Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
4
ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ
РАЗЛИЧНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
MS DOS начиная с версии 4.0 поддерживает файловую систему FAT 16 в ее нынешнем виде. В ней каждый кластер диска характеризуется записью с помощью 16-разрядного числа. Всего в таблице может быть не более чем 65536 записей. В то время, когда разрабатывалась MS DOS, эта величина была вполне приемлема, т.к. в то время диски имели емкость в десятки мегабайт, и размер кластера составлял 1 Кбайт. Однако с увеличением размеров дисков стал увеличиваться и размер кластера. Однако MS DOS не может иметь кластеры более 32 Кбайт, а значит и максимальный размер раздела диска не может превысить 2 Гбайт. Для современных компьютеров этого недостаточно. Можно разбить диск на несколько небольших разделов, но это не решает проблемы.
Другим недостатком FAT 16 была поддержка имен файлов по формату 8.3. С появлением WINDOWS 95 в FAT 16 был включен механизм, позволяющий идентифицировать файлы с длинными именами. Для этого в состав каталога стали включаться дополнительные записи. Однако при этом замедляется просмотр каталога с большим количеством файлов с длинными именами и резко уменьшается число файлов, которое может содержать корневой каталог.
Для хранения всех файловых атрибутов система FAT 16 использует всего один байт, что не позволяет хранить информацию, связанную с защитой файлов и каталогов.
Аналогично работает и FAT 12, которая используется для небольших дисков и в которой каждая запись кодируется 12 разрядами.
FAT 32 была призвана устранить некоторые недостатки FAT 16. В ней кластер идентифицируется 32 разрядами, но при этом старшие 4 бита резервируются и реально используются лишь 28 разрядов. Для небольших дисков размер кластера в FAT 32 может совпадать с размером сектора, а всего на диске может содержаться до 232 кластеров. Кроме того, в отличие от FAT 16 в FAT 32 не ограничивается размер корневого каталога. В остальном система FAT 32 схожа с FAT 16. Но, если FAT 16 поддерживается практически любой операционной системой, то FAT 32 поддерживается только WINDOWS 2000, WINDOWS 98 и WINDOWS 95 OSR2, а такие операционные системы, как MS DOS, WINDOWS NT, первые версии WINDOWS 95, OS/2 не поддерживают FAT32.
Для работы с CD ROM дисками была разработана система CDFS. Позднее появилась ее модификация UDF.
Для устранения некоторых недостатков системы FAT в операционной системе OS/2 была введена файловая система HPFS (High Performance File System). Она позволила уменьшить время доступа к файлам в больших каталогах. Увеличились также и размеры поддерживаемых дисков.
На базе этой системы была разработана система NTFS. Она обладает более сложной структурой и более широкими возможностями, чем система FAT. В отличие от нее система NTFS не хранит всю информацию о расположении файлов в одном месте – начале раздела. Сведения о распределении дискового пространства между файлами сохраняются в виде специальных пакетов, которые могут располагаться в любом месте диска. Это значит, что с течением времени файловая система может быть расширена.
Структура каталогов NTFS лучше приспособлена для поиска файлов, так как записи о файлах сохраняются с использованием бинарного дерева, а не простого линейного списка, как в FAT. Это значит, что для поиска файла требуется проанализировать меньшее количество записей. Система NTFS обладает встроенной поддержкой длинных имен и расширяемых атрибутов файлов. Благодаря этому разделы NTFS могут хранить информацию, связанную с защитой файлов, аудитом доступа к файлам, а также сведения о правах на владение файлами. Система NTFS выделяет дисковое пространство участками, равными по размеру дисковым секторам. Однако имеется возможность сохранять совсем небольшие файлы, не выделяя при этом отдельного сектора. Содержимое небольших файлов может быть сохранено в виде расширяемых атрибутов файла.
Система NTFS обеспечивает работу с очень большими разделами размером в 264 байт (16 миллиардов гигабайт).
Система безопасности NTFS включает в себя четыре области:
Подключение. Каждый субъект безопасности – пользователь или служба, работающая на компьютере, должен уникально идентифицировать себя.
Владение. Каждый ресурс в системе принадлежит тому или иному субъекту безопасности. Этим субъектом может быть и сам компьютер.
Разрешение. Доступ к любому ресурсу контролируется владельцем этого ресурса. Он определяет, какие пользователи обладают доступом к принадлежащим ему ресурсам, и какие действия разрешается выполнить этим пользователям в отношении этого ресурса.
Аудит. Каждый раз, когда пользователь использует то или иное предоставленное ему разрешение на доступ к ресурсу, сообщение об этом может быть внесено в файл журнала.
При создании NTFS учитывались вопросы восстанавливаемости системы. Для этого использовалась модель обработки транзакций. В случае отключения питания или другого системного сбоя NTFS восстанавливает дисковые тома в целостное состояние. Операция восстановления NTFS выполняется автоматически при первом после сбоя обращении к диску и занимает всего несколько секунд. Кроме того, для своих жизненно важных секторов NTFS применяет избыточное хранение.
Система NTFS применяется в операционных системах, начиная с WINDOWS NT.
Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под MFT зону – пространство, в котором растет метафайл MFT. Запись каких-либо данных в эту область невозможна. MFT зона держится пустой, чтобы самый главный служебный файл MFT не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой пространство для хранения файлов пользователя. Однако когда это пространство заполняется полностью, размер MFT зоны может быть сокращен, освободив место для записи файлов.
MFT файл представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска и себя самого. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт) и каждая запись соответствует какому либо файлу. Первые 16 файлов носят служебный характер и называются метафайлами. Причем самый первый метафайл – сам MFT. Эти первые 16 элементов MFT – единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Вторая копия первых трех, самых важных записей хранится посередине диска.
Каждый из 16 метафайлов отвечает за какой-либо аспект работы системы. Они находятся в корневом каталоге NTFS диска и их имена начинаются с символа $. Отметим некоторые из них:
$MFT – сам MFT файл.
$MFTmirr – копия первых 16 записей MFT, размещенная посередине диска.
$LogFile – файл поддержки журналирования.
$AttrDef – список стандартных атрибутов файлов на томе.
$. – корневой каталог.
$Bitmap – карта свободного места тома.
$Boot – загрузочный сектор.
$Quota – файл, в котором записаны права пользователей на использование дискового пространства.
О каждом файле пользователя имеется запись в MFT. В этой области хранится вся информация о файле: его имя, размер, положение на диске отдельных фрагментов и т.д., кроме собственно данных файла. Если для информации о файле не хватает одной записи MFT, то используются несколько записей, причем не обязательно следующих подряд друг за другом.
Каждый файл в NTFS не имеет данных как таковых, а имеет потоки (атрибуты). Один из этих потоков и носит привычный для нас смысл – данные файла. К файлу можно прилепить другие дополнительные потоки (атрибуты).
Каталог в NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске. Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево. В FAT для поиска нужного файла приходится просматривать все элементы каталога, пока не найдется нужный. Бинарное дерево располагает имена файлов таким образом, чтобы поиск файлов осуществлялся более быстрым способом. Можно, например, просто отсортировать их по алфавиту и поиск производить, сравнивая очередные символы имени файла.
Сравнивая системы FAT и NTFS можно отметить следующее:
1. Для эффективной работы FAT нужно немного оперативной памяти.
2. FAT быстро работает с малыми и средними каталогами.
3. Диск в FAT совершает в среднем меньшее количество движений головок по сравнению с NTFS.
4. В FAT 32 резко снижается быстродействие с увеличением фрагментации, особенно для больших дисков.
5. FAT медленно работает с каталогами, содержащими большое число файлов.
6. NTFS предъявляет существенные требования к объему оперативной памяти.
7. Медленные диски и контроллеры существенно замедляют работу NTFS.
8. Сложность структуры каталогов и число файлов в одном каталоге не влияет на быстродействие NTFS.
9. NTFS обеспечивает очень быстрый доступ к маленьким файлам (в несколько сотен байт), т. к. он весь находится в MFT записи.
10. NTFS обеспечивает быстрый доступ к фрагментам больших файлов.
11. Диск, заполненный на 80 – 90% в NTFS будет показывать крайне низкое быстродействие и практически не поддается полной дефрагментации.
Подводя итоги, можно сказать, что для компьютеров с объемом ОЗУ менее 64 – 128 Мбайт NTFS вряд ли будет эффективнее FAT. Если при работе не используется никаких сложных приложений, то FAT 32 может показать более высокое быстродействие, чем NTFS. Система NTFS закладывалась на будущее, которое для большинства реальных применений не наступило. Преимущество NTFS с точки зрения быстродействия проявляется в сложных высокопроизводительных графических станциях или в офисных компьютерах с большим количеством документов. Для пользователей, не имеющих больших дисков, заполненных большим количеством файлов, и не пользующихся сложными программами лучше с точки зрения быстродействия покажет себя FAT 32. Однако, если на первый план выходят вопросы надежности, то NTFS имеет бесспорное преимущество перед FAT.