдать ход проверки.

После окончания проверки выдается соответствующий отчет.

Рис. 6.4. Окно «Проверка диска»

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Что такое файловая система и какие бывают ее виды?

Компьютеры используют определенные типы файловых систем для хранения и организации данных на носителях, таких как жесткий диск, компакт-диски, DVD-диски и диски BD в оптическом приводе или флэш-накопителе.

Файловую систему можно рассматривать как индекс или базу данных, содержащую физическое расположение каждой части данных на жестком диске или другом устройстве хранения. Данные обычно организованы в папки, называемые каталогами, которые могут содержать другие папки и файлы.

В любом месте, где компьютер или другое электронное устройство хранит данные, используется файловая система определенного типа. Сюда входят ваш компьютер с Windows, ваш Mac, ваш смартфон, банкомат вашего банка — даже компьютер в вашем автомобиле!

Getty Images / Csaba Bajko Photography

Файловые системы Windows

Операционные системы Microsoft Windows всегда поддерживали различные версии файловой системы FAT. FAT расшифровывается как File Allocation Table , термин, который описывает то, что он делает: поддерживает таблицу распределения пространства каждого файла.

Помимо FAT, все операционные системы Windows, начиная с Windows NT, поддерживают новую файловую систему под названием NTFS — файловая система новой технологии. В Windows NT NT обозначало новую технологию .

Все современные версии Windows также поддерживают exFAT, предназначенный для флешек.

ReFS (Resilient File System) — это новая файловая система для Windows 10 и Windows 8, которая включает функции, недоступные в NTFS, но в настоящее время она ограничена несколькими способами.В этой таблице вы можете увидеть, какие версии Windows поддерживают каждую версию ReFS.

Файловая система настраивается на диске во время форматирования. Дополнительные сведения см. В разделе «Как отформатировать жесткий диск».

Подробнее о файловых системах

Файлы на запоминающем устройстве хранятся в секторах. Секторы, отмеченные как неиспользуемые, могут хранить данные, обычно в группах секторов, называемых блоками . Файловая система определяет размер и положение файлов, а также то, какие секторы готовы к использованию.

Со временем, из-за способа хранения данных файловой системой, запись на запоминающее устройство и удаление с него вызывает фрагментацию из-за разрывов, которые неизбежно возникают между различными частями файла. Бесплатная утилита дефрагментации может помочь исправить это.

Без структуры для организации файлов было бы не только почти невозможно удалить установленные программы и получить определенные файлы, но и не могло бы существовать два файла с одинаковым именем, потому что все могло бы находиться в одной папке (что является одной из причин, по которой папки так полезный).

Файлы с одинаковыми именами означают, например, изображение. Файл IMG123.jpg может существовать в сотнях папок, потому что каждая папка используется для разделения файла, поэтому конфликта нет. Однако файлы не могут иметь одно и то же имя, если они находятся в одном каталоге.

Файловая система хранит не только файлы, но и информацию о них, такую ​​как размер блока сектора, информацию о фрагменте, размер файла, атрибуты, имя файла, расположение файла и иерархию каталогов.

Некоторые операционные системы, отличные от Windows, также используют FAT и NTFS, но много разных типов файловых систем усеивают горизонт операционной системы, например HFS +, используемый в продуктах Apple, таких как iOS и macOS. В Википедии есть исчерпывающий список файловых систем, если вам больше интересна эта тема.

Иногда термин «файловая система» используется в контексте разделов. Например, выражение «на моем жестком диске две файловые системы» не означает, что диск разделен между NTFS и FAT, а означает наличие двух отдельных разделов, которые используют один и тот же физический диск.

Большинству приложений, с которыми вы контактируете, для работы требуется файловая система, поэтому она должна быть на каждом разделе. Кроме того, программы зависят от файловой системы, то есть вы не можете использовать программу в Windows, если она была создана для использования в macOS.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Трудно понять

Файловые системы — ArchWiki

Из Википедии:

В вычислениях файловая система или файловая система контролирует, как данные хранятся и извлекаются.Без файловой системы информация, помещенная на носитель данных, была бы одним большим массивом данных без возможности определить, где заканчивается один фрагмент информации и начинается следующий. Разделив данные на части и присвоив каждой части имя, информацию легко выделить и идентифицировать. Получив свое название от названия бумажных информационных систем, каждая группа данных называется «файлом». Структура и логические правила, используемые для управления группами информации и их именами, называются «файловой системой».

Отдельные разделы диска могут быть настроены с использованием одной из множества различных доступных файловых систем. У каждого есть свои преимущества, недостатки и уникальные особенности. Далее следует краткий обзор поддерживаемых файловых систем; ссылки ведут на страницы Википедии, которые предоставляют гораздо больше информации.

Типы файловых систем

Фактическая точность данной статьи или раздела оспаривается.

Причина: / proc / filesystems перечисляет только файловые системы, модули которых либо встроены, либо загружены в данный момент.Поскольку ядра Arch имеют большинство файловых систем, построенных в виде загружаемых модулей, / proc / filesystems покажет очень мало пригодных для использования файловых систем, если они вообще будут. (Обсудить в Обсуждении: Файловые системы)

См. Общий обзор файловых систем (5) и подробное сравнение функций в Википедии: Сравнение файловых систем. Файловые системы, поддерживаемые ядром, перечислены в / proc / filesystems .

Журнал

Все вышеперечисленные файловые системы, за исключением exFAT, ext2, FAT16 / 32, Reiser4 (необязательно), Btrfs и ZFS, используют журналирование.Ведение журнала обеспечивает отказоустойчивость за счет регистрации изменений до того, как они будут зафиксированы в файловой системе. В случае сбоя системы или сбоя питания такие файловые системы быстрее вернуть в оперативный режим и с меньшей вероятностью будут повреждены. Ведение журнала происходит в выделенной области файловой системы.

Не все методы ведения журнала одинаковы. Ext3 и ext4 предлагают ведение журнала в режиме данных, при котором регистрируются как данные, так и метаданные, а также возможность вести журнал только изменений метаданных. Ведение журнала в режиме данных приводит к снижению скорости и не включено по умолчанию.В том же духе Reiser4 предлагает так называемые «модели транзакций», которые не только изменяют предоставляемые функции, но и изменяют режим журналирования. Он использует другую технику ведения журнала: специальная модель, называемая блуждающими журналами, которая устраняет необходимость записи на диск дважды, запись где угодно, — чистый подход копирования при записи (в основном эквивалентный btrfs по умолчанию, но с принципиально другим «дерево») и комбинированный подход под названием гибрид , который эвристически чередует два первых.

Примечание: Reiser4 действительно обеспечивает почти эквивалентное поведению журналирования по умолчанию ext4 (только метаданные) с использованием подключаемого модуля node41 , который также имеет метаданные и встроенные контрольные суммы, опционально в сочетании с поведением блуждающих журналов, которое он предоставляет в зависимости от того, какая модель транзакции выбрана во время монтирования.

Другие файловые системы обеспечивают ведение журнала в упорядоченном режиме, при котором регистрируются только метаданные. В то время как любое ведение журнала возвращает файловую систему в допустимое состояние после сбоя, ведение журнала в режиме данных обеспечивает наилучшую защиту от повреждения и потери данных.Однако существует компромисс в производительности системы, поскольку журналирование в режиме данных выполняет две операции записи: сначала в журнал, а затем на диск (чего Reiser4 избегает с помощью функции «блуждающих журналов»). При выборе типа файловой системы следует учитывать компромисс между скоростью системы и безопасностью данных. Reiser4 — единственная файловая система, которая по дизайну работает на полной атомарности, а также предоставляет контрольные суммы как для метаданных, так и для встроенных данных (операции полностью выполняются или полностью не выполняются и не повреждают или не уничтожают данные из-за того, что операции выполняются наполовину) и поэтому дизайн гораздо менее подвержен потере данных, чем другие файловые системы, такие как Btrfs.

Файловые системы, основанные на копировании при записи (также известные как «запись где угодно»), такие как Reiser4, Btrfs и ZFS, не нуждаются в использовании традиционного журнала для защиты метаданных, поскольку они никогда не обновляются на месте. Хотя Btrfs все еще имеет журнальное дерево, оно используется только для ускорения работы fdatasync / fsync.

Файловые системы на основе FUSE

См. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ.

