Dateien auf einem Computer werden nach Systemprinzipien erstellt und abgelegt. Dank ihrer Implementierung erhält der Benutzer die Möglichkeit, bequem darauf zuzugreifen notwendige Informationen, ohne über komplexe Algorithmen für den Zugriff nachzudenken. Wie sind Dateisysteme organisiert? Welche sind heute am beliebtesten? Was sind die Unterschiede zwischen PC-freundlichen Dateisystemen? Und die, die in mobilen Geräten – Smartphones oder Tablets – zum Einsatz kommen?

Dateisysteme: Definition

Nach einer gängigen Definition handelt es sich bei einem Dateisystem um eine Reihe von Algorithmen und Standards, mit denen ein effektiver Zugriff eines PC-Benutzers auf Daten auf dem Computer organisiert wird. Einige Experten betrachten es als Teil des Betriebssystems. Andere IT-Experten glauben, dass das Dateisystem eine unabhängige Komponente der Computerdatenverwaltung ist, da es in direktem Zusammenhang mit dem Betriebssystem steht.

Wie wurden Computer vor der Erfindung des Dateisystems genutzt? Die Informatik – als wissenschaftliche Disziplin – hat dies erfasst lange Zeit Die Datenverwaltung erfolgte durch Strukturierung im Rahmen von Algorithmen, die in spezifische Programme eingebettet waren. Daher besteht eines der Kriterien für ein Dateisystem darin, dass die Standards für die meisten Programme, die auf Daten zugreifen, gleich sind.

Wie Dateisysteme funktionieren

Das Dateisystem ist in erster Linie ein Mechanismus, der die Nutzung von Computerhardwareressourcen beinhaltet. In der Regel handelt es sich um Magnet- oder Lasermedien - Festplatte, CDs, DVDs, Flash-Laufwerke, Disketten, die noch nicht veraltet sind. Um zu verstehen, wie das entsprechende System funktioniert, definieren wir, was die Datei selbst ist.

Nach der unter IT-Experten allgemein anerkannten Definition handelt es sich um einen Datenbereich fester Größe, ausgedrückt in Grundinformationseinheiten – Bytes. Die Datei befindet sich auf einem Datenträger, normalerweise in Form mehrerer miteinander verbundener Blöcke, die über eine bestimmte Zugriffsadresse verfügen. Das Dateisystem ermittelt dieselben Koordinaten und „meldet“ sie wiederum an das Betriebssystem. Dadurch werden die relevanten Daten eindeutig an den Benutzer übermittelt. Auf Daten wird zugegriffen, um sie zu lesen, zu ändern oder neue zu erstellen. Spezifischer Algorithmus Die Arbeit mit den „Koordinaten“ von Dateien kann unterschiedlich sein. Dies hängt von der Art des Computers, dem Betriebssystem, den Besonderheiten der gespeicherten Daten und anderen Bedingungen ab. Daher gibt es verschiedene Arten von Dateisystemen. Jeder von ihnen ist für die Verwendung auf einem bestimmten Betriebssystem oder für die Arbeit mit bestimmten Datentypen optimiert.

Das Anpassen von Datenträgern für die Verwendung durch Algorithmen eines bestimmten Dateisystems wird als Formatierung bezeichnet. Die entsprechenden Hardwareelemente der Festplatte – Cluster – sind für das anschließende Schreiben von Dateien darauf sowie für das Lesen derselben gemäß den in einem bestimmten Datenverwaltungssystem festgelegten Standards vorbereitet. Wie ändere ich das Dateisystem? In den meisten Fällen ist dies nur durch eine Neuformatierung des Speichermediums möglich. Im Regelfall werden die Dateien gelöscht. Es gibt jedoch eine Option, bei der die Verwendung von spezielle Programme Dennoch ist es möglich, wenn auch meist mit viel Zeitaufwand, das Datenverwaltungssystem zu ändern und dieses unangetastet zu lassen.

Dateisysteme funktionieren nicht fehlerfrei. Bei der Organisation der Arbeit mit Datenblöcken kann es zu Fehlern kommen. In den meisten Fällen sind sie jedoch nicht kritisch. In der Regel gibt es keine Probleme, das Dateisystem zu reparieren oder Fehler zu beseitigen. Insbesondere im Windows-Betriebssystem gibt es hierfür integrierte Softwarelösungen, die jedem Benutzer zur Verfügung stehen. Wie zum Beispiel das Programm Check Disk.

Sorten

Welche Arten von Dateisystemen sind am häufigsten? Wahrscheinlich vor allem diejenigen, die vom beliebtesten PC-Betriebssystem der Welt verwendet werden – Windows. Basisdatei Windows-Systeme- Dies sind FAT, FAT32, NTFS und ihre verschiedenen Modifikationen. Neben Computern erfreuen sich auch Smartphones und Tablets wachsender Beliebtheit. Die meisten von ihnen werden, wenn wir über den globalen Markt sprechen und die Unterschiede in den Technologieplattformen außer Acht lassen, von Android- und iOS-Betriebssystemen gesteuert. Diese Betriebssysteme verwenden ihre eigenen Algorithmen für die Arbeit mit Daten, die sich von denen unterscheiden, die für Windows-Dateisysteme charakteristisch sind.

