Файлова система NTFS
Операционните системи Windows NT4, Windows 2000, Windows XP, първите издания на Windows Vista използват файловата система NTFS (NT File System). ОС Windows 95/98/Me използват FAT (FAT16), респективно FAT32. Windows 2000 / XP могат да използват FAT32 и NTFS.
При NTFS размерът на клъстера (група от блокове, или сектори) може да е в границите между 512 байта и 64 килобайта (по подразбиране - 4 КB).
Дялът, форматиран с NTFS има следната структура:
MFT (Master File Table)
Област за данни
Област за копие на MFT
Област за данни
Началните 12% от целия обем на дяла се резервират за MFT (Master File Table - обща таблица на файловете). Останалите 88% от свободното пространство са за данни, като точно по средата на дяла в една отделна малка област се съхранява копие на първите 3 записа от MFT от съображения за сигурност. Размерът на MFT е динамичен и се променя, така че свободното пространство на диска, включва и свободните части от областта MFT. В случая, след като свободното пространство от 88% свърши, размерът на MFT зоната може да намалее наполовина, освобождавайки място за запис на данни. След като се освободи място в областта за данни, размерът на MFT областта се възстановява до 12% от общия размер.
Всеки елемент на файловата система NTFS представлява отделен файл. Има 16 служебни файла (наречени метафайлове), имената на които започват със символа $. Главният файл на NTFS е разположен в началото на едноименната зона пред другите служебни файлове и носи името MFT (Master Files Table). Този файл представлява каталог на файловото съдържание на диска и на самия себе си. Целият файл MFT е съставен от отделни записи с размер най-често от 1 KB, като всеки запис (или наколко записа, ако не достига един) се отнася за един файл от диска. Метафайловете имат фиксирано положение в началото на MFT. Всички други служебни файлове от MFT могат да менят често положението си, благодарение на което NTFS може с цената на фрагментация на MFT да размества своите служебни области по повърхността на диска, заобикаляйки дефектните участъци. За сравнение, при FAT повреда на един-единствен фрагмент от областта FAT (File Allocation Table) може да доведе до невъзможност за прочитане на цялата записана информация. Когато обемът на файла с данни е малък, цялата информация от него е възможно да се съхранява в един или няколко 1 KB записи, от които е съставен файлът MFT, а не в областта за данни, където се съхраняват по-големите файлове. Обикновено всички файлове под 1 KB се съхраняват по този начин. Когато файловете са по-големи, в записите се съхранява информация за името на файла, разположението му (или на отделните му фрагменти, ако е фрагментиран). Имената на файловете са в Unicode формат (65535 различни символа) с максимална дължина 255 знака.
Файловата система NTFS има и още един файл - каталог, в който се съхраняват връзки (препратки - links) към други файлове и каталози, като се изгражда йерархична структура, наречена бинарно дърво. Каталогът е разделен на блокове, всеки от които съдържа името на файла, основните му атрибути и препратка към елемент от MFT, който съдържа пълната информация за файла. Търсенето в такова бинарно дърво е по-бързо и става чрез сравнение на търсения елемент (име на файл) със средно разположения елемент отначало в целия списък, а след това във всеки следващ остатък от списъка.
NTFS е стабилна и надеждно защитена от сривове файлова система. Има вграден механизъм на предотвратяване и коригиране на грешки и недопускане на неточности, дължащи се на недовършени или некоректно извършени операции. За целта системата поддържа дневници, в които регистрира събитията по обслужване на файловите операции и транзакции (операции с данните на файловете, които или се изпълняват докрай, или не се изпълняват въобще). При възникване на аварийна ситуация (спиране на захранването, програмна грешка и др.), операционната система прочита от съответния дневник записа за състоянието преди аварията, разбира кои операции не са извършени коректно, инициализира работната среда (дисково пространство, индекси, служебни записи) в състояние преди аварията и изпълнява нормално прекъснатъте операции и транзакции.
В NTFS е включена възможност за компресиране файловете. и папките). Алтернативата на това средство в други системи е използването на външни програми за компресиране. Ако се използва тази възможност, файловете се съхраняват на диска в компресирано състояние, а това означава и по-висока защита на данните, макар и с известен компромос по отношение на скоростта.
История: NTFS се появява от HPFS , разработвана от IBM и Microsoft за проекта OS/2 . Отначало се е ползвала с Windows NT 3.1, като идеята е била конкуренция на OS Unix, затова NTFS е събрала всички достижения към тогавашния момент.
Предимства на NTFS:
1. Устойчивост (т.нар. неразрушимост (indestructible)). Твърди се, че са правени тестове с интензивен запис на дискове, като работа им е прекъсвана в различни моменти с натискането на RESET на компютъра, но след това NTFS е възобновявала и продължавала работата си коректно. Това предимство се дължи на следния алгоритъм за обработка на транзакции при запис на файлове върху диска:
NTFS инициира процеса на запис и съобщава на модула Log File Service да записва дневник („лог”) за операциите.
Данните се записват в кеш-паметта под управлението на модула Cache Manager
Cache Manager изпраща данните на Virtual Memory Manager
Virtual Memory Manager праща данните на драйвера на диска
Драйверът на диска ги праща на контролера, който ги записва в кеша или направо на диска
Ако операцията е минала без грешка лог-записа се изтрива
Ако е станала грешка, записът на „лога” остава в таблицата за транзакции и при следващия достъп до диска Log File Service го прочита и възстановява нещата, както са били преди операцията за запис.
Такава система гарантира съхраняване на данните при копиране, преместване и промяна във файловете. Загуба е възможна само на тези изменения, които са настъпили точно при евентуален срив.
2. Работа с големи дискове. NTFS използва 64 бита, за да номерира клъстерите, т.е.възможни са 264 броя клъстери. Дължината на клъстерите (дяловете) е променлива (както е при FAT), но не е задължително да расте пропорционално с размера на диска. Практически се среща най-често 4096 B, но рамерът може да бъде променян до 64К. Теоретично в NTFS всеки файл може да е дълъг максимално 264 B .
3. Защитеност. NTFS третира файловете като обекти. Всеки обект има свойства (име, дата на създаване, дата на последна промяна, архивен статус и др.) и методи (open, close, read, write). Обръщението към съответния файл-обект става чрез методите, като се следи какви са правата върху обекта. Шифроването (криптирането) на файловете е допълнителен метод за защита.
4. Компресия на данните. NTFS достига компресиране на ниво папки и файлове, а не на ниво диск.
5. Съвместимост с формата ISO Unicode. Unicode ползва 16 бита за кодиране на всеки символ за разлика от ASCII-кода, който ползва 8 бита.
________________________________________
Виртуализация на ресурсите, виртуална машина
По принцип терминът „виртуален” означава нещо, което ни се струва, че съществува и може да се използва, но реално то не съществува. Противоположен като смисъл е друг термин, използван при работа с компютър, напр. в мрежите – „прозрачен” – нещо което ни се струва, че не съществува, а то реално съществува.
Първият виртуализиран ресурс на компютърните системи (и то на практическо ниво още в операционните системи за големи машини на фирма IBM) бе оперативната памет. Принципно тази схема се използва и в сегашните операционни системи, въпреки „златните времена” по отношение на достъпността на големи като размер памети. Виртуалната памет дава възможност да се използва повече оперативна памет, отколкото реално има машината. След това идеята на виртуализацията достигна до ниво цяла функционираща машина. IBM създаде операционна система „Виртуални машини” (OS/VM). Виртуалната машина представлява функционален еквивалент на реална машина и включва виртуален процесор, виртуална памет, виртуални периферни устройства, виртуални входно-изходни канали, виртуални регистри и т.н. В съвременните операционни системи все повече се използват виртуализиращи програми на ниво машина (програми като Virtual PC и VM Ware осигуряват идеална среда за тестване на нови версии софтуер, сървърни и мрежови комуникации, антивирусен софтуер и др.)”
This entry was posted
at 12:13
and is filed under
Компютърни системи и технологии
. You can follow any responses to this entry through the
.