Стекируемые файловые системы

• aufs — Расширенная многоуровневая файловая система унификации, файловая система объединения на основе FUSE, полная переработка Unionfs, была отклонена из основной линии Linux, и вместо этого OverlayFS была объединена с ядром Linux.

http://aufs.sourceforge.net || linux-aufs ^AUR

• eCryptfs — Enterprise Cryptographic Filesystem — это пакет программного обеспечения для шифрования дисков для Linux. Он реализован как POSIX-совместимый уровень шифрования на уровне файловой системы, стремясь предложить функциональность, аналогичную GnuPG на уровне операционной системы.

https://ecryptfs.org || ecryptfs-utils

• mergerfs — файловая система union на основе FUSE.

https://github.com/trapexit/mergerfs || mergerfs ^AUR

• mhddfs — файловая система Multi-HDD FUSE, объединенная файловая система на основе FUSE.

http://mhddfs.uvw.ru || mhddfs ^AUR

• overlayfs — OverlayFS — это служба файловой системы для Linux, которая реализует объединенное монтирование для других файловых систем.

https: //www.kernel.org / doc / html / latest / filesystems / overlayfs.html || linux

• Unionfs — Unionfs — это служба файловой системы для Linux, FreeBSD и NetBSD, которая реализует объединенное монтирование для других файловых систем.

https://unionfs.filesystems.org/ || не упакован? поиск в AUR

• unionfs-fuse — реализация Unionfs в пользовательском пространстве.

https://github.com/rpodgorny/unionfs-fuse || unionfs-fuse

Файловые системы только для чтения

• EROFS — Расширенная файловая система только для чтения — это облегченная файловая система, доступная только для чтения, она направлена ​​на повышение производительности и сжатие емкости хранилища.

https://www.kernel.org/doc/html/latest/filesystems/erofs.html || erofs-utils

• SquashFS — SquashFS — это сжатая файловая система только для чтения. SquashFS сжимает файлы, индексные дескрипторы и каталоги и поддерживает размеры блоков до 1 МБ для большего сжатия.

https://github.com/plougher/squashfs-tools || squashfs-tools

Кластерные файловые системы

• Ceph — Унифицированная распределенная система хранения данных, обеспечивающая отличную производительность, надежность и масштабируемость.

https://ceph.com/ || ceph

• Glusterfs — файловая система кластера с возможностью масштабирования до нескольких пета-байтов.

https://www.gluster.org/ || glusterfs

• IPFS — протокол гипермедиа одноранговой сети, делающий Интернет быстрее, безопаснее и более открытым. IPFS нацелена на замену HTTP и создание лучшего Интернета для всех нас. Использует блоки для хранения частей файла, каждый сетевой узел хранит только интересующий его контент, обеспечивает дедупликацию, распространение, масштабируемую систему, ограниченную только пользователями.(в настоящее время в альфа-версии)

https://ipfs.io/ || go-ipfs

• MooseFS — MooseFS — это отказоустойчивая, высокодоступная и высокопроизводительная горизонтально масштабируемая сетевая распределенная файловая система.

https://moosefs.com || moosefs

• OpenAFS — Реализация распределенной файловой системы AFS с открытым исходным кодом

https://www.openafs.org || openafs ^AUR

• OrangeFS — OrangeFS — это горизонтально масштабируемая сетевая файловая система, предназначенная для прозрачного параллельного доступа к многосерверным дисковым хранилищам.Оптимизирована поддержка MPI-IO для параллельных и распределенных приложений. Упрощает использование параллельного хранилища не только для клиентов Linux, но и для Windows, Hadoop и WebDAV. POSIX-совместимый. Является частью ядра Linux, начиная с версии 4.6.

https://www.orangefs.org/ || не упакован? поиск в AUR

• Sheepdog — Распределенная система хранения объектов для сервисов томов и контейнеров, интеллектуальное управление дисками и узлами.

https://sheepdog.github.io/sheepdog/ || овчарка ^AUR

• Tahoe-LAFS — Файловая система с наименьшим уровнем доступа Tahoe — это бесплатное и открытое, безопасное, децентрализованное, отказоустойчивое одноранговое распределенное хранилище данных и распределенная файловая система.

https://tahoe-lafs.org/ || tahoe-lafs ^AUR

Файловая система с общим диском

• GFS2 — GFS2 позволяет всем членам кластера иметь прямой одновременный доступ к одному и тому же общему хранилищу блоков

https: // pagure.io / gfs2-utils || gfs2-utils ^AUR

• OCFS2 — Oracle Cluster File System (версия 2) — файловая система с общим доступом, разработанная корпорацией Oracle и выпущенная под Стандартной общественной лицензией GNU

https: / /oss.oracle.com/projects/ocfs2/ || ocfs2-tools ^AUR

• VMware VMFS — VMware VMFS (файловая система виртуальных машин) используется во флагманском пакете виртуализации серверов компании vSphere.

https://www.vmware.com/products/vi/esx/vmfs.html || vmfs-tools ^AUR

Определение существующих файловых систем

Для идентификации существующих файловых систем вы можете использовать lsblk:

 $ lsblk -f 

 ИМЯ FSTYPE LABEL UUID MOUNTPOINT
SDB
└─sdb1 vfat Transcend 4A3C-A9E9 

Существующая файловая система, если она есть, будет показана в столбце FSTYPE .Если он установлен, он появится в столбце MOUNTPOINT .

Создать файловую систему

Файловые системы обычно создаются в разделе, внутри логических контейнеров, таких как LVM, RAID и dm-crypt, или в обычном файле (см. Википедия: устройство цикла). В этом разделе описывается случай перегородки.

Предупреждение:

• После создания новой файловой системы данные, ранее хранившиеся в этом разделе, вряд ли могут быть восстановлены. Создайте резервную копию любых данных, которые вы хотите сохранить. .
• Назначение данного раздела может ограничивать выбор файловой системы. Например, системный раздел EFI должен содержать файловую систему FAT32, а файловая система, содержащая каталог / boot , должна поддерживаться загрузчиком.

Прежде чем продолжить, определите устройство, на котором будет создана файловая система, и будет ли оно смонтировано. Например:

 $ lsblk -f 

 ИМЯ FSTYPE LABEL UUID MOUNTPOINT
sda
├─sda1 C4DA-2C4D
├─sda2 ext4 5b1564b2-2e2c-452c-bcfa-d1f572ae99f2 / mnt
└─sda3 56adc99b-a61e-46af-aab7-a6d07e504652
 

Смонтированные файловые системы необходимо размонтировать , прежде чем продолжить.В приведенном выше примере существующая файловая система находится на / dev / sda2 и смонтирована на / mnt . Он будет демонтирован с помощью:

 # umount / dev / sda2
 

Чтобы найти только что смонтированные файловые системы, см. # Список смонтированных файловых систем.

Чтобы создать новую файловую систему, используйте mkfs (8). См. Раздел # Типы файловых систем, чтобы узнать точный тип, а также утилиты пользовательского пространства, которые вы, возможно, захотите установить для конкретной файловой системы.

Например, чтобы создать новую файловую систему типа ext4 (общая для разделов данных Linux) на / dev / sda1 , запустите:

 # mkfs.ext4 / dev / sda1
 

Совет:

• Используйте флаг -L для mkfs.ext4 , чтобы указать метку файловой системы. e2label можно использовать для изменения метки в существующей файловой системе.
• Размер файловой системы может быть изменен после создания с некоторыми ограничениями. Например, размер файловой системы XFS можно увеличить, но нельзя уменьшить. См. Википедию: Сравнение возможностей файловых систем # Изменение размера и документацию по соответствующей файловой системе.

Теперь новую файловую систему можно смонтировать в любой каталог.

Смонтировать файловую систему

Чтобы вручную смонтировать файловую систему, расположенную на устройстве (например, разделе), в каталог, используйте mount (8). В этом примере выполняется монтирование / dev / sda1 на / mnt .

 # монтировать / dev / sda1 / mnt
 

Это присоединяет файловую систему на / dev / sda1 в каталог / mnt , делая видимым содержимое файловой системы. Любые данные, которые существовали в / mnt до этого действия, становятся невидимыми до тех пор, пока устройство не будет отключено.

fstab содержит информацию о том, как устройства должны автоматически монтироваться, если они есть. См. Статью fstab для получения дополнительной информации о том, как изменить это поведение.

Если устройство указано в / etc / fstab и в командной строке указано только устройство или точка монтирования, эта информация будет использоваться при монтировании. Например, если / etc / fstab содержит строку, указывающую, что / dev / sda1 должен быть установлен на / mnt , то следующее автоматически установит устройство в это место:

 # монтировать / dev / sda1
 

Или

 # mount / mnt
 

mount содержит несколько параметров, многие из которых зависят от указанной файловой системы.Параметры можно изменить:

См. Эти связанные статьи и статью о интересующей файловой системе для получения дополнительной информации.

Совет: Файловые системы также можно монтировать с помощью systemd-mount вместо mount . Если точка монтирования не указана, файловая система будет смонтирована по адресу / run / media / system / device_identifier /. Это позволяет легко монтировать файловую систему, не решая, куда ее монтировать. См. Systemd-mount (1) для использования и более подробной информации.

Список смонтированных файловых систем

Чтобы вывести список всех смонтированных файловых систем, используйте findmnt (8):

 $ findmnt
 

findmnt принимает различные аргументы, которые могут фильтровать вывод и отображать дополнительную информацию. Например, он может принимать устройство или точку монтирования в качестве аргумента, чтобы отображать только информацию о том, что указано:

 $ findmnt / dev / sda1
 

findmnt собирает информацию из / etc / fstab , / etc / mtab и / proc / self / mounts .

Размонтировать файловую систему

Чтобы размонтировать файловую систему, используйте umount (8). Можно указать либо устройство, содержащее файловую систему (например, / dev / sda1 ), либо точку монтирования (например, / mnt ):

 # umount / dev / sda1
 

или

 # umount / mnt
 

См. Также

Файловая система вашего устройства — Какое отношение имеет к восстановлению данных?

Файловая система определяет формат вашего устройства и служит средством распределения, хранения и управления данными.Файловые системы отвечают за то, как ваши файлы хранятся и управляются на самом низком уровне. Они зависят от операционной системы и обычно характерны для определенных устройств хранения.

Перед тем, как приступить к восстановлению данных, рекомендуется узнать, какая файловая система используется на вашем носителе данных, чтобы получить более глубокое представление о том, как на самом деле хранятся ваши файлы, и, таким образом, выбрать подходящее программное обеспечение для восстановления данных.

Устройства хранения

Хотя файловые системы обладают гибкостью в отношении того, в каком хранилище они работают, как правило, вы все равно можете определить тип файловой системы по устройству хранения.

USB-накопители и карты памяти обычно работают с файловой системой FAT или exFAT. Этот тип файловой системы совместим с множеством операционных систем. Это позволяет использовать USB-накопитель или карту памяти с любым компьютером.

NTFS, HFS +, Ext2-4 очень типичны для персональных компьютеров и рабочих станций. Эти файловые системы работают изолированно и несовместимы со своими аналогами.

Большинство NAS-хранилищ основаны на файловых системах XFS, Ext2-4, Btrfs или ReiserFS.Они считаются наиболее подходящими для домашних серверов из-за их конструкции, в то время как XFS, например, является идеальным выбором для средних и больших файлов, и, наконец, ReiserFS обеспечивает максимальную скорость. Файловые системы на устройствах NAS обычно скрыты и отображаются в виде сетевых папок по специальным сетевым протоколам.

Операционные системы

Обычно трудно определить файловую систему, полагаясь только на тип хранилища, поэтому операционная система может дать вам ключ.Файловая система связана с операционной системой, установленной на хранилище, но, поскольку разные файловые системы обычно служат разным целям, иногда существует несколько вариантов файловой системы для одной операционной системы.

ОС Windows

NTFS

NTFS — самая популярная и широко распространенная файловая система для семейства операционных систем Windows. Это файловая система по умолчанию для дисков и разделов Windows.Файловая система легко расширяется и поддерживает множество свойств файлов, включая управление доступом, шифрование и т. Д. Одним из недостатков этой файловой системы является довольно сложный метод хранения данных.

Структура: заголовок файловой системы (загрузочная запись), главная таблица файлов ($ MFT), место для файлов.

Файловая система NTFS использует главную файловую таблицу (MFT) для координации файлов. По сути, MFT содержит информацию обо всех файлах и папках, содержащих эти файлы.Эта информация, в частности, включает местоположение, имя, размер файла, а также дату и время его создания и последнего изменения.

Если атрибуты файла слишком велики для одной ячейки MFT, чтобы их вместить, файловая система выделит другую ячейку, помещенную в файл, для списка атрибутов файла.

Удаление файла

Процедура: файловая система не удаляет, а помечает запись файла в MFT как неиспользуемую и отмечает местоположение файла в MFT и Bitmap как освобожденное.Система также удаляет запись файла из своего каталога.

Восстановление: информация об удаленном файле (имя, размер, расположение) остается в MFT. Если запись MFT остается неизменной и данные на диске не перезаписываются, вероятность восстановления этого файла составляет 100%. Тем не менее, если эта запись будет удалена, все еще можно будет найти файл по его содержимому с помощью метода прямого восстановления. Затем процедура восстановления выполняется содержимым диска в обход структуры файловой системы).

Форматирование

Процедура: файловая система стирает только начало MFT. Хвост MFT остается неизменным.

Восстановление: первые 256 файлов теряют связь с MFT; таким образом, их восстановление возможно только с помощью метода необработанного восстановления. Шансы на восстановление файлов, следующих за этими 256 файлами, достигают 100%.

FAT / FAT32

FAT / FAT32 — одна из старейших файловых систем с очень простым дизайном.Эта файловая система поддерживается всеми операционными системами, что делает возможным свободный обмен данными между различными хранилищами. Эта файловая система применяется на небольших внешних устройствах хранения данных, таких как карты памяти фото- и видеокамер и USB-накопители.

Самым очевидным недостатком этой системы является невозможность хранить большие файлы — ограничения на размер каждого файла составляют 2 ГБ для FAT16 и 4 ГБ для FAT32.

Структура: заголовок файловой системы (еще 2 заголовка для FAT32), таблицы FAT и область данных.

Файловая система FAT применяет таблицу размещения файлов, содержащую запись для каждого кластера на диске и создающую ссылку из этой таблицы на расположение файла на диске. Он также содержит ссылки на кластер начала, продолжения и конца файла. Файловая система FAT не применяет дефрагментацию фрагментированных файлов. Из-за оригинального дизайна системы файлы в FAT имеют 8 символов для имени файла и 3 символа для расширения файла. Вот почему файловая система хранит длинные имена файлов отдельно, используя функцию расширения длинных имен файлов (LFN).

Удаление файла / форматирование

Процедура: файловая система удаляет всю информацию, содержащуюся в таблице размещения файлов, включая ссылки на продолжение файла и конечный кластер. Однако сама область данных не стирается. Первый символ имени файла удаляется в его краткой форме, а в случае FAT 32 удаляется часть информации о начальном кластере файлов.

Восстановление: начало файла можно найти, но информация о продолжении и конце файла требует предположения.По этой причине восстановление данных может быть неполным. Кроме того, файловая система FAT не выполняет дефрагментацию файлов, что затрудняет получение фрагментированных файлов даже с помощью необработанного метода восстановления. Другая проблема заключается в том, что имена файлов ограничены по длине и даже могут храниться на диске отдельно. Восстановление длинных имен файлов может не дать результатов.

ExFAT

ExFAT был разработан корпорацией Microsoft для расширения FAT. Простота этой файловой системы сделала ее довольно популярной.Но в отличие от своего предшественника ExFAT может хранить файлы любого размера.

Структура: заголовок файловой системы, таблица FAT и область данных.

Как и его предшественники, файловая система ExFAT применяет таблицу размещения файлов для управления файлами. Эта таблица содержит запись для каждого кластера на диске и создает ссылку из этой таблицы на расположение файла на диске. Он также содержит ссылки на начало, продолжение и конец файла.Эта файловая система пытается избежать фрагментации файлов и не обеспечивает ссылки на подкаталоги файлов.

Удаление файла / форматирование

Процедура: файловая система удаляет всю информацию, содержащуюся в таблице размещения файлов, включая ссылки на продолжение и конец файла. Однако сама область данных не стирается.

Восстановление: так как ссылки на продолжение файлов могут быть потеряны, результат восстановления для файлов размером в несколько блоков может быть неполным.Шансы на успешное восстановление файла в случае повреждения каталога также могут быть низкими. В то же время восстановление файлов по их содержимому (метод прямого восстановления) может дать весьма положительные результаты из-за низкой фрагментации файлов.

ReFS

ReFS — это файловая система, которая часто используется на серверах. Эта файловая система применяет функцию копирования при записи (COW), позволяя более старым версиям удаленных файлов оставаться на диске.Эта файловая система не лучший выбор для хранения простых пользовательских файлов, так как она выделяет минимум 64 КБ дискового пространства для каждого файла. Если размер файла меньше 64 КБ, файловая система в любом случае сохранит его в этом месте, что сделает использование дискового пространства неэффективным.

macOS

HFS

Файловая система HFS в настоящее время является устаревшей файловой системой Mac, поддерживаемой Recovery Explorer в режиме только для чтения (без сканирования).

HFS +

HFS + — это файловая система с журналированием, которая упрощает поиск данных после логических сбоев. Система хранит большие имена файлов в Юникоде. Его главный недостаток — проблемы при работе с фрагментированными файлами.

Структура: заголовок файловой системы; журнал файловой системы; Файл каталога с файлами, содержащими информацию о других файлах (так называемые файлы с жесткой связью).

Файловая система HFS + поддерживает ведение журнала. Журнал файловой системы отслеживает все модификации файловой системы. Журнал HFS + ограничен по размеру, новая информация добавляется и записывается поверх старых записей журнала. Таким образом, файловая система перезаписывает старую информацию, чтобы освободить журнал для данных о новых модификациях файловой системы.

Файловая система HFS + предназначена для дефрагментации файлов. Файловая система тщательно ищет место для хранения файла и сопоставляет фрагменты файлов вместе.Тем не менее, оставшиеся фрагментированные файлы могут помешать достижению наилучшего результата восстановления.

HFS + поддерживает жесткие ссылки, которые хранятся в виде отдельных файлов внутри скрытого корневого каталога HFS + и служат для хранения информации о пользовательских файлах. Каждый файл с жесткой связью привязан к своему пользовательскому файлу.

Удаление файла

Процедура: файловая система удаляет жесткую ссылку из каталога. Тем не менее, он по-прежнему хранит эту информацию в своих журнальных записях в течение некоторого времени.

Восстановление: программа может обратиться к журналу файловой системы, чтобы найти более раннее состояние файловой системы и вернуть потерянную жесткую ссылку на ее исходное место. Шансы на восстановление данных во многом зависят от того, как долго система использовалась после удаления файла. Тем не менее, если запись журнала была очищена, вы можете попробовать метод прямого восстановления, который может дать отличные результаты для нефрагментированных файлов.

Форматирование

Процедура: файловая система удаляет каталог с жесткой связью, оставляя журнал и область данных на диске нетронутыми.

Восстановление: программа обращается к журналу файловой системы, чтобы восстановить все, что можно восстановить из журнала, или использует необработанное восстановление (по содержимому файла) для восстановления потерянных файлов. Шансы на восстановление для фрагментированных файлов могут быть низкими из-за удаления жестких ссылок.

Linux

Linux имеет несколько файловых систем, способных удовлетворить любые потребности пользователя. Однако у каждого из них есть свои достоинства и недостатки.

Ext2-Ext4

Ext2-Ext4 Файловые системы в основном используются по умолчанию для Linux.Эти системы отличаются высокой скоростью, эффективностью, адаптируемостью к различным целям деятельности системы. Их главный недостаток в том, что они требуют слишком много места на диске для системных структур.

Структура: заголовок файловой системы; inodes; таблица индексных дескрипторов.

Внешний 2

Файловая система Ext2 использует inodes, содержащие информацию о файлах. Эта информация включает владение пользователем и группой, режим доступа и добавочный номер.Некоторые inode включают копию таблицы inode.

Inodes не включают содержимое файла и имена файлов, поскольку они хранятся в каталогах файлов и не считаются метаданными в соответствии с файловой системой.

Удаление файла

Процедура: Ext2 помечает индекс файла как свободный и обновляет карту свободных блоков. Запись имени файла не связана с записью каталога. Имя файла для ссылки на узел стирается. Файл будет удален, как только будут удалены все ссылки inode на этот файл.

Восстановление: из-за того, что описания файлов остаются в индексном дескрипторе, шансы получить файл довольно высоки. Тем не менее, имена файлов, хранящиеся в каталогах и не связанные с файлом, будут потеряны.

Форматирование

Процедура: Ext2 стирает все группы размещения файлов и удаляет индексы файлов.

Восстановление: программа может применить метод прямого восстановления для поиска файлов по их содержимому.Шансы на восстановление зависят от степени фрагментации файлов: фрагментированные файлы трудно восстановить.

Ext3 / Ext4

Структура: заголовок файловой системы; индексный дескриптор; таблица индексных дескрипторов.

В дополнение к индексным дескрипторам, реализованным в файловой системе Ext2, Ext3 и Ext4 используют журналирование файловой системы. Журнал файловой системы отслеживает все изменения, сделанные файловой системой. Ext4 отличается от файловой системы Ext3 структурой ссылок.

Удаление файла

Процедура: Файловая система делает запись в журнале, а затем стирает запись inode файла. Запись каталога не удаляется полностью, а изменяется порядок чтения каталога.

Восстановление: восстановление удаленных файлов даже с указанием имени файла возможно благодаря журналу файловой системы. Тем не менее, результат восстановления зависит от того, как долго файловая система остается в работе после удаления файла.

Форматирование

Процедура: Удаляются все группы размещения, а также файловые узлы и журнал. Журнал файловой системы может по-прежнему содержать информацию о некоторых недавно созданных файлах.

Восстановление: Восстановление потерянных файлов возможно только с помощью метода прямого восстановления, который помогает найти потерянные файлы по их содержимому. Шансы на восстановление фрагментированных файлов невелики.

ReiserFS

ReiserFS — это частный проект, который был разработан, чтобы позволить пользователю эффективно хранить большое количество небольших файлов.Эта файловая система отличается быстродействием. Однако по техническим причинам ReiserFS больше не поддерживается активно.

Структура: заголовок файловой системы, дерево S +.

Файловая система использует S + -дерево, которое хранит метаданные файлов и имеет дескрипторы всех файлов и их фрагментов. В процессе записи новых метаданных в дерево новое дерево, созданное для новых данных, заменяет старое. При этом на диске остается его более старая копия.Таким образом, файловая система может хранить множество копий метаданных. Этот метод называется копированием при записи (COW).

Удаление файла

Процедура: Система обновляет свое S + -дерево, чтобы исключить файл, и обновляет карту свободного пространства.

Восстановление: из-за COW, можно восстановить все файлы, включая их имена. Более того, вы также можете получить предыдущую версию файла из более старой копии S + -дерева.

Форматирование

Процедура: Файловая система создает новое S + -дерево поверх существующего.

Восстановление: COW помогает восстановить предыдущее состояние файловой системы, делая возможным полное восстановление данных. Однако шансы на полное восстановление потерянных файлов ниже, если раздел файловой системы был заполнен. В таком случае система перезапишет старые данные новыми.

XFS

XFS был разработан Silicon Graphics для своих серверов IRIX. Сильной стороной этой файловой системы является ее способность работать с файлами любого размера.Файловая система имеет высокий уровень оптимизации файлов, но основана на сложной структуре файловой системы. Существует несколько версий XFS, например TRiX Intel для Windows. Recovery Explorer поддерживает все версии XFS. XFS может использоваться во всех вариантах дистрибутивов Linux.

Структура: сложных древовидных структур, индексных дескрипторов, растровых изображений

Файловая система XFS использует inodes для хранения метаданных файлов и ведения журнала для отслеживания модификаций системы.В этой файловой системе регистрируются только метаданные. Каждый индексный дескриптор имеет заголовок и растровое изображение. XFS хранит иноды в специальном дереве в определенном месте на диске. В системе также есть растровое изображение для свободных блоков хранения.

Удаление файла

Процедура: индексный дескриптор, отвечающий за этот файл, исключен из дерева; его место перезаписывается новой информацией.

Восстановление: XFS хранит метаданные файлов, позволяя восстанавливать потерянные файлы.Шансы восстановить удаленный файл даже с правильным именем файла довольно высоки.

Форматирование

Процедура: перезаписываются корневые каталоги файловой системы.

Восстановление: Шансы на восстановление файлов, которых не было в начале хранилища, высоки по сравнению с файлами, которые были близки к запуску диска.

JFS

Файловая система JFS была разработана компанией IBM для внутренних серверов.Это журналируемая файловая система ОС Linux. Эта файловая система отличается надежностью и высокой производительностью. JFS можно даже назвать второй после файловой системы XFS, но она имеет более сложную архитектуру. В настоящее время JFS используется в корпоративных системах Linux.

Структура: суперблок, B + -дерево, журнал, наборы файлов i-node

Файловая система JFS использует структуру B + -дерева для хранения данных, ведения журнала изменений файловой системы и индексных дескрипторов для описания файлов.Система также способна хранить несколько файловых систем на одном разделе со ссылками на один и тот же файл. Имена файлов можно сохранять в кодировках Unicode и UTF8.

Удаление файла

Процедура: JFS обновляет счетчик использования объекта и освобождает его индексный дескриптор в карте инодов. Каталог перестроен, чтобы отразить изменения.

Восстановление: Inode файла остается на диске, что увеличивает вероятность восстановления файлов почти до 100%.Шансы на восстановление невелики только для файлов с именами.

Форматирование

Процедура: JFS записывает новое дерево. Изначально он небольшой и будет расширяться с дальнейшим использованием файловой системы.

Восстановление: шансы восстановить потерянные файлы после форматирования довольно высоки из-за небольшого размера нового B + -дерева. Более того, внутренняя нумерация inodes увеличивает шансы на легкое восстановление файлов после форматирования.

Файловая система

| Что такое файловая система

Файловая система — это процесс управления тем, как и где данные на диске хранения, который также называется управлением файлами или FS.Это компонент логического диска, который сжимает файлы, разделенные на группы, известные как каталоги. Это абстрактно для человека-пользователя и связано с компьютером; следовательно, он управляет внутренними операциями диска. Файлы и дополнительные каталоги могут находиться в каталогах. Хотя в Windows существуют различные файловые системы, NTFS является наиболее распространенной в наше время. Было бы невозможно, чтобы файл с таким же именем существовал, а также было бы невозможно удалить установленные программы и восстановить определенные файлы без управления файлами, а также файлы не имели бы организации без файловой структуры.Файловая система позволяет вам просматривать файл в текущем каталоге, поскольку файлы часто управляются в иерархии.

Диск (например, жесткий диск) имеет файловую систему, независимо от типа и использования. Кроме того, он содержит информацию о размере файла, имени файла, информации о фрагменте местоположения файла и месте хранения данных на диске, а также описывает, как пользователь или приложение могут получить доступ к данным. Такие операции, как метаданные, именование файлов, управление хранилищем и каталоги / папки, управляются файловой системой.

На запоминающем устройстве файлы хранятся в секторах, в которых данные хранятся в группах секторов, называемых блоками. Размер и расположение файлов определяется файловой системой, а также помогает распознать, какие секторы готовы к использованию. Помимо Windows, существуют другие операционные системы, содержащие файловую систему FAT и NTFS. Но в продуктах Apple (например, iOS и macOS) используется HFS +, поскольку операционная система подходит для многих различных файловых систем.

Иногда для обозначения разделов используется термин «файловая система».Например, фраза «на жестком диске доступны две файловые системы» не обязательно означает, что диск разделен между двумя файловыми системами, NTFS и FAT. Но это означает, что есть два отдельных раздела, которые используют один и тот же физический диск.

Для работы большинству приложений, с которыми вы контактируете, требуется файловая система; следовательно, в каждом разделе должен быть один. Более того, если программа создана для использования в macOS, вы не сможете использовать эту программу в Windows, поскольку программы зависят от файловой системы.

Примеры файловых систем

Примеры файловых систем приведены ниже:

FAT: FAT — это тип файловой системы, разработанной для жестких дисков. Он обозначает таблицу размещения файлов и был впервые представлен в 1977 году, который используется для 12 или 16 бит для каждого доступа кластера к таблице размещения файлов (FAT). На жестких дисках и других компьютерных системах он помогает управлять файлами в операционных системах Microsoft. В таких устройствах, как цифровые фотоаппараты, флэш-память и другие портативные устройства, он также часто используется для хранения информации о файлах.Это также помогает продлить срок службы жесткого диска, поскольку сводит к минимуму износ жесткого диска. Сегодня FAT не используется более поздними версиями Microsoft Windows, такими как Windows XP, Vista, 7 и 10, поскольку они используют NTFS. FAT8, FAT12, FAT32, FAT16 — это разные типы FAT (для таблицы размещения файлов).

GFS: GFS — это файловая система, которая расшифровывается как Global File System. Он позволяет нескольким компьютерам работать как единая машина, которая впервые была разработана в Университете Миннесоты.Но сейчас его поддерживает Red Hat. Когда физическое расстояние между двумя или более компьютерами велико и они не могут отправлять файлы напрямую друг другу, файловая система GFS позволяет им напрямую совместно использовать группу файлов. Компьютер может организовать свой ввод-вывод для сохранения файловых систем с помощью глобальной файловой системы.

HFS: HFS (Иерархическая файловая система) — это файловая система, которая используется на компьютере Macintosh для создания каталога во время форматирования жесткого диска.Как правило, его основная функция заключается в организации или хранении файлов на жестком диске Macintosh. Apple не может поддерживать запись или форматирование дисков HFS с момента появления на рынке OS X. Кроме того, диски в формате HFS не распознаются компьютерами с Windows, поскольку HFS — это формат Macintosh. Жесткие диски Windows форматируются с помощью файловых систем WIN32 или NTFS.

NTFS: NTFS — это файловая система, которая означает файловую систему NT и хранит и извлекает файлы в операционной системе Windows NT и других версиях Windows, таких как Windows 2000, Windows XP, Windows 7 и Windows 10.Иногда ее называют файловой системой новой технологии. По сравнению с файловой системой FAT и HPFS, она предоставляет лучшие методы восстановления файлов и защиты данных, а также предлагает ряд улучшений с точки зрения расширяемости, безопасности и производительности.

UDF: UDF — это файловая система, расшифровывается как Universal Disk Format и впервые использованная OSTA (Ассоциация технологий оптического хранения) в 1995 году для обеспечения согласованности данных, записанных на несколько оптических носителей. Он используется с CD-ROM и DVD-ROM и поддерживается всеми операционными системами.Теперь он используется в процессе записи CD-R и CD-RW, что называется пакетной записью.

Архитектура файловой системы

Файловая система содержит два или три уровня. Иногда эти слои работают вместе, а иногда явно разделены. Для файловых операций API (интерфейс прикладных программ) предоставляется логической файловой системой, например OPEN, CLOSE, READ и т. Д., Поскольку она отвечает за взаимодействие с пользовательским приложением. Кроме того, для обработки запрошенная операция пересылается на уровень, расположенный ниже нее.Кроме того, для различных одновременных экземпляров физических файловых систем второй дополнительный уровень позволяет поддерживать виртуальную файловую систему. И каждый параллельный экземпляр называется реализацией файловой системы.

Третий уровень отвечает за управление буферизацией и памятью, что называется физической файловой системой. Он связан с физической работой запоминающего устройства и обрабатывает считываемые или записываемые физические блоки. Кроме того, чтобы управлять устройством хранения, этот уровень взаимодействует с каналом и драйверами устройств.

Типы файловых систем

Существуют различные типы файловых систем, а именно:

1. Дисковые файловые системы

На дисковом носителе файловая система диска имеет возможность случайным образом адресовать данные в течение нескольких промежутков времени. Кроме того, это включает ожидание, которое привело к скорости доступа к данным. Независимо от последовательного расположения данных, несколько пользователей могут получить доступ к нескольким данным на диске с помощью файловой системы диска.

2. Файловые системы Flash

Файловая система флэш-памяти отвечает за ограничения, производительность и специальные возможности флэш-памяти. Лучше использовать файловую систему, разработанную для флеш-устройства; однако файловая система на диске является основным носителем, который может использовать устройство флэш-памяти.

3. Ленточные файловые системы

Файловая система на магнитной ленте используется для хранения файлов на ленте, поскольку это формат ленты и файловая система. По сравнению с дисками магнитные ленты более эффективны для доступа к данным в течение длительного времени, что является проблемой для файловой системы общего назначения с точки зрения создания и эффективного управления.

4. Файловые системы баз данных

Файловая система на основе базы данных — еще один метод управления файлами. Файлы распознаются по их характеристикам (например, по типу файла, автору, теме и т. Д.), А не по иерархическому структурированному управлению.

5. Транзакционные файловые системы

Некоторым программам требуется одно или несколько изменений для сбоя по какой-либо причине или требуется несколько изменений файловых систем, но они не вносят никаких изменений. Например, программа может записывать файлы конфигурации или библиотеки и исполняемые файлы во время установки или обновления программного обеспечения.Программное обеспечение может быть непригодным для использования или сломаться, если программное обеспечение остановлено во время обновления или установки. Кроме того, вся система может выйти из строя, если процесс установки или обновления программного обеспечения не завершен.

6. Сетевые файловые системы

Сетевая файловая система предлагает доступ к файлам на сервере. На удаленных компьютерах, подключенных к сети, с помощью локальных интерфейсов программы могут прозрачно создавать, управлять и получать доступ к иерархическим файлам и каталогам.Клиенты, подобные файловой системе, для FTP и WebDAV, а также AFS, протоколы SMB, NFS — все это примеры сетевых файловых систем.

7. Общие дисковые файловые системы

Файловая система с общим диском позволяет нескольким машинам обращаться к одной и той же внешней дисковой подсистеме, но когда несколько машин обращается к одной и той же внешней дисковой подсистеме, в этом состоянии могут возникнуть коллизии; Таким образом, чтобы предотвратить конфликт, файловая система решает, к какой подсистеме будет осуществляться доступ.

8. Минимальная файловая система

В 1970-х годах для некоторых первоначальных пользователей микрокомпьютеров дисковые и цифровые ленточные устройства были очень дорогими. Было разработано несколько более дешевых базовых систем хранения данных, использующих обычную аудиокассету. На кассетном магнитофоне пользователь был проинформирован о нажатии кнопки «ЗАПИСЬ», когда система требовала записи данных. И, чтобы уведомить систему, нажмите «ВОЗВРАТ» на клавиатуре. Кроме того, на кассетном магнитофоне пользователю нужно было нажимать кнопку «PLAY», когда системе требовалось считывать данные.

9. Плоские файловые системы

Подкаталоги недоступны в плоской системе. Он содержит единственный каталог, и все файлы хранятся в одном каталоге. Из-за относительно небольшого объема доступного пространства для данных файловая система этого типа была подходящей, когда дискеты были доступны впервые.

---

04-A.2: Файловые системы Linux — Разработка LibreTexts

Что такое файловая система?

В вычислениях файловая система или файловая система (часто сокращенно fs) контролирует, как данные хранятся и извлекаются.Без файловой системы данные, помещенные на носитель данных, были бы одним большим массивом данных без возможности определить, где заканчивается один фрагмент данных и начинается следующий. Разделив данные на части и присвоив каждой части имя, данные легко изолировать и идентифицировать. Получив свое название от названия системы управления бумажными данными, каждая группа данных называется «файлом». Структура и логические правила, используемые для управления группами данных и их именами, называются «файловой системой».

Существует много разных файловых систем.Каждый из них имеет различную структуру и логику, свойства скорости, гибкости, безопасности, размера и т. Д. Некоторые файловые системы были разработаны для использования в определенных приложениях.

Ниже приводится очень краткое сравнение наиболее распространенных файловых систем, используемых в мире Linux.

Файловая система	Максимальный размер файла	Максимальный размер раздела	Журнал	Банкноты
Жир 16	2 ГиБ	2 ГиБ	№	Наследие
Fat32	4 ГиБ	8 ТиБ	№	Наследие
NTFS	2 ТиБ	256 ТиБ	Есть	(для совместимости с Windows) NTFS-3g может быть установлен в Linux, что обеспечивает поддержку чтения / записи.
доб2	2 ТиБ	32 ТиБ	№	Наследие
доб.3	2 ТиБ	32 ТиБ	Есть	Стандартная файловая система Linux на многие годы.Лучший выбор для сверхстандартной установки.
доб.4	16 ТиБ	1 EiB	Есть	Современная итерация ext3. Лучший выбор для новых установок, где нет необходимости в сверхстандартных стандартах.
reiserFS	8 ТиБ	16 ТиБ	Есть	Уже не в хорошем состоянии.
JFS	4ПиБ	32 ПиБ	Да (метаданные)	Создано IBM — В плохом состоянии.
XFS	8 EiB	8 EiB	Да (метаданные)	Создано SGI. Лучший выбор для сочетания стабильности и расширенного ведения журнала. По умолчанию для установок Centos / RHEL7.

Хотя мы обычно думаем, что файловая система должна располагаться в системе, над которой мы работаем, с распространением сетевых технологий появляются также технологии, которые позволяют нам использовать различные сетевые протоколы, которые позволяют обмениваться данными по сети. .Эти возможности называются сетевыми файловыми системами, и некоторые из них поддерживаются различными дистрибутивами Linux. В следующей таблице представлены три наиболее распространенных протокола.

Функциональность

Сетевая файловая система	Описание
Блок сообщений сервера (SMB)	Сетевой протокол связи для обеспечения совместного доступа к файлам, принтерам и последовательным портам между узлами в сети.Он также обеспечивает аутентифицированный механизм межпроцессного взаимодействия. В основном SMB используется на компьютерах под управлением Microsoft Windows, где он был известен как «сеть Microsoft Windows» до появления Active Directory. Соответствующие службы Windows — это сервер LAN Manager для серверного компонента и рабочая станция LAN Manager для клиентского компонента.
Общая файловая система Интернета (CIFS)	Конкретная версия SMB, разработанная Microsoft в качестве преемника SMB версии 1, но SMB версий 2 и 3 заменила ее.Однако название CIFS все еще присутствует в некоторых системах Linux, хотя эти инструменты фактически поддерживают более новые версии SMB.
Сетевая файловая система	NFS очень похожа на SMB, однако протоколы несовместимы. При использовании Linux предпочтительнее использовать NFS, если у вас есть клиенты Linux, обращающиеся к серверам Linux. Когда вы работаете в среде, где сочетаются Windows и Linux, протокол SMB — лучший выбор.

Адаптировано из:
«LinuxFilesystemsExplained» Энтони Дж. Саймона, CommunityHelpWiki находится под лицензией CC BY-SA 4.0
«Блок сообщений сервера» от нескольких участников, Википедия под лицензией CC BY-SA 3.0

Объяснение типов файловой системы

Linux, какую из них следует использовать

Linux поддерживает множество файловых систем, таких как ext4, ZFS, XFS, Btrfs, Reiser4 и т. Д. Различные типы файловых систем решают разные проблемы, и их использование зависит от конкретного приложения.

Выбор файловой системы Linux, подходящей для вашего приложения, является важным решением.В этом руководстве описываются некоторые из основных файловых систем Linux и даются рекомендации по выбору файловой системы, подходящей для вашего приложения.

Что такое файловая система Linux

Почти все данные и программы, необходимые для загрузки системы Linux и поддержания ее работы, сохраняются в файловой системе. Например, сама операционная система, компиляторы, прикладные программы, разделяемые библиотеки, файлы конфигурации, файлы журналов, точки монтирования мультимедиа и т. Д.

Файловые системы работают в фоновом режиме.Как и остальная часть ядра операционной системы, они практически незаметны при повседневном использовании.

Файловая система Linux обычно представляет собой встроенный уровень операционной системы Linux, используемый для управления данными хранилища. Он контролирует, как данные хранятся и извлекаются. Он управляет именем файла, размером файла, датой создания и другой информацией о файле.

файловая система ext4

В 1992 году была запущена расширенная файловая система, или ext, специально для операционной системы Linux.Он уходит своими корнями в операционную систему Minix. В 1993 году было выпущено обновление под названием Extended File System 2 или ext2, которое в течение многих лет было файловой системой по умолчанию во многих дистрибутивах Linux. К 2001 году ext2 была обновлена ​​до ext3, которая ввела журналирование для защиты от повреждений в случае сбоев или сбоев питания.

Ext4 (четвертая расширенная файловая система) была представлена ​​в 2008 году и является файловой системой Linux по умолчанию с 2010 года. Она была разработана как прогрессивная версия файловой системы ext3 и преодолевает ряд ограничений в ext3.Он имеет значительные преимущества перед своим предшественником, такие как улучшенный дизайн, лучшая производительность, надежность и новые функции.

В настоящее время ext4 является файловой системой по умолчанию в большинстве дистрибутивов Linux. Он может поддерживать файлы и файловые системы размером до 16 терабайт. Он также поддерживает неограниченное количество подкаталогов (файловая система ext3 поддерживает только до 32 000). Кроме того, ext4 обратно совместима с ext3 и ext2, что позволяет монтировать эти старые версии с драйвером ext4.

Есть причина, по которой ext4 является выбором по умолчанию для большинства дистрибутивов Linux . Он опробован, протестирован, стабилен, отлично работает и широко поддерживается. Если вам нужна стабильность, ext4 — лучшая файловая система Linux для вас.

Несмотря на все свои возможности, ext4 не поддерживает прозрачное сжатие, прозрачное шифрование или дедупликацию данных.

Файловая система XFS

XFS — это высокомасштабируемая файловая система, разработанная Silicon Graphics и впервые развернутая в операционной системе IRIX на основе Unix в 1994 году.Это файловая система с журналированием и, как таковая, отслеживает изменения в журнале перед фиксацией изменений в основной файловой системе. Преимущество — это гарантированная целостность файловой системы и ускоренное восстановление в случае сбоев питания или сбоев системы.

Первоначально XFS была создана для поддержки чрезвычайно больших файловых систем с размерами до 16 эксабайт и размером файлов до 8 эксабайт. Он имеет долгую историю работы на больших серверах и массивах хранения.

Одна примечательная особенность XFS — гарантированная скорость ввода-вывода.Это позволяет приложениям зарезервировать пропускную способность. Файловая система рассчитывает доступную производительность и корректирует свою работу в соответствии с существующими резервированиями.

XFS имеет репутацию системы, работающей в средах, требующих высокой производительности и масштабируемости, и поэтому регулярно считается одной из самых производительных файловых систем в больших системах с корпоративными рабочими нагрузками.

Сегодня XFS поддерживается большинством дистрибутивов Linux и теперь стала файловой системой по умолчанию в Red Hat Enterprise Linux, Oracle Linux, CentOS и многих других дистрибутивах.

Лучшие варианты использования файловой системы XFS

Итак, у вас большой сервер? У вас большие требования к хранилищу или у вас есть локальный медленный диск SATA?

Если и ваш сервер, и ваше запоминающее устройство большие и нет необходимости уменьшать размер файловой системы, XFS, вероятно, будет лучшим выбором. XFS — отличная файловая система, которая хорошо масштабируется для больших серверов. Но даже с меньшими массивами хранения XFS работает очень хорошо, когда средние размеры файлов велики, например, размером в сотни мегабайт.

Файловая система Btrfs

Btrfs — это файловая система Linux общего назначения нового поколения, которая предлагает уникальные функции, такие как расширенное интегрированное управление устройствами, масштабируемость и надежность. Он лицензирован под лицензией GPL и открыт для участия любого человека. Для файловой системы используются разные имена, в том числе «Butter FS», «B-tree FS» и «Better FS».

Разработка

Btrfs началась в Oracle в 2007 году. Он был объединен с основным ядром Linux в начале 2009 года и дебютировал в Linux 2.Выпуск 6.29.

Btrfs не является преемником файловой системы ext4 по умолчанию, используемой в большинстве дистрибутивов Linux, но предлагает лучшую масштабируемость и надежность. Btrfs — это файловая система с копированием при записи (CoW) , предназначенная для устранения различных недостатков в текущих файловых системах Linux. Основное внимание уделяется отказоустойчивости, самовосстановлению и простоте администрирования.

Btrfs может поддерживать до 16 exbibyte раздела и файл того же размера. Если вас смущают цифры, все, что вам нужно знать, это то, что Btrfs может поддерживать до шестнадцати раз больше данных Ext4.

Как работает Copy-on-Write и зачем оно вам

В традиционной файловой системе при изменении файла данные считываются, изменяются, а затем записываются обратно в то же место. В файловой системе с копией при записи он считывает данные, изменяет их и записывает в новое место. Это предотвращает потерю данных во время транзакции чтения-изменения-записи, поскольку данные всегда находятся на диске.

Поскольку вы не «перенаправляете» до тех пор, пока новый блок не будет полностью записан, если вы потеряете питание или выйдет из строя в середине записи, вы получите либо старый блок, либо новый блок, но не наполовину записанный. поврежденный блок.Таким образом, вам не нужно проверять файловые системы при запуске, и вы снижаете риск повреждения данных.

Вы можете сделать снимок файловой системы в любой момент, создав запись снимка в метаданных с текущим набором указателей. Это защищает старые блоки от последующего сбора мусора и позволяет файловой системе представить том в том виде, в котором он был во время моментального снимка. Другими словами, у вас есть возможность мгновенного отката. Вы даже можете клонировать этот том, чтобы сделать его доступным для записи на основе снимка.

Другой вариант — ZFS в Linux, который может быть более стабильным, но требует еще нескольких шагов для установки в типичных дистрибутивах Linux.

Характеристики Btrfs

• Копирование при записи (CoW) и создание моментальных снимков — Сделайте инкрементное резервное копирование безболезненным даже из «горячей» файловой системы или виртуальной машины (ВМ).
• Контрольные суммы уровня файла — Метаданные для каждого файла включают контрольную сумму, которая используется для обнаружения и исправления ошибок.
• Сжатие — Файлы можно сжимать и распаковывать «на лету», что увеличивает скорость чтения.
• Автоматическая дефрагментация — Файловые системы настраиваются фоновым потоком, пока они используются.
• Подтомы — Файловые системы могут совместно использовать единый пул пространства вместо того, чтобы помещаться в свои собственные разделы.
• RAID — Btrfs выполняет свои собственные реализации RAID, поэтому LVM или mdadm не требуются для наличия RAID. В настоящее время поддерживаются RAID 0, 1 и 10. RAID 5 и 6 считаются нестабильными.
• Разделы необязательны. — Хотя Btrfs может работать с разделами, он может напрямую использовать необработанные устройства (/ dev / ).
• Дедупликация данных — Поддержка дедупликации данных ограничена; однако дедупликация со временем станет стандартной функцией Btrfs. Это позволяет Btrfs экономить место, сравнивая файлы через двоичные файлы diff.

Btrfs — это файловая система, которая не требует администрирования после ее реализации, то есть вам никогда не придется запускать на ней fsck. Всякий раз, когда возникают какие-либо ошибки или несоответствия, он должен просто обрабатывать их самостоятельно и действовать.

Хотя верно то, что Btrfs все еще считается экспериментальным и в настоящее время находится в стадии активной разработки, время, когда Btrfs станет файловой системой по умолчанию для систем Linux, приближается.Некоторые дистрибутивы Linux уже начали переходить на него в своих текущих выпусках.

Если вы не боитесь иметь дело с несколько менее зрелой экосистемой, Btrfs может быть для вас лучшим вариантом.

Файловая система ZFS

ZFS (файловая система Zettabyte) остается одной из наиболее технически совершенных и полнофункциональных файловых систем с момента ее появления в октябре 2005 года. Это локальная файловая система (например, ext4) и менеджер логических томов (например, LVM), созданные Sun Microsystems.ZFS публиковалась под лицензией с открытым исходным кодом, пока Oracle не купила Sun Microsystems и не закрыла лицензию.

Вы можете думать о ZFS как о диспетчере томов и о массиве RAID в одном , который позволяет добавлять дополнительные диски в ваш том ZFS, что позволяет одновременно добавить дополнительное пространство в вашу файловую систему. В дополнение к этому ZFS имеет некоторые другие функции, которых нет в традиционных RAID.

ZFS сильно зависит от памяти, поэтому для запуска вам потребуется не менее 8 ГБ. На практике используйте столько, сколько можете получить в соответствии с вашим аппаратным обеспечением / бюджетом.

ZFS обычно используется накопителями данных, пользователями NAS и другими гиками, которые предпочитают полагаться на собственную резервную систему хранения, а не на облако. Это отличная файловая система для управления несколькими дисками с данными, которая может соперничать с некоторыми из лучших конфигураций RAID .

ZFS похожа на другие подходы к управлению хранилищем, но в некотором смысле радикально отличается. ZFS обычно не использует Linux Logical Volume Manager (LVM) или разделы диска, и обычно удобно удалять разделы и структуры LVM перед подготовкой носителя для zpool.

zpool — аналог LVM. Zpool охватывает одно или несколько устройств хранения, а члены zpool могут быть нескольких различных типов. Основные элементы хранения — одиночные устройства, зеркала и рейдзы. Все эти элементы хранения называются vdevs.

ZFS может обеспечить целостность хранилища намного лучше, чем любой RAID-контроллер, поскольку он досконально знает структуру файловой системы. Безопасность данных — важная особенность конструкции ZFS. Все блоки, записанные в zpool, тщательно проверяются контрольной суммой для обеспечения согласованности и правильности данных.

Для использования на сервере, где вы хотите почти полностью исключить любую возможность потери данных и стабильность — вот главное название игры, вы можете изучить ZFS.

Функции ZFS

Бесконечная масштабируемость . Что ж, технически она не бесконечна, но это 128-битная файловая система, способная управлять зеттабайтами (одним миллиардом терабайт) данных. Поэтому независимо от того, сколько у вас места на жестком диске, ZFS подойдет для управления им.

Максимальная целостность .Все, что вы делаете внутри ZFS, использует контрольную сумму для обеспечения целостности файла. Вы можете быть уверены, что ваши файлы и их резервные копии не испытают скрытого повреждения данных. Кроме того, пока ZFS незаметно проверяет целостность ваших данных, она будет выполнять автоматическое восстановление в любое время.

Объединение накопителей . Создатели ZFS хотят, чтобы вы думали об этом как о том, как ваш компьютер использует оперативную память. Когда вам нужно больше памяти на вашем компьютере, вы вставляете другую карту, и все готово.Точно так же с ZFS, когда вам нужно больше места на жестком диске, вы вставляете другой жесткий диск, и все готово. Не нужно тратить время на разбиение на разделы, форматирование, инициализацию или что-то еще с вашими дисками. Если вам нужен «пул» хранилища большего размера, просто добавьте диски.

RAID . ZFS поддерживает множество различных уровней RAID, обеспечивая при этом производительность, сравнимую с производительностью аппаратных RAID-контроллеров. Это позволяет сэкономить деньги, упростить настройку и получить доступ к превосходным уровням RAID, которые были улучшены в ZFS.

Файловая система Reiser4

ReiserFS — это компьютерная файловая система общего назначения с журналированием, изначально разработанная и реализованная командой Namesys под руководством Ханса Райзера. Представленная в версии ядра Linux 2.4.1, это была первая файловая система с журналированием, включенная в стандартное ядро.

За исключением обновлений безопасности и исправлений критических ошибок, Namesys прекратила разработку ReiserFS. Reiser4 является преемницей файловой системы ReiserFS. Он добавил шифрование, улучшил производительность и многое другое.

Reiser4 требует исправленного ядра. Он все еще не включен в официальное ядро ​​Linux, но исправления для Linux-5.x уже доступны. Причины, по которым Reiser4 сегодня не входит в ядро ​​Linux, можно резюмировать как утверждения о необходимости дальнейшего тестирования.

Reiser4 обеспечивает наиболее эффективное использование дискового пространства среди всех файловых систем во всех сценариях и рабочих нагрузках. ReiserFS предлагает преимущества перед другими файловыми системами, особенно когда дело касается обработки большого количества небольших файлов. Поддерживает ведение журнала для быстрого восстановления в случае проблем. Структура файловой системы основана на деревьях. Кроме того, Reiser4 потребляет немного больше ресурсов ЦП, чем другие файловые системы.

Reiser4 обладает уникальной способностью оптимизировать дисковое пространство, занимаемое небольшими файлами (менее одного блока). Они полностью хранятся в своем индексном дескрипторе, без выделения блоков в области данных.

Помимо реализации традиционных функций файловой системы Linux, reiser4 предоставляет пользователям ряд дополнительных возможностей: прозрачное сжатие и шифрование файлов, полное ведение журнала данных, а также практически неограниченную (с помощью архитектуры подключаемых модулей) расширяемость.

Однако в настоящее время нет поддержки прямого ввода-вывода (начата работа по реализации), квот и POSIX ACL.

Заключение

Выбор файловой системы, которая удовлетворяет потребности вашего конкретного приложения, требует консультации и исследования различных параметров. В этой статье описываются преимущества параметров файловой системы ext4, ZFS, XFS, Btrfs и Reiser4, которые помогут вам принять решение относительно правильной файловой системы для среды вашего приложения. Спасибо, что провели здесь время.

 Если это руководство помогло вам, подумайте о покупке нам кофе.



  Мы очень ценим вашу поддержку и поддержку!  

Что такое файловая система Linux? Easy Guide

Возможно, вы уже немного знаете о Linux, но не можете точно знать, как ваши данные обрабатываются под капотом. Потому что, если вы, как и многие другие пользователи Linux, просто воспринимаете подобные вещи как должное.

Но ваша файловая система Linux не такая уж беззаботная, поэтому сегодня мы будем говорить именно о ней — файловой системе Linux.

Что такое файловая система Linux?

Файловая система Linux — это совокупность данных и / или файлов, хранящихся на жестком диске или хранилище компьютера, ваш компьютер полагается на эту файловую систему для определения местоположения и расположения файлов в вашем хранилище, если бы их не было, файлы были бы действуют так, как будто они невидимы, что, очевидно, вызывает множество проблем.

На самом деле существует множество различных файловых систем для Linux. Если вам интересно, какую из них следует использовать, мы предоставим исчерпывающий список файловых систем, поддерживаемых Linux.

Какие типы файловых систем Linux?

После установки Linux предлагает различные файловые системы, например, указанные ниже, из которых вы можете выбрать:

• Ext
• Ext2
• Ext3
• Ext4
• JFS
• XFS
• btrfs
• swap

• swap
Я углублюсь в каждую из этих файловых систем Linux и дам краткое описание.

Ext : «ext» — это аббревиатура от «расширенной файловой системы», созданная в 1992 году и являющаяся самой первой файловой системой, разработанной специально для Linux.

Его функциональность была частично разработана на основе файловой системы UNIX. Первоначально цель его создания заключалась в том, чтобы выйти за рамки использовавшейся ранее файловой системы (файловая система MINIX) и преодолеть ее ограничения.
Поскольку на момент написания этой статьи этой файловой системе около 30 лет, многие дистрибутивы Linux больше не поддерживают ее, поэтому на самом деле она больше не используется.

Ext2 : также называется «вторая расширенная система». Созданная в 1993 году, ext2 была разработана как преемник исходной системы расширений для Linux.

Это инновации в таких областях, как емкость хранилища и общая производительность. Эта файловая система позволяет хранить до 2 ТБ данных. Как и ext, эта файловая система очень старая, поэтому ее действительно следует избегать.

Ext3 : ext3, или третья расширенная система, созданная в 2001 году, превосходит ext2 в том, что это файловая система с журналированием. Журналируемая файловая система — это система, которая записывает в отдельный журнал изменения и обновления файлов и данных до того, как такие действия будут выполнены.

Это означает, что если по какой-либо причине произойдет сбой компьютера или жесткого диска (-ов) или возникнет какой-либо сбой питания, этот отдельный журнал, содержащий изменения, сделанные до сбоя, можно использовать для доступа к этим сохраненным данным, тем самым исправляя и восстанавливая файлы после перезагрузки.

В настоящее время существует так много лучших вариантов, из которых можно выбирать, что больше нет причин использовать эту расширенную файловую систему.

Ext4 : ext4, что означает «четвертая расширенная система», была создана в 2006 году.Поскольку эта файловая система преодолевает многочисленные ограничения, присущие третьей расширенной системе, она широко используется и является файловой системой по умолчанию, которую использует большинство дистрибутивов Linux.

Может быть, это не самый передовой продукт, но он абсолютно надежен и стабилен, что очень ценно для Linux.

Таким образом, если вы не особенно хотите ломать голову над различными преимуществами и недостатками всех файловых систем, из которых вы можете выбирать, мы определенно рекомендуем вам просто выбрать эту.

JFS : Файловая система JFS была создана IBM в 1990 году, и название JFS является аббревиатурой от Файловая система журналирования, поскольку мы уже рассмотрели эту концепцию с файловой системой номер 3 в этой статье, вы уже должны быть хорошо знакомым с тем, что именно это означает.

Легко восстановить данные после сбоя питания и довольно надежно. Более того, он использует меньше мощности процессора, чем другие файловые системы.

XFS : xfs, аббревиатура от «Extent File System», была создана Silicon Graphics и первоначально предназначалась для их ОС «IRIX», но позже была передана Linux.

Созданная в 1990 году, XFS представляет собой 64-разрядную высокопроизводительную файловую систему с журналированием. Это особенно примечательно тем, насколько хорошо он работает с очень большими файлами. Хотя, наоборот, не особенно
лучше всего с файлами меньшего размера.

Btrfs : btrfs, это еще один акроним, обозначающий файловую систему B Tree File System, созданный Oracle в 2009 году. Он считается конкурирующей файловой системой с ext4, хотя все согласны с тем, что ext4 в целом является лучшей файловой системой, поскольку он передает данные быстрее и предлагает большую стабильность, но, хотя это так, это не означает, что btrfs не стоит изучать.

В btrfs есть несколько уникальных и преимуществ. И в целом у него отличная производительность.

Если вы уже не могли сказать из сравнений, сделанных в нашем списке, ext4 считается и считается лучшей файловой системой Linux.

Какую файловую систему использует моя система?

Если вам интересно, какая файловая система в вашем дистрибутиве установлена ​​по умолчанию или просто какая из них у вас есть в настоящее время, вы можете определить это для себя, используя несколько довольно изящных команд в своем терминале.

Есть несколько способов сделать это, но мы покажем вам самый простой ниже:

Сокращенно от «disk free», df — это команда, используемая для отображения свободного места на диске в Linux и других подобных операционных системах. системы. Он также используется для понимания и проверки смонтированных файловых систем.

Теперь вы, возможно, заметили, что я упоминал, что эту команду можно использовать для определения смонтированной файловой системы, но когда вы запускаете команду «df» самостоятельно, никакие типы файловых систем не упоминаются.(показано ниже)


Что ж, вот где появляется эта интересная небольшая опция: откройте свой терминал и выполните эту команду:

 $ df -T
 

Это вариант df команда. Он отобразит тип файловой системы вместе с другой нерелевантной в данный момент информацией. (показано ниже)

Как видите, во втором столбце в разделе «Тип» определяется тип файловой системы. Теперь вы можете определить, какую файловую систему вы в настоящее время смонтировали в своем дистрибутиве Linux.

Что такое верхний уровень в Linux?

/ — это каталог верхнего уровня в системе Linux. Имя «верхний уровень» означает «корень», таким образом, это корневой каталог системы. Хотя он отделен от «/ root directory», поэтому не следует путать их.

Все остальные каталоги образуют пирамиду из этого каталога верхнего уровня. Эта концепция не уникальна для Linux, так как то же самое можно наблюдать в других операционных системах, например, в очень интересной, о которой вы, возможно, слышали, под названием Windows.В Windows есть такие разделы, как C: и D :.

В Linux эти каталоги в так называемой «пирамиде» существуют в иерархии с определенной структурой. Это можно увидеть в вашем терминале, используя команду:

 $ cd / 

, а затем отображение каталогов и файлов в каталоге верхнего уровня. (показано ниже)

Большинство дистрибутивов имеют одинаковую структуру, а различия между некоторыми из них незначительны. Теперь, когда вы знаете, что такое каталог верхнего уровня, давайте подробно рассмотрим, что это за остальные каталоги и что с ними можно делать.

Что такое каталоги файловой системы Linux?

/ bin — необходимые утилиты

Каталог содержит основные системные программы и важные утилиты. Например, часто используемые и хорошо известные команды, такие как «кошка», находятся в «/ bin».

Причина этого в том, что если эти утилиты не хранятся в этом каталоге, нет уверенности в том, что система будет иметь к ним доступ, если файловая система не смонтирована.

Есть каталог / sbin, который очень похож на / bin, поскольку он содержит двоичные файлы (программы) для администрирования основной системы.

/ boot — Загрузка для загрузки

Содержит файлы, необходимые для загрузки системы. Например, BIOS, что расшифровывается как Basic Input / Output System.

BIOS отвечает за выполнение загрузчика основной загрузочной записи (MBR).

Проверяет целостность жесткого диска (ов) системы перед запуском MBR. / boot также содержит ядра Linux и многие другие файлы в дополнение к BIOS.

Хотя файлы конфигурации этих файлов не хранятся в / boot, скорее они хранятся в / etc вместе со многими другими различными файлами конфигурации.

/ dev — Устройства или файлы

Linux отображает подключенные устройства в виде файлов, а каталог / dev содержит эти файлы. Хотя дело в том, что, как видно по названию, это не «настоящие» файлы, они просто отображаются как файлы. / dev также является местом, где можно монтировать физические диски.

/ etc — Файлы конфигурации

Как мы обсуждали ранее, файлы конфигурации BIOS и другие подобные файлы можно найти в / etc. Вы можете редактировать эти файлы конфигурации в текстовом редакторе по своему усмотрению.

В основном, каждый тип файла конфигурации находится в / etc, включая, помимо прочего, файлы конфигурации системы.

/ home — Сохранение домашней папки

В вашей системе есть домашняя папка для каждого пользователя, и каждый из них содержится вместе в каталоге / home. Эти папки создаются с использованием вашего имени пользователя.

Например, ваше имя пользователя — joe, поэтому ваша домашняя папка будет находиться в / home / joe.

Эти домашние папки содержат файлы пользовательских данных и файлы конфигурации, относящиеся к конкретному пользователю, который также является одним из немногих типов файлов конфигурации, которые хранятся где-то еще, помимо / etc, как мы объясняли выше.

Если кто-то хочет изменить другие файлы в системе, он должен стать пользователем root, поскольку каждый пользователь имеет права на запись только в свою домашнюю папку.

/ lib — Библиотеки для программ

Каждая программа или двоичный файл использует определенные библиотеки для работы, а каталог / lib — это место, где эти библиотеки могут быть расположены.

/ media — Mounted Media

Содержит подкаталоги, в которых смонтированы ваши физические носители. Например, компакт-диск, если он вставлен в вашу систему, вы можете получить доступ к его содержимому через его каталог, который создается в каталоге / media после вставки.

/ mnt — Temporary Mounts

Этот каталог используется для монтирования временных файловых систем. Если вы используете файловую систему для очень конкретной цели и в течение относительно короткого периода времени, вы, вероятно, смонтируете ее в / mnt. Хотя вы можете установить его в любом месте системы, если захотите.

/ opt — Дополнительные пакеты

Каталог / opt содержит набор подкаталогов, в которых расположены дополнительные пакеты программного обеспечения и которыми управляет менеджер пакетов.

/ proc — Псевдо-файлы ядра и процессов

Каталог / proc — еще один интересный случай каталога, который содержит эти «поддельные» файлы, очень похожий на каталог / dev, который мы обсуждали ранее в этом списке.Эти файлы представляют собой специальные файлы, которые представляют собой, что интересно, информацию о системе и процессе.

/ root — корневой каталог пользователей

Как мы уже обсуждали ранее, у каждого пользователя есть свой собственный домашний каталог. Это домашний каталог пользователя root. Домашний каталог пользователя root находится в / root.

Что примечательно, потому что, в отличие от остальных домашних каталогов пользователей, он не расположен в / home. Как мы уже говорили выше, в предыдущем разделе этой статьи / root отличается от корневого каталога «/», и этот факт следует сохранить в памяти, если это возможно.

/ sbin — Программы системного администрирования

Каталог / sbin аналогичен каталогу / bin тем, что он содержит важные программы. Но он отличается тем, что предназначен для использования пользователем root.

/ tmp — Временные файлы

Каталог / tmp используется для хранения временных файлов, которые удаляются при перезапуске системы. Для удаления этих временных файлов в каталоге / tmp можно использовать такие утилиты, как tmpwatch.

/ usr — общие данные пользователя, доступные только для чтения

Каталог / usr используется для хранения приложений и файлов, которые используются и совместно используются пользователями и между ними.

/ var — данные переменных

Каталог / var используется как каталог / usr, только вместо того, чтобы быть доступным только для чтения, он доступен для записи. Этот каталог содержит системные журналы и другие различные переменные данные.

И на этом мы завершаем эту тему. Теперь вы должны иметь довольно твердое представление о том, что такое файловая система Linux и как ее использовать. Надеюсь, вы что-то узнали, и спасибо за чтение!