Где находится таблица файлов
Файловая система (ФС) является важной частью любой операционной системы, которая отвечает за организацию хранения и доступа к информации на каких-либо носителях. Рассмотрим в качестве примера файловые системы для наиболее распространенных в наше время носителей информации – магнитных дисков. Как известно, информация на жестком диске хранится в секторах (обычно 512 байт) и само устройство может выполнять лишь команды считать/записать информацию в определенный сектор на диске. В отличие от этого файловая система позволяет пользователю оперировать с более удобным для него понятием - файл. Файловая система берет на себя организацию взаимодействия программ с файлами, расположенными на дисках. Для идентификации файлов используются имена. Современные файловые системы предоставляют пользователям возможность давать файлам достаточно длинные мнемонические названия.
Под каталогом в ФС понимается, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений, с другой стороны каталог - это файл, содержащий системную информацию о группе составляющих его файлов. Файловые системы обычно имеют иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет каталогов, содержащих информацию о файлах и каталогах более низкого уровня.
Рассмотрим более подробно структуру жесткого диска. Базовой единицей жесткого диска является раздел, создаваемый во время разметки жесткого диска. Каждый раздел содержит один том, обслуживаемый какой-либо файловой системой и имеющий таблицу оглавления файлов - корневой каталог. Некоторые операционные системы поддерживают создание томов, охватывающих несколько разделов. Жесткий диск может содержать до четырех основных разделов. Это ограничение связано с характером организации данных на жестких дисках IBM-совместимых компьютеров. Многие операционные системы позволяют создавать, так называемый, расширенный (extended) раздел, который по аналогии с разделами может разбиваться на несколько логических дисков.
В первом физическом секторе жесткого диска располагается головная запись загрузки и таблица разделов (табл. 1). Головная запись загрузки (master boot record, MBR) - первая часть данных на жестком диске. Она зарезервирована для программы начальной загрузки BIOS (ROM Bootstrap routine), которая при загрузке с жесткого диска считывает и загружает в память первый физический сектор на активном разделе диска, называемый загрузочным сектором (Boot Sector). Каждая запись в таблице разделов (partition table) содержит начальную позицию и размер раздела на жестком диске, а также информацию о том, первый сектор какого раздела содержит загрузочный сектор.
Загрузочная запись (MBR)
Запись 1 раздела
Запись 2 раздела
Запись 3 раздела
Запись 4 раздела
Табл. 1. Таблица деления диска
В широком смысле понятие "файловая система" включает:
совокупность всех файлов на диске,
наборы служебных структур данных, используемых для управления файлами, такие как, например, каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,
комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности операции по созданию, уничтожению, чтению, записи, именованию файлов, установке атрибутов и уровней доступа, поиску и т. д.
Различие между файловыми системами заключается, в основном, в способах распределения пространства между файлами на диске и организации на диске служебных областей.
Современные операционные системы стремятся обеспечить пользователя возможностью работать одновременно с несколькими файловыми системами. В этом случае ФС рассматривается как часть подсистемы ввода-вывода. В большинстве операционных систем (Windows 95, NT, OS/2) реализуется механизм переключения файловых систем (File
Файловая система NTFS содержит файл с именем главной таблицы файлов или MFT. Существует по крайней мере одна запись в MFT для каждого файла на томе файловой системы NTFS, включая саму основную таблицу. Все сведения о файле, включая его размер, штамп времени и дату, разрешения и содержимое данных, хранятся либо в записях MFT, либо в пространстве, расположенном за пределами MFT, которое описывается записями MFT.
По мере добавления файлов в том файловой системы NTFS в MFT добавляются дополнительные записи, а размер MFT увеличивается. При удалении файлов с тома файловой системы NTFS их записи MFT помечаются как свободные и могут использоваться повторно. Однако место на диске, выделенное для этих записей, не перераспределяется, и размер MFT не уменьшается.
Файловая система NTFS резервирует пространство для MFT, чтобы размер MFT оставался непрерывным по мере роста. Пространство, зарезервированное файловой системой NTFS для MFT в каждом томе, называется зоной MFT. Пространство для файлов и каталогов также выделяется из этого пространства, но только после выделения всего пространства тома за пределами зоны MFT.
В зависимости от среднего размера файла и других переменных можно выделить зарезервированную зону MFT или незарезервированное пространство на диске, так как диск заполняется емкостью. Тома с небольшим количеством относительно больших файлов будут выделять незарезервированное пространство первыми, а тома с большим количеством относительно маленьких файлов сначала распределяются по зоне MFT. В любом случае фрагментация MFT начинает выполняться, когда один регион или другая выделяется полностью. Если незарезервированное пространство полностью выделено, пространство для файлов и каталогов пользователя будет выделено из зоны MFT. Если зона MFT полностью выделена, пространство для новых записей MFT будет выделено из незарезервированного пространства.
Саму таблицу MFT можно дефрагментировать. Чтобы снизить вероятность того, что зона MFT будет полностью выделена до завершения процесса дефрагментации, перед дефрагментацией тома оставьте как можно больше пространства в начале зоны MFT. Если зона MFT будет полностью распределена до завершения дефрагментации, то в ней должно быть нераспределенное пространство вне зоны MFT.
Зона MFT по умолчанию вычисляется и зарезервирована системой при подключении тома и основывается на размере тома. Вы можете увеличить зону MFT, используя запись реестра, описанную в статье 174619 базы знаний Майкрософт, но нельзя сделать зону MFT по умолчанию меньше вычисляемой. Увеличение зоны MFT не снижает объем места на диске, который пользователи могут использовать для файлов данных.
Чтобы определить текущий размер MFT, проанализируйте диск файловой системы NTFS с помощью дефрагментации диска, а затем нажмите кнопку Просмотреть отчет . Отобразится статистика диска, включая текущий размер MFT и число фрагментов. Размер MFT можно также получить с помощью кода управления фсктл _ получения _ _ тома _ NTFS .
Основная таблица файлов (MFT) хранит сведения, необходимые для извлечения файлов из раздела NTFS.
Файл может иметь одну или несколько записей MFT и может содержать один или несколько атрибутов. В файловой системе NTFS ссылка на файл является ссылкой на сегмент MFT основной записи файла. Дополнительные сведения см. в статье _ _ Справочник по сегментам MFT.
MFT содержит сегменты записей файлов; первые 16 из них зарезервированы для специальных файлов, например следующих:
- 0: MFT ($Mft)
- 5: корневой каталог ( \ )
- 6: файл выделения кластера тома ($Bitmap)
- 8: Bad — файл кластера ($BadClus)
Каждый сегмент записи файла начинается с заголовка сегмента записи файла. Дополнительные сведения см. в разделе _ _ _ заголовок сегмента записи файла. За каждым сегментом записи файла следуют один или несколько атрибутов. Каждый атрибут начинается с заголовка записи атрибута. Дополнительные сведения см. в разделе _ _ заголовок записи атрибута. Запись атрибута включает тип атрибута (например, $DATA или $BITMAP), необязательное имя и значение атрибута. Пользовательский поток данных — это атрибут, как и все потоки. Список атрибутов завершается с параметром 0xFFFFFFFF ($END).
Ниже приведены некоторые примеры атрибутов.
- Файл $Mft содержит неименованный $DATA атрибут, который представляет собой последовательность сегментов записи MFT в порядке.
- Файл $Mft содержит неименованный атрибут $BITMAP, который указывает, какие записи MFT используются.
- Файл $Bitmap содержит неименованный $DATA атрибут, указывающий, какие кластеры используются.
- Файл $BadClus содержит атрибут $DATA с именем $BAD, который содержит запись, соответствующую каждому поврежденному кластеру.
Если больше нет места для хранения атрибутов в сегменте записи файла, то дополнительные сегменты записи файла выделяются и вставляются в первый (или базовый) сегмент записи файла в атрибуте, который называется списком атрибутов. Список атрибутов указывает, где можно найти каждый атрибут, связанный с файлом. Сюда входят все атрибуты в записи базового файла, за исключением самого списка атрибутов. Дополнительные сведения см. в разделе _ _ элемент списка атрибутов.
В этой статье объясняются различия между таблицей распределения файлов (FAT), Высокопрофилковой файловой системой (HPFS) и файловой системой NT (NTFS) в Windows NT и их преимуществами и недостатками.
Применяется к: Windows 10 — все выпуски, Windows Server 2012 R2
Исходный номер КБ: 100108
HPFS поддерживается только в Windows NT версиях 3.1, 3.5 и 3.51. Windows NT 4.0 не поддерживает и не может получить доступ к разделам HPFS. Кроме того, поддержка файловой системы FAT32 стала доступна в Windows 98/Windows OSR2 и Windows 2000.
Обзор NTFS
С точки зрения пользователя NTFS продолжает организовывать файлы в каталоги, которые, как и HPFS, сортироваться. Однако, в отличие от FAT или HPFS, на диске нет "специальных" объектов и нет зависимости от оборудования, такого как сектора 512-byte. Кроме того, на диске нет специальных местоположений, таких как таблицы FAT или суперблоки HPFS.
Надежность, что особенно желательно для высококлассных систем и файловых серверов
Платформа для добавленных функциональных возможностей
Поддержка требований POSIX
Удаление ограничений файловой системы FAT и HPFS
Преимущества FAT
Невозможно выполнить недоделку под Windows NT в любой из поддерживаемых файловых систем. Undelete utilities try to directly access the hardware, which cannot be done under Windows NT. Однако, если файл находился на разделе FAT и система перезапущена в MS-DOS, файл может быть незаверяем. Файловая система FAT лучше всего работает для дисков и/или разделов примерно в 200 МБ, так как FAT начинается с очень мало накладных расходов. Дополнительные вопросы о преимуществах FAT см. в следующих ниже.
Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", Chapter 5, section titled "Choosing a File System"
Windows NT Набор ресурсов workstation 4.0, глава 18, "Выбор файловой системы"
Windows NT Набор ресурсов server 4.0 "Руководство по ресурсам", глава 3, раздел под названием "Какая файловая система будет использовать в каких томах"
Запасной блок
Запасной блок расположен в логическом секторе 17 и содержит таблицу "горячие исправления" и блок запасных каталогов. В HPFS при обнаружении плохого сектора запись "горячие исправления" используется для логического указать на существующий хороший сектор на месте плохого сектора. Этот метод для обработки ошибок записи известен как горячее исправление.
Версия HPFS, включенная в Windows NT, не поддерживает горячее исправление.
Недостатки FAT
Желательно, чтобы при использовании дисков или разделов более 200 МБ файловая система FAT не должна использоваться. Это потому, что по мере увеличения размера тома производительность с FAT быстро снижается. Невозможно установить разрешения на файлы, которые являются разделами FAT.
Разделы FAT ограничены размером не более 4 гигабайт (ГБ) под Windows NT и 2 ГБ в MS-DOS.
Дополнительные обсуждения других недостатков FAT см. в следующем примере:
Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", Chapter 5, section titled "Choosing a File System"
Windows NT Набор ресурсов workstation 4.0, глава 18, "Выбор файловой системы"
Microsoft Windows NT Server 4.0 Набор ресурсов "Руководство по ресурсам", глава 3, раздел под названием "Какая файловая система для использования в каких томах"
Недостатки HPFS
Из-за накладных расходов, задействованных в HPFS, это не очень эффективный выбор для объема менее 200 МБ. Кроме того, с объемами более 400 МБ, будет некоторое ухудшение производительности. Невозможно установить безопасность в HPFS в соответствии с Windows NT.
HPFS поддерживается только в Windows NT версиях 3.1, 3.5 и 3.51. Windows NT 4.0 не может получить доступ к разделам HPFS.
Дополнительные недостатки HPFS см. в следующих ниже.
Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", Chapter 5, section titled "Choosing a File System"
Windows NT Набор ресурсов workstation 4.0, глава 18, "Выбор файловой системы"
Windows NT Набор ресурсов server 4.0 "Руководство по ресурсам", глава 3, раздел под названием "Какая файловая система будет использовать в каких томах"
Добавлены функциональные возможности
Одной из главных задач разработки Windows NT на каждом уровне является предоставление платформы, которая может быть добавлена и построена, и NTFS не является исключением. NTFS предоставляет богатую и гибкую платформу для использования других файловой системы. Кроме того, NTFS полностью поддерживает Windows NT безопасности и поддерживает несколько потоков данных. Файл данных больше не является единым потоком данных. Наконец, в соответствии с NTFS пользователь может добавить в файл свои собственные атрибуты, определенные пользователем.
Недостатки NTFS
Не рекомендуется использовать NTFS в томе, который меньше 400 МБ, из-за количества накладных расходов на NTFS. Это пространство в виде системных файлов NTFS, которые обычно используют не менее 4 МБ дискового пространства на разделе 100-МБ.
В настоящее время шифрование файлов не встроено в NTFS. Таким образом, кто-то может загрузиться в MS-DOS или другую операционную систему и использовать утилиту редактирования дисков низкого уровня для просмотра данных, хранимых в томе NTFS.
Невозможно форматирование дискетного диска с файловой системой NTFS; Windows NT форматы всех дискетных дисков с файловой системой FAT, так как накладные расходы, связанные с NTFS, не будут соответствовать дискетным дискам.
Дополнительные обсуждения недостатков NTFS см. в следующих ниже.
Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", Chapter 5, section titled "Choosing a File System"
Windows NT Набор ресурсов workstation 4.0, глава 18, "Выбор файловой системы"
Windows NT Набор ресурсов server 4.0 "Руководство по ресурсам", глава 3, раздел под названием "Какая файловая система будет использовать в каких томах"
Суперблок
Суперблок расположен в логическом секторе 16 и содержит указатель на FNODE корневого каталога. Одна из самых больших опасностей при использовании HPFS заключается в том, что если Суперблок потерян или поврежден из-за плохого сектора, содержимое раздела также не повреждено, даже если остальной диск в порядке. Можно восстановить данные на диске, скопив все на другой диск с хорошим сектором 16 и перестроив Super Block. Однако это очень сложная задача.
Поддержка POSIX
NTFS является наиболее совместимым с POSIX.1 поддерживаемых файловых систем, так как поддерживает следующие требования POSIX.1:
Имя, чувствительное к делу:
В POSIX README.TXT, Readme.txt и readme.txt все файлы.
Дополнительный штамп времени:
Дополнительный штамп времени обеспечивает время последнего доступа к файлу.
Твердая ссылка — это когда два разных файла, которые могут располагаться в разных каталогах, указывают на одинаковые данные.
Обзор FAT
FAT является наиболее упрощенным из файловых систем, поддерживаемых Windows NT. Файловая система FAT характеризуется таблицей распределения файлов (FAT), которая на самом деле является таблицей, которая находится в самом "верху" тома. Чтобы защитить том, в случае повреждения одной из них хранятся две копии FAT. Кроме того, таблицы FAT и корневой каталог должны храниться в фиксированном расположении, чтобы правильно располагать файлы загрузки системы.
Диск, отформатированный с помощью FAT, выделяется в кластерах, размер которых определяется размером тома. Когда создается файл, в каталоге создается запись и устанавливается первый номер кластера, содержащий данные. Эта запись в таблице FAT указывает на то, что это последний кластер файла, или указывает на следующий кластер.
Обновление таблицы FAT очень важно, а также отнимает много времени. Если таблица FAT регулярно не обновляется, это может привести к потере данных. Это отнимает много времени, так как при каждом обновлении таблицы FAT необходимо переместить головки чтения диска в логическую нулевую дорожку диска.