Standards, die allen offen stehen

Beachten Sie, dass es auf dem globalen Elektronikmarkt in letzter Zeit zu einer gewissen Vereinheitlichung der Standards hinsichtlich des Betriebssystembetriebs gekommen ist verschiedene Arten Daten. Dies kann in zwei Aspekten gesehen werden. Erstens verwenden verschiedene Geräte, auf denen zwei unterschiedliche Betriebssystemtypen ausgeführt werden, häufig dasselbe Dateisystem, das mit jedem Betriebssystem gleichermaßen kompatibel ist. Zweitens sind moderne Versionen des Betriebssystems in der Regel nicht nur in der Lage, nicht nur für sie typische Dateisysteme zu erkennen, sondern auch solche, die traditionell in anderen Betriebssystemen verwendet werden – sowohl durch eingebaute Algorithmen als auch durch den Einsatz von Drittanbietern Software. Beispielsweise erkennen moderne Linux-Versionen markierte Dateisysteme für Windows in der Regel problemlos.

Dateisystemstruktur

Trotz der Tatsache, dass die Arten von Dateisystemen recht zahlreich sind, funktionieren sie im Allgemeinen nach sehr ähnlichen Prinzipien (das allgemeine Schema haben wir oben skizziert) und im Rahmen ähnlicher Strukturelemente oder Objekte. Schauen wir sie uns an. Was sind die Hauptobjekte eines Dateisystems?

Einer der wichtigsten ist: Es handelt sich um einen isolierten Datenbereich, in dem Dateien abgelegt werden können. Die Verzeichnisstruktur ist hierarchisch. Was bedeutet das? Ein oder mehrere Verzeichnisse können sich in einem anderen befinden. Was wiederum Teil des „Überlegenen“ ist. Das Wichtigste ist das Stammverzeichnis. Wenn wir über die Prinzipien sprechen, nach denen das Windows-Dateisystem funktioniert – 7, 8, XP oder eine andere Version – ist das Stammverzeichnis ein logisches Laufwerk, das durch einen Buchstaben gekennzeichnet ist – normalerweise C, D, E (Sie können jedoch jedes beliebige Laufwerk konfigurieren). im englischen Alphabet). Was beispielsweise das Linux-Betriebssystem betrifft, ist das Stammverzeichnis dort das magnetische Medium als Ganzes. In diesem und anderen auf seinen Prinzipien basierenden Betriebssystemen – wie etwa Android – werden keine logischen Laufwerke verwendet. Ist es möglich, Dateien ohne Verzeichnisse zu speichern? Ja. Aber das ist nicht sehr praktisch. Tatsächlich ist der Komfort bei der Nutzung eines PCs einer der Gründe für die Einführung des Prinzips der Datenverteilung in Verzeichnissen in Dateisystemen. Sie können übrigens unterschiedlich heißen. IN Windows-Verzeichnisse werden unter Linux Ordner genannt – im Grunde das Gleiche. Der traditionelle Name für Verzeichnisse in diesem Betriebssystem, der seit vielen Jahren verwendet wird, ist jedoch „Verzeichnisse“. Wie in früheren Windows- und Linux-Betriebssystemen – DOS, Unix.

Unter IT-Fachleuten besteht keine klare Meinung darüber, ob eine Datei als Strukturelement des entsprechenden Systems anzusehen ist. Diejenigen, die glauben, dass dies nicht ganz richtig ist, argumentieren damit, dass das System problemlos ohne Dateien existieren kann. Auch wenn dies aus praktischer Sicht ein nutzloses Phänomen ist. Auch wenn keine Dateien auf die Festplatte geschrieben werden, ist das entsprechende System möglicherweise noch vorhanden. In Geschäften verkaufte magnetische Datenträger enthalten normalerweise keine Dateien. Aber sie haben bereits ein entsprechendes System. Eine andere Ansicht ist, dass Dateien als integraler Bestandteil der Systeme betrachtet werden sollten, von denen sie verwaltet werden. Warum? Sondern weil Experten zufolge die Algorithmen zu ihrer Verwendung vor allem für die Arbeit mit Dateien im Rahmen bestimmter Standards angepasst sind. Die betreffenden Systeme sind für nichts anderes bestimmt.

Ein weiteres Element, das in den meisten Dateisystemen vorhanden ist, ist ein Datenbereich, der Informationen über die Platzierung einer bestimmten Datei an einem bestimmten Ort enthält. Das heißt, Sie können eine Verknüpfung an einer Stelle auf der Festplatte platzieren, es ist aber auch möglich, Zugriff auf den gewünschten Datenbereich zu gewähren, der sich an einer anderen Stelle des Mediums befindet. Sie können davon ausgehen, dass Verknüpfungen vollwertige Objekte des Dateisystems sind, wenn Sie zustimmen, dass Dateien ebenfalls solche sind.

Auf die eine oder andere Weise wird es kein Fehler sein zu sagen, dass alle drei Arten von Daten – Dateien, Verknüpfungen und Verzeichnisse – Elemente ihrer jeweiligen Systeme sind. Zumindest wird diese These einem der gängigen Standpunkte entsprechen. Der wichtigste Aspekt, der die Funktionsweise eines Dateisystems charakterisiert, sind die Prinzipien der Benennung von Dateien und Verzeichnissen.

Datei- und Verzeichnisnamen auf verschiedenen Systemen

Wenn wir uns einig sind, dass Dateien immer noch Bestandteile der ihnen entsprechenden Systeme sind, lohnt es sich, ihre Grundstruktur zu betrachten. Was ist als Erstes zu beachten? Um den Zugriff auf sie in den meisten Fällen bequem organisieren zu können moderne Systeme Die Datenverwaltung bietet eine zweistufige Dateibenennungsstruktur. Die erste Ebene ist der Name. Das zweite ist die Erweiterung. Nehmen wir als Beispiel die Musikdatei Dance.mp3. Tanz ist der Name. MP3 - Erweiterung. Die erste soll dem Benutzer die Essenz des Inhalts der Datei offenbaren (und dem Programm als Leitfaden dienen). Schneller Zugang). Der zweite gibt den Dateityp an. Wenn es sich um MP3 handelt, ist es leicht zu erraten, dass es sich um Musik handelt. Dateien mit der Endung Doc sind in der Regel Dokumente, Jpg sind Bilder, Html sind Webseiten.

Verzeichnisse wiederum haben eine einstufige Struktur. Sie haben nur einen Namen, keine Erweiterung. Wenn wir über die Unterschiede zwischen sprechen verschiedene Typen Wenn Sie Datenverwaltungssysteme verwenden, sollten Sie zunächst auf die darin implementierten Prinzipien zur Benennung von Dateien und Verzeichnissen achten. Bezüglich des Betriebssystems Windows-Besonderheiten nächste. Im weltweit beliebtesten Betriebssystem können Dateien in jeder beliebigen Sprache benannt werden. Die maximale Länge ist jedoch begrenzt. Das genaue Intervall hängt vom verwendeten Datenverwaltungssystem ab. Typischerweise liegen diese Werte zwischen 200 und 260 Zeichen.

Als allgemeine Regel für alle Betriebssysteme und die entsprechenden Datenverwaltungssysteme gilt, dass sich Dateien mit demselben Namen nicht im selben Verzeichnis befinden dürfen. Unter Linux gibt es eine gewisse „Liberalisierung“ dieser Regel. Möglicherweise befinden sich im selben Verzeichnis Dateien mit denselben Buchstaben, jedoch in unterschiedlicher Schreibweise. Zum Beispiel Dance.mp3 und DANCE.mp3. Dies ist unter Windows-Betriebssystemen nicht möglich. Die gleichen Regeln gelten auch für die Platzierung von Verzeichnissen in anderen Verzeichnissen.

Adressierung von Dateien und Verzeichnissen

Die Adressierung von Dateien und Verzeichnissen ist das wichtigste Element des entsprechenden Systems. Unter Windows könnte das benutzerdefinierte Format so aussehen: C:/Dokumente/Musik/ – das ist der Zugriff auf das Musikverzeichnis. Wenn wir an einer bestimmten Datei interessiert sind, könnte die Adresse so aussehen: C:/Dokumente/Musik/Tanz.mp3. Warum „benutzerdefiniert“? Tatsache ist, dass auf der Ebene der Hardware- und Software-Interaktion zwischen Computerkomponenten die Struktur des Dateizugriffs viel komplexer ist. Das Dateisystem bestimmt den Speicherort von Dateiblöcken und interagiert in weitgehend verborgenen Vorgängen mit dem Betriebssystem. Es kommt jedoch äußerst selten vor, dass ein PC-Benutzer andere „Adress“-Formate verwenden muss. Fast immer wird auf Dateien im angegebenen Standard zugegriffen.

Vergleich von Dateisystemen für Windows

Wir haben die allgemeinen Prinzipien der Funktionsweise von Dateisystemen untersucht. Betrachten wir nun die Merkmale ihrer häufigsten Typen. Die am häufigsten verwendeten Dateisysteme in Windows sind FAT, FAT32, NTFS und exFAT. Der erste Teil dieser Reihe gilt als veraltet. Gleichzeitig war es lange Zeit eine Art Flaggschiff der Branche, doch mit dem Wachstum der PC-Technologie entsprachen seine Fähigkeiten nicht mehr den Bedürfnissen der Benutzer und den Ressourcenanforderungen der Software.

Das Dateisystem, das FAT ersetzen soll, ist FAT32. Laut vielen IT-Experten ist es mittlerweile das beliebteste, wenn wir über den PC-Markt für Computer sprechen. Windows-Steuerung. Es wird am häufigsten beim Speichern von Dateien auf Festplatten und Flash-Laufwerken verwendet. Es kann auch festgestellt werden, dass dieses Datenverwaltungssystem regelmäßig in Speichermodulen verschiedener digitaler Geräte – Telefone, Kameras – verwendet wird. Der Hauptvorteil von FAT32, der von IT-Experten hervorgehoben wird, besteht somit darin, dass trotz der Tatsache, dass dieses Dateisystem von Microsoft erstellt wurde, die meisten modernen Betriebssysteme, einschließlich derjenigen, die auf den angegebenen Arten digitaler Geräte installiert sind, mit Daten innerhalb des Dateisystems arbeiten können Rahmen der darin eingebetteten Algorithmen.

Das FAT32-System hat auch eine Reihe von Nachteilen. Zunächst ist die Beschränkung der Größe einer aufgenommenen Datei zu beachten – sie darf nicht mehr als 4 GB betragen. Außerdem kann das FAT32-System nicht integriert sein unter Verwendung von Windows Geben Sie einen logischen Datenträger an, dessen Größe größer als 32 GB wäre. Dies kann jedoch durch die Installation zusätzlicher Spezialsoftware erfolgen.

Ein weiteres beliebtes Dateiverwaltungssystem von Microsoft ist NTFS. Laut einigen IT-Experten ist es FAT32 in den meisten Parametern überlegen. Aber diese These trifft zu, wenn es sich um einen Computer handelt, auf dem Windows läuft. NTFS ist nicht so vielseitig wie FAT32. Die Besonderheiten seiner Funktionsweise machen die Nutzung dieses Dateisystems insbesondere auf mobilen Geräten nicht immer komfortabel. Einer der Hauptvorteile von NFTS ist die Zuverlässigkeit. Zum Beispiel in Fällen, in denen Festplatte Wenn der Strom plötzlich ausfällt, wird die Wahrscheinlichkeit, dass Dateien beschädigt werden, dank der in NTFS bereitgestellten Algorithmen zur Duplizierung des Datenzugriffs minimiert.

Eines der neuesten Dateisysteme von Microsoft ist exFAT. Es eignet sich am besten für Flash-Laufwerke. Die Grundprinzipien der Funktionsweise sind die gleichen wie bei FAT32, allerdings gibt es in einigen Aspekten auch deutliche Modernisierungen: So gibt es beispielsweise keine Beschränkungen hinsichtlich der Größe einer einzelnen Datei. Gleichzeitig exFAT-System, wie viele IT-Experten feststellen, gehören zu denen mit geringer Vielseitigkeit. Auf Nicht-Windows-Computern kann die Dateiverwaltung bei Verwendung von exFAT schwierig sein. Darüber hinaus sind Daten auf Datenträgern, die mit exFAT-Algorithmen formatiert wurden, möglicherweise selbst in einigen Windows-Versionen selbst, wie z. B. XP, nicht lesbar. Sie müssen einen zusätzlichen Treiber installieren.

Beachten Sie, dass der Benutzer aufgrund der Verwendung einer relativ breiten Palette von Dateisystemen im Windows-Betriebssystem regelmäßig auf Kompatibilitätsschwierigkeiten stoßen kann verschiedene Geräte mit einem Computer. In einigen Fällen ist es beispielsweise erforderlich, den Dateisystemtreiber WPD (Windows Portable Devices – Technologie, die beim Arbeiten mit tragbaren Geräten verwendet wird) zu installieren. Manchmal hat der Benutzer es möglicherweise nicht zur Hand und daher wird es vom externen Betriebssystemmedium möglicherweise nicht erkannt. Das WPD-Dateisystem erfordert möglicherweise eine zusätzliche Softwareanpassung an die Betriebsumgebung auf einem bestimmten Computer. In einigen Fällen ist der Benutzer gezwungen, sich an IT-Spezialisten zu wenden, um das Problem zu lösen.

Wie lässt sich feststellen, welches Dateisystem – exFAT oder NTFS oder vielleicht FAT32 – für den Einsatz in bestimmten Fällen optimal ist? Die Empfehlungen von IT-Spezialisten im Allgemeinen lauten wie folgt. Es können zwei Hauptansätze verwendet werden. Dem ersten zufolge sollte zwischen typischen Festplatten-Dateisystemen und solchen unterschieden werden, die besser für Flash-Laufwerke geeignet sind. FAT und FAT32 sind, wie viele Experten glauben, besser für Flash-Laufwerke geeignet, NTFS – für Festplatten (aufgrund von technologische Merkmale Arbeiten mit Daten).

Beim zweiten Ansatz kommt es auf die Größe des Trägers an. Wenn es sich um die Verwendung einer relativ kleinen Festplatte oder eines Flash-Laufwerks handelt, können Sie diese im FAT32-System formatieren. Wenn die Festplatte größer ist, können Sie exFAT ausprobieren. Allerdings nur, wenn die Medien nicht für die Verwendung auf anderen Computern vorgesehen sind, insbesondere solchen, die nicht über die neuesten Windows-Versionen verfügen. Wenn es sich um große Festplatten, auch externe, handelt, empfiehlt es sich, diese in NTFS zu formatieren. Dies sind ungefähr die Kriterien, nach denen das optimale Dateisystem ausgewählt werden kann – exFAT oder NTFS, FAT32. Das heißt, Sie sollten eines davon verwenden und dabei die Größe des Mediums, seinen Typ sowie die Version des Betriebssystems berücksichtigen, auf dem das Laufwerk hauptsächlich verwendet wird.

Dateisysteme für Mac

Eine weitere beliebte Software- und Hardwareplattform auf dem Weltmarkt Computerausrüstung- Macintosh von Apple. Auf PCs dieser Reihe läuft das Betriebssystem Mac OS. Was sind die Merkmale der Organisation der Arbeit mit Dateien in? Mac-Computer? Die meisten modernen Apple-PCs verwenden das Mac OS Extended-Dateisystem. Zuvor in Computer Mac-Arbeit Die Daten wurden gemäß HFS-Standards verwaltet.

Zu seinen Eigenschaften ist vor allem zu bemerken, dass eine vom Mac OS Extended-Dateisystem verwaltete Festplatte sehr große Dateien aufnehmen kann – wir können von mehreren Millionen Terabyte sprechen.

Dateisystem in Android-Geräten

Das beliebteste Betriebssystem für mobile Geräte – eine Form elektronischer Technologie, die in ihrer Beliebtheit PCs in nichts nachsteht – ist Android. Wie werden Dateien auf Geräten des entsprechenden Typs verwaltet? Beachten wir zunächst, dass es sich bei diesem Betriebssystem tatsächlich um eine „mobile“ Adaption des Linux-Betriebssystems handelt, die dank Open Source Programmcode, kann für die Verwendung auf einer Vielzahl von Geräten modifiziert werden. Daher erfolgt die Dateiverwaltung auf Mobilgeräten mit Android grundsätzlich nach den gleichen Prinzipien wie unter Linux. Einige davon haben wir oben erwähnt. Insbesondere erfolgt die Dateiverwaltung unter Linux ohne Aufteilung der Medien in logische Laufwerke, wie dies unter Windows der Fall ist. Was enthält die Datei sonst noch Interessantes? Android-System?

Das Stammverzeichnis in Android ist normalerweise ein Datenbereich namens /mnt. Dementsprechend die Adresse die gewünschte Datei könnte etwa so aussehen: /mnt/sd/photo.jpg. Darüber hinaus gibt es eine weitere Funktion des Datenverwaltungssystems, die in diesem mobilen Betriebssystem implementiert ist. Tatsache ist, dass der Flash-Speicher eines Geräts normalerweise in mehrere Abschnitte unterteilt ist, wie beispielsweise System oder Daten. Die ursprünglich festgelegte Größe jedes einzelnen kann jedoch nicht geändert werden. Eine ungefähre Analogie zu diesem technologischen Aspekt lässt sich finden, wenn man bedenkt, dass man die Größe logischer Laufwerke in Windows nicht ändern kann (es sei denn, man verwendet spezielle Software). Es muss behoben werden.

Ein weiteres interessantes Merkmal der Organisation der Arbeit mit Dateien in Android besteht darin, dass das entsprechende Betriebssystem in der Regel neue Daten in einen bestimmten Bereich der Festplatte schreibt – Daten. Arbeiten beispielsweise mit dem Systembereich werden nicht durchgeführt. Wenn der Benutzer also die Funktion zum Zurücksetzen der Softwareeinstellungen eines Smartphones oder Tablets auf den „Werkszustand“ nutzt, bedeutet dies in der Praxis, dass die in den Datenbereich geschriebenen Dateien einfach gelöscht werden. Der Systembereich bleibt grundsätzlich unverändert. Darüber hinaus kann der Benutzer ohne spezielle Software keine Änderungen an den Inhalten des Systems vornehmen. Der mit der Aktualisierung des Systemspeicherbereichs in einem Android-Gerät verbundene Vorgang wird als Flashen bezeichnet. Hierbei handelt es sich nicht um eine Formatierung, obwohl beide Vorgänge häufig gleichzeitig ausgeführt werden. In der Regel wird das Flashen zum Zwecke der Installation eingesetzt Mobilgerät mehr neue Version Android-Betriebssystem.

Daher sind die wichtigsten Prinzipien, nach denen das Android-Dateisystem funktioniert, das Fehlen logischer Laufwerke sowie eine strikte Unterscheidung des Zugriffs auf System- und Benutzerdaten. Man kann nicht sagen, dass sich dieser Ansatz grundlegend von dem in Windows implementierten unterscheidet, allerdings haben Benutzer nach Ansicht vieler IT-Experten im Betriebssystem von Microsoft etwas mehr Freiheiten bei der Arbeit mit Dateien. Allerdings kann dies, wie einige Experten meinen, nicht als klarer Vorteil von Windows gewertet werden. Der „liberale“ Modus in Sachen Dateiverwaltung wird natürlich nicht nur von Benutzern, sondern auch von anderen genutzt Computer Virus, für die Windows sehr anfällig ist (im Gegensatz zu Linux und seiner „mobilen“ Implementierung in Form von Android). Dies ist nach Ansicht von Experten einer der Gründe dafür, dass es für Android-Geräte so wenige Viren gibt – rein technologisch gesehen können sie in einer Betriebsumgebung, die nach den Prinzipien einer strengen Dateizugriffskontrolle arbeitet, nicht vollständig funktionieren.

Hallo Leser meiner Website-Website, ich wollte Ihnen davon erzählen bestehende Und neue Dateisysteme, und ihr auch richtig helfen wählen. Schließlich kommt es bei der Wahl auf Arbeitsgeschwindigkeit, Komfort und Gesundheit an, denn Wenn der Computer einfriert und langsamer wird, dann glaube ich nicht, dass es dir gefällt und es deine Nerven stark belastet :)

Was ist ein Dateisystem und wozu dient es?

Einfach ausgedrückt handelt es sich hierbei um ein System, das dazu dient, Dateien und Ordner auf einer Festplatte oder anderen Medien, einem Flash-Laufwerk, einem Telefon, einer Kamera usw. zu speichern. Und auch zum Organisieren von Dateien und Ordnern: Verschieben, Kopieren, Umbenennen. Dieses System ist also für alle Ihre Dateien verantwortlich und deshalb so wichtig.

Wenn Sie das falsche Dateisystem wählen, funktioniert Ihr Computer möglicherweise nicht richtig, friert ein, stürzt ab, der Informationsfluss ist langsam und schlimmer noch, Daten können beschädigt werden. Dies ist gut, wenn es nicht systemspezifisch ist, sonst wird es angezeigt. Und das Wichtigste ist: Wenn Ihr Computer aus diesem Grund langsamer wird, hilft keine noch so große Müllbeseitigung!

Arten von Dateisystemen?

Viele Dateisysteme gehören der Vergangenheit an, während einige in den letzten Zügen liegen, weil... moderne Technologien jeden Tag wachsen und wachsen und jetzt ist ein völlig neues Dateisystem auf dem Weg, hinter dem es kann Zukunft! Mal sehen, wo alles begann.

Fett 12

Fat - Dateizuordnungstabelle in der Übersetzung Dateizuordnungstabelle. Das Dateisystem war zunächst 12-Bit und nutzte maximal 4096 Cluster. Es wurde vor langer Zeit, noch zu DOS-Zeiten, entwickelt und für Disketten und kleine Laufwerke mit einer Kapazität von bis zu 16 MB verwendet. Aber es wurde durch das fortschrittlichere fat16 ersetzt.

Fett 16

Das Dateisystem enthielt bereits 65525 und unterstützte Festplatten mit einer Größe von 4,2 GB, damals war das ein Luxus und aus diesem Grund hat es damals gute Arbeit geleistet. Allerdings darf die Dateigröße 2 GB nicht überschreiten und es ist nicht die wirtschaftlichste Lösung Die beste Option Je größer die Datei, desto mehr Speicherplatz nimmt der Cluster ein. Daher lohnt es sich nicht, ein Volumen von mehr als 512 MB zu nutzen. Die Tabelle zeigt, wie viel die Sektorgröße abhängig von der Größe des Mediums einnimmt.

Obwohl das System damals gut funktionierte, traten später eine Reihe von Mängeln auf:

1. Sie können nicht mit Festplatten arbeiten, die größer als 8 GB sind.

2. Sie können keine Dateien erstellen, die größer als 2 GB sind.

3. Der Stammordner darf nicht mehr als 512 Elemente enthalten.

4. Unfähigkeit, mit Festplattenpartitionen zu arbeiten, die größer als 2 GB sind.

Fett 32

Moderne Technologien stehen nicht still und im Laufe der Zeit wurde das Fat-16-System unzureichend und kam als Ersatz Fett 32. Dieses System könnte bereits jetzt Festplatten mit einer Größe von bis zu 2 Terabyte (2048 Gigabyte) unterstützen und kostengünstig einsetzen Festplattenplatz aufgrund von Clustern kleinere Größe. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es keine Einschränkungen bei der Verwendung von Dateien im Stammordner gibt und im Vergleich zu früheren Versionen zuverlässiger ist. Der derzeit größte Nachteil besteht jedoch darin, dass Dateien beschädigt werden können, und es ist gut, dass dies nicht zu Schäden führt. Und der zweite Hauptnachteil besteht darin, dass die Dateien jetzt eine Größe von mehr als 4 GB überschreiten und das System kein größeres Volumen einer Datei unterstützt. Dass Benutzer oft Fragen haben, warum ich einen 7-GB-Film nicht herunterladen kann, obwohl 100 GB frei auf der Festplatte sind, das ist das ganze Problem.

Deshalb Nachteile und hier reicht es:

1. Das System unterstützt keine Dateien, die größer als 4 GB sind.

2. Das System ist anfällig für Dateifragmentierung, was zu einer Verlangsamung des Systems führt.

3. Anfällig für Dateikorruption.

4. Ein momentan Es gibt bereits Festplatten größer als 2 TB.

NTFS

Und hier kommt es als Ersatz neues System ntfs(New Technology File System), was übersetzt wird Dateisystem neue Technologie , bei dem eine Reihe von Mängeln beseitigt werden, es aber auch zahlreiche Nachteile gibt. Dieses System ist das zuletzt genehmigte, das neue nicht mitgerechnet, auf das ich weiter unten eingehen werde. Das System erschien bereits in den 90er Jahren, wurde 2001 mit der Veröffentlichung von Windows XP freigegeben und ist noch heute im Einsatz. Unterstützt Festplatten mit einer Größe von bis zu 18 TB, cool, oder? Und wenn Dateien fragmentiert sind, ist der Geschwindigkeitsverlust nicht so stark spürbar. Die Sicherheit hat bereits ein gutes Niveau erreicht, im Falle eines Ausfalls ist ein Informationsschaden unwahrscheinlich.

Minuspunkte und hier werden sie sein:

1. Verbrauch Arbeitsspeicher Wenn Sie weniger als 64 MB RAM haben, wird die Installation nicht empfohlen.

2. Wenn auf der Festplatte nur noch 10 % freier Speicherplatz vorhanden sind, beginnt das System merklich langsamer zu werden.

3. Das Arbeiten mit einer kleinen Speicherkapazität kann schwierig sein.

Neues ReFS

Brandneu ReFS-Dateisystem ( Resilient File System) wird als fehlertolerantes Dateisystem übersetzt, das für das neue Windows-Betriebssystem entwickelt wurde, dem möglicherweise gefolgt wird Zukunft! Nach Angaben der Entwickler soll das System äußerst zuverlässig sein und bald nach der Modifikation auch auf anderen Betriebssystemen unterstützt werden. Hier ist eine Tabelle mit den Unterschieden:

Wie Sie sehen, unterstützt das neue System größere Mengen an Speicherplatz und eine größere Anzahl von Zeichen im Pfad und Dateinamen. Durch die neue Architektur und eine andere Art der Protokollaufzeichnung verspricht das System eine höhere Sicherheit, bei der es zu einem Minimum an Ausfällen kommen soll. Während natürlich nur sichtbar Profis, aber wie wahr das ist, ist noch nicht bekannt. Nach vollständiger Genehmigung wurde eine Reihe von Nachteile. Aber das bleibt vorerst ein Rätsel. Hoffen wir, dass uns das neue Dateisystem nur positive Erfahrungen damit beschert.

Welches Dateisystem sollten Sie wählen?

Es ist besser, die Installation auf einem leistungsstarken Computer durchzuführen Ntfs, wird es für diese Zwecke produktiver und sicherer sein. Die Installation auf Computern mit einer Festplattenkapazität von weniger als 32 GB und einem RAM von 64 MB wird nicht empfohlen. Und die alte Dame fat32 kann auf Flash-Laufwerken mit geringer Kapazität installiert werden, weil Die Produktivität kann höher sein. Und noch etwas: Wenn Sie ein Flash-Laufwerk für ein Telefon, eine Digitalkamera und andere elektronische Geräte im NTFS-Format formatieren, können Fehler auftreten, weil ... Einige Geräte unterstützen NTFS möglicherweise nicht oder verwenden es nur langsam, was zu Abstürzen führen kann. Stellen Sie daher vor der Formatierung sicher, welches Dateisystem für Ihr Gerät am besten geeignet ist.

Es gibt andere Arten von Dateisystemen, beispielsweise für Linux XFS, ReiserFS (Reiser3), JFS (Journaled File System), ext (erweitertes Dateisystem), ext2 (zweites erweitertes Dateisystem), ext3 (drittes erweitertes Dateisystem), Reiser4, ext4, Btrfs (B-Tree FS oder Butter FS), Tux2, Tux3, Xiafs, ZFS (Zettabyte-Dateisystem), aber das ist eine ganz andere Geschichte...

Warum startet ein Smartphone möglicherweise keine Programme von einer Speicherkarte? Wie unterscheidet sich ext4 grundlegend von ext3? Warum hält ein Flash-Laufwerk länger, wenn Sie es in NTFS statt in FAT formatieren? Was ist das Hauptproblem bei F2FS? Die Antworten liegen in den Strukturmerkmalen von Dateisystemen. Wir werden über sie reden.

Einführung

Dateisysteme legen fest, wie Daten gespeichert werden. Sie bestimmen, auf welche Einschränkungen der Benutzer stößt, wie schnell Lese- und Schreibvorgänge erfolgen und wie lange das Laufwerk ohne Ausfälle läuft. Dies gilt insbesondere für preisgünstige SSDs und ihre jüngeren Brüder – Flash-Laufwerke. Wenn Sie diese Funktionen kennen, können Sie jedes System optimal nutzen und seine Nutzung für bestimmte Aufgaben optimieren.

Sie müssen den Typ und die Parameter des Dateisystems jedes Mal auswählen, wenn Sie etwas nicht Triviales tun müssen. Sie möchten beispielsweise die häufigsten Dateivorgänge beschleunigen. Auf Dateisystemebene kann dies erreicht werden verschiedene Wege: Indizierung wird bereitgestellt schnelle Suche, und die Vorreservierung freier Blöcke erleichtert das Umschreiben häufig wechselnder Dateien. Durch die Voroptimierung der Daten im RAM wird die Anzahl der erforderlichen E/A-Vorgänge reduziert.

Eigenschaften moderner Dateisysteme wie Lazy Writing, Deduplizierung und andere fortschrittliche Algorithmen tragen dazu bei, den Zeitraum des störungsfreien Betriebs zu verlängern. Sie sind vor allem für günstige SSDs mit TLC-Speicherchips, Flash-Laufwerke und Speicherkarten relevant.

Es gibt separate Optimierungen für verschiedene Ebenen von Festplatten-Arrays: Beispielsweise kann das Dateisystem eine vereinfachte Volume-Spiegelung, sofortige Snapshots oder dynamische Skalierung unterstützen, ohne das Volume offline zu schalten.

Flugschreiber

Benutzer arbeiten in der Regel mit dem Dateisystem, das das Betriebssystem standardmäßig anbietet. Sie erstellen selten neue Festplattenpartitionen und denken noch seltener über deren Einstellungen nach – sie verwenden einfach die empfohlenen Parameter oder kaufen sogar vorformatierte Medien.

Für Windows-Fans ist alles einfach: NTFS auf allen Festplattenpartitionen und FAT32 (oder dasselbe NTFS) auf Flash-Laufwerken. Wenn es ein NAS gibt und dieses ein anderes Dateisystem verwendet, bleibt es für die meisten außerhalb der Wahrnehmung. Sie stellen einfach über das Netzwerk eine Verbindung her und laden Dateien herunter, als ob sie von einer Blackbox stammen würden.

Auf mobilen Geräten mit Android ist ext4 am häufigsten zu finden interner Speicher und FAT32 auf microSD-Karten. Yabloko ist es völlig egal, welche Art von Dateisystem sie haben: HFS+, HFSX, APFS, WTFS... für sie gibt es nur schöne Ordner- und Dateisymbole, die von den besten Designern gezeichnet wurden. Linux-Benutzer haben die größte Auswahl, aber Sie können sowohl in Windows als auch in macOS Unterstützung für nicht-native Dateisysteme hinzufügen – dazu später mehr.

Gemeinsame Wurzeln

Über hundert verschiedene Dateisysteme wurden erstellt, aber etwas mehr als ein Dutzend kann als aktuell angesehen werden. Obwohl sie alle für ihre eigenen spezifischen Anwendungen entwickelt wurden, waren viele letztendlich auf konzeptioneller Ebene miteinander verwandt. Sie sind ähnlich, weil sie dieselbe Art von (Meta-)Datendarstellungsstruktur verwenden – B-Bäume („Bi-Bäume“).

Wie jedes hierarchische System beginnt ein B-Baum mit einem Stammdatensatz und verzweigt sich dann zu Blattelementen – einzelnen Datensätzen von Dateien und ihren Attributen oder „Blättern“. Der Hauptgrund für die Schaffung einer solchen logischen Struktur bestand darin, die Suche nach Dateisystemobjekten auf großen dynamischen Arrays – wie z. B. Festplatten mit mehreren Terabyte oder noch größeren RAID-Arrays – zu beschleunigen.

B-Bäume erfordern weitaus weniger Festplattenzugriffe als andere Arten ausgeglichener Bäume, um dieselben Vorgänge auszuführen. Dies wird dadurch erreicht, dass die endgültigen Objekte in B-Bäumen hierarchisch auf derselben Höhe angeordnet sind und die Geschwindigkeit aller Operationen genau proportional zur Höhe des Baums ist.

Wie andere ausgeglichene Bäume haben B-Bäume gleiche Weglängen von der Wurzel bis zu jedem Blatt. Anstatt nach oben zu wachsen, verzweigen sie sich mehr und werden breiter: Alle Verzweigungspunkte in einem B-Baum speichern viele Verweise auf untergeordnete Objekte, sodass sie bei weniger Aufrufen leicht zu finden sind. Eine große Anzahl von Zeigern reduziert die Anzahl der zeitaufwändigsten Festplattenoperationen – die Kopfpositionierung beim Lesen beliebiger Blöcke.

Das Konzept der B-Bäume wurde bereits in den siebziger Jahren formuliert und seitdem mehrfach weiterentwickelt. In der einen oder anderen Form ist es in NTFS, BFS, XFS, JFS, ReiserFS und vielen DBMS implementiert. Sie alle sind im Hinblick auf die Grundprinzipien der Datenorganisation verwandt. Die Unterschiede betreffen oft sehr wichtige Details. Verwandte Dateisysteme haben auch einen gemeinsamen Nachteil: Sie wurden bereits vor dem Aufkommen von SSDs speziell für die Arbeit mit Festplatten entwickelt.

Flash-Speicher als Motor des Fortschritts

Solid-State-Laufwerke ersetzen nach und nach Festplattenlaufwerke, sind jedoch vorerst gezwungen, Dateisysteme zu verwenden, die ihnen fremd sind und durch Vererbung weitergegeben werden. Sie basieren auf Flash-Speicher-Arrays, deren Funktionsprinzip sich von denen von Festplattengeräten unterscheidet. Insbesondere muss der Flash-Speicher vor dem Beschreiben gelöscht werden, ein Vorgang, den NAND-Chips nicht auf der Ebene einzelner Zellen durchführen können. Dies ist nur für große Blöcke vollständig möglich.

Diese Einschränkