Файлови системи

Windows файлови системи

Файловата система служи за организиране на данни. Тя определя как самите данни се нареждат върху дадено устройство. Също така един файл, какво име има, кой има достъп до него и др. подобни неща. Файловите системи използват метаданни. За повече инфо http://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%B8
Ролята на файловата система е да проследява всички блокове, които има даден файл.
Директорията е йерархична колекция от файлове и други директории.

Файловата система рядко работи с единични сектори, в повечето случай тя ги групира в cluster-и.

Файловите системи в Windows са два вида: FAT32 и NTFS

FAT32

Fat 32 или File Allocation Table e стара файлова система идваща от DOS. Тя може да се нарече първата или най-масовата система за персонални компютри. Разработена е от Microsoft и се използва до Windows Millennieum. Fat32 е проста файлова система и за времето си е била достатъчно бърза и добра. Ползва се и до днес и се поддържа от почти всяка операционна система(Linux, BSd, MAC OS).
Има няколко версии на FAT

• FAT 8 - най-старата, използвала се е за 8" дискети
• FAT 12 - използва се 5,25" дискети
• FAT 16 - използват се за последните дискети
• FAT 32 - използват се за последните дискети

Самото число представлява броя битове, които файловата система използва да адресира в клъстери.
Един от основните проблеми на FAT е че няма организация в самата структура, която използва файловата система.

Във FAT файловата система се използва и друга структура. Това са Directory entries. Това са структурите, които представят една директория. Direcotry entry представлява връзка към файл.
Така изглеждат нещата на един диск.

 

Първия сектор в един дял(partition) се определя като Volume boot sector или Partition boot sector. Той съдържа информация при първоначалното зареждане на ОС(операционната система) и информация за ФС(файловата система(колко клъстери имаме)). След това започва FAT1 и FAT2. Те са 1 до друг и са еднакви и ако имаме лоши сектори те могат да се разпространят бързо и да засегнат двете File Allocation Table. В следващия Root folder се индексират всички файлове и директории.

Така изглеждат неща в дадена директория.(примерно C:)

Имате файл, който се казва Hello.c. Самото directory entry показва, че файла започва от 6 индекс на file allocation table(FAT). FAT е огледално изображение на клъстерите на ОС и 6 индекс отговаря на 6 на клъстерите във ФС.

 

За да изчетен дадена информация  четем първия сектор(6), след това се обръщаме към FAT и проверяваме на индекс 6, кой е следващия клъстер и има ли такъв. В случая е клъстър номер 7. Прочитаме го и поглеждаме във FAT на номер 7 дали имаме следващ клъстър. Имаме и това е номер 8. Изчитаме и клъстър номер 8. След това се обръщаме към последния индекс, който имаме и там има маркер end of file. Тук знаем, че спираме да четем. Directory entries и File аllocation table са свързани, но отделни структури, които се намират на отделни места върху диска. FATсе намира на точно определено място на системния дял. Directory entries са пръснати на самия диск.

Предимства на FAT:

• Проста файлова система
• Поддържа се от всички ОС и мобилни устройства

Недостатъци на FAT:

• Високо ниво на фрагментация
• Максималната големина на файл е 4ГБ
• Максималната големина на дял е до 2ТБ(терабайта)

Какво е ExFat

ExFat( Extended File Allocation Table) е нова файлова система. Microsoft пускат тази файлова система в Windows Vista SP1, като подразбираща се ФС за форматиране на флаш устройства и карти. Ако форматирате една флашка, тя се форматира с тази ФС и ако я закачите на FAT няма да можете да разчетете данните от нея. Microsoft се опитват да наложат патентни права за нея.

NTFS

NTFS( New Technology File System) е разработка на Microsoft от 93г. за Windows NT.
Тя замества FAT в корпоративната среда и трябва да доставя бързодействие и да бъде по-стабилна. Има много функционалности в съвременните дейности.
Нейната структура е следната.

Master file table може да се намира на различни места, не е дефиниран както при FAT и може да се мести. Тazi таблица e много по-сложна от FAT. Съдържа много повече информация. Първите редове на тази таблица оказват структурата на тази файлова система. NTFS има няколко файла в които държи мета онформация за самата ФС и организацията на данните.

Boot file - оказва къде се намира самият volume boot record.
Mft file - е копие на master file table
Log file - в него се записват всички промени на файловата система. Ако ние съдаваме файл, първо преди да го създадем, първо ще запишем на дадено място какви са нашите намерения.
Volume file - оказва информация за системnata версията/(NTFS има няколко версии).
Bitmap file - проследява състоянието на всеки един клъстър дали е зает или не
Secure file - организира правата за сигурността на ФС.
Bad Clus file - проследява bad sectors на файловата система.

Hard links

Идеята на hard links е че ние можем да имаме два отделни файла, в различни директории които да сочат към едни и същи данни. Работейки с даден файл и променяйки данните в него, след това ако отворите другия файл, ще видите променените данни. Изтривайки "file1" вие изтривате единствено "хард линка". Ако имате няколко такива хард линка, за да изтриете файла така че да няма връзка към него, трябва да ги изтриете всичките.

Symbolic link/soft link 

За първи път се появява в Windows Vista. Те представляват специални directory entries в които има мета информация към друг файл или директория. Тези създават връзки към файлове и директории, дори които се намират на други сървъри. Ако тук изтрием "file1", "file2" остава като обект, но сочи към път, който не съществува и вие нямате връзка към този файл.

 Volume mount point

Идеята на Volume mount point е че можем САМО върху NTFS volume да имаме директория в която закачаме отделен дял. Партишъна не е примерно с буква "D" или "Е", a го закачаме към отделна директория. Така изглежда, C:\temp на практика е препратка към дял на хард диск 3, дял 2.

.

NTFS File Compression - файловата система се грижи да компресира данните. Майкрософт не препоръчва да компресирате файлове по-голямо от 30MB. Става въпрос за файлове с които редовно използвате, които се четат и пишат, защото компресията може да причини щети върху тях. 

Encrypted File System (EFS) - тя дава възможност да криптираме отделни файлове. Windows Explorer показва тези файлове като зелени. Тази технология е налична в бизнес версиите и в Windows Server. 

Volume Quotas - Идеята на квотата е да ограничава потребителите да не заемат дисково пространство безразборно. В Windows има 2 начина. Единият е на даден диск, даден потребител може да заеме 10GB. 

 - soft quota - ако потребителя заеме повече от 10GB ще се създаде специален лог, който сигнализира за това и може да се изпрати на съответния администратор и да бъде уведомен за това. 

 - hard quota - заключва и не се разрешава заемането на пространство от даден потребител.