В структуре каталогов FAT нет организации, и файлам предоставляется первое открытое расположение на диске. Кроме того, FAT поддерживает только атрибуты файлов для чтения, скрытых, системных и архивных файлов.
Конвенции о переименовании NTFS
Имена файлов и каталогов могут быть длиной до 255 символов, включая все расширения. Имена сохраняют случай, но не являются чувствительными к делу. NTFS не проводит различий между именами файлов в зависимости от случая. Имена могут содержать любые символы, за исключением следующих:
В настоящее время из командной строки можно создавать только имена файлов до 253 символов.
В зависимости от оборудования ограничения могут накладывать дополнительные ограничения размера разделов в любой файловой системе. В частности, раздел загрузки может быть размером всего 7,8 ГБ, а в таблице разделов имеется ограничение в 2 терабайта.
Дополнительные сведения о поддерживаемых файловых системах для Windows NT см. в Windows NT Набор ресурсов.
Таблица размещения файлов (FAT) является системой, используемой на компьютерах для хранения информации о файле. Где хранится эта информация может варьироваться от внутреннего жесткого диска на флэш – карты памяти. Система размещения файлов в таблице используется главным образом для хранения информации на портативных носителях, таких как карты флэш-памяти. В прошлом она была использована для внутренних жестких дисков.
Существует много видов архитектуры компьютерной файловой системы. Оригинальная система ограничивается хранением не более 32 мегабайт информации, но в более поздних версиях добавлена поддержка нескольких гигабайт и даже несколько терабайт хранилища.
Большинство внутренних жестких дисков компьютеров требуют, чтобы переместить головку в диске в определенном положении и снять небольшой сегмент информации. Износ вовлечённый в этот процесс означает, что необходим способ хранения информации файла на жестком диске. Была разработана система FAT, чтобы свести к минимуму количество поисков, которые была обязана сделать головка жёсткого диска.
FAT информационной системы находится в ряде кластеров. Сама Таблица размещения файлов -это область на жёстком диске, которая хранит информацию относительно каждого кластера на диске. С помощью этой информации, операционная система может найти ближайший свободный раздел памяти без его поиска по всему диску. Это помогает избежать крупных износов на устройстве памяти.
В дополнение к таблице размещения файлов, есть директории каталогов. Эти файлы хранят информацию о том, где на диске расположены файлы и где они находятся. В таблицы справочника также включена информация, касающаяся названия и свойств файла. Некоторые из свойств хранят расширение файла, атрибуты файла, а также дату и время создания. Другие свойства также могут быть сохранены, в зависимости от конкретной версии FAT системы и операционной системы, которая используется на ПК.
Система таблицы размещения файлов гарантирует, что файлы могут быть найдены и доступны в любом месте на диске с минимальными затратами времени потраченными на поиск. Это не только помогает свести к минимуму износ физического привода, но также гарантирует, что файлы могут быть быстро доступны. Это приводит к увеличению производительности и эффективности. Простота и доступность системы FAT делают её идеальной для использования на устройствах памяти, доступ к которым осуществляется посредством многих различных операционных систем.
Преимущества HPFS
HPFS лучше всего для дисков в диапазоне 200-400 МБ. Дополнительные вопросы о преимуществах HPFS см. в следующих ниже.
Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", Chapter 5, section titled "Choosing a File System"
Windows NT Набор ресурсов workstation 4.0, глава 18, "Выбор файловой системы"
Windows NT Набор ресурсов server 4.0 "Руководство по ресурсам", глава 3, раздел под названием "Какая файловая система будет использовать в каких томах"
Конвенция о наименовании FAT
FAT использует традиционную конвенцию именования файлов 8.3, и все имена файлов должны быть созданы с набором символов ASCII. Имя файла или каталога может быть длиной до восьми символов, затем период (.) сепаратором и до трех символов. Имя должно начинаться с буквы или номера и может содержать любые символы, за исключением следующих:
Если какой-либо из этих символов используется, могут возникать неожиданные результаты. Имя не может содержать пробелы.
Зарезервированы следующие имена:
CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL
Все символы будут преобразованы в верхний шкаф.
Обзор HPFS
Сначала файловая система HPFS была представлена с ОС/2 1.2, чтобы обеспечить больший доступ к более крупным жестким дискам, которые затем появились на рынке. Кроме того, новая файловая система должна была расширить систему именования, организации и безопасности для растущих требований рынка сетевых серверов. HPFS поддерживает организацию каталогов FAT, но добавляет автоматическую сортировку каталога на основе имен файлов. Имена файлов расширяются до 254 символов двойного byte. HpFS также позволяет файлу быть составленным из "данных" и специальных атрибутов, чтобы обеспечить повышенную гибкость с точки зрения поддержки других соглашений имен и безопасности. Кроме того, единица распределения меняется из кластеров в физические сектора (512 bytes), что уменьшает потерянное пространство диска.
В hpFS записи каталогов занимают больше информации, чем в fat. Как и файл атрибутов, это включает сведения об изменении, создании и дате и времени доступа. Вместо того, чтобы указать на первый кластер файла, записи каталога в HPFS указывают на FNODE. FNODE может содержать данные файла или указатели, которые могут указать на данные файла или другие структуры, которые в конечном итоге указывают на данные файла.
HPFS пытается выделить как можно больше файла в дополнительных секторах. Это делается для повышения скорости при последовательной обработке файла.
Кроме того, HPFS включает несколько уникальных объектов специальных данных:
Удаление ограничений
Во-первых, NTFS значительно увеличил размер файлов и томов, так что теперь они могут быть до 2^64 bytes (16 exabytes или 18,446,744,073,709,551,616 bytes). NTFS также возвращается к концепции кластеров FAT, чтобы избежать проблемы HPFS фиксированного размера сектора. Это было сделано, Windows NT является портативной операционной системой, и в какой-то момент может возникнуть другая технология диска. Таким образом, 512 bytes в секторе рассматривается как имеющие большую возможность не всегда хорошо подходят для выделения. Это было сделано путем определения кластера как нескольких размеров естественного распределения оборудования. Наконец, в NTFS все имена файлов основаны на Юникоде, а имена 8.3 хранятся вместе с длинными именами файлов.
Надежность
Для обеспечения надежности NTFS были рассмотрены три основные области: возможность восстановления, устранение сбоев в одном секторе со смертельным исходом и горячее исправление.
NTFS — это восстанавливаемая файловая система, так как отслеживает транзакции в файловой системе. При выполнении CHKDSK в FAT или HPFS проверяется согласованность указателей в каталоге, распределении и таблицах файлов. В NTFS ведется журнал транзакций с этими компонентами, чтобы CHKDSK возвращал транзакции только до последней точки фиксации, чтобы восстановить согласованность в файловой системе.
В fat или HPFS, если сектор, на который расположен один из специальных объектов файловой системы, не удается, произойдет сбой в одном секторе. NTFS избегает этого двумя способами: во-первых, не используя специальные объекты на диске и отслеживая и защищая все объекты, которые находятся на диске. Во-вторых, в NTFS хранятся несколько копий (число зависит от размера тома) таблицы master File Table.
Как и версии HPFS для ОС/2, NTFS поддерживает горячее исправление.
Преимущества NTFS
NTFS лучше всего использовать для объемов около 400 МБ или более. Это происходит потому, что производительность не снижается в соответствии с NTFS, как это делается в fat, с большими размерами тома.
Возможность восстановления, разработанная в NTFS, такова, что пользователю никогда не нужно запускать какую-либо утилиту восстановления диска на разделе NTFS. Дополнительные преимущества NTFS см. в следующих ниже.
Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", Chapter 5, section titled "Choosing a File System"
Windows NT Набор ресурсов workstation 4.0, глава 18, "Выбор файловой системы"
Windows NT Набор ресурсов server 4.0 "Руководство по ресурсам", глава 3, раздел под названием "Какая файловая система будет использовать в каких томах"
Читайте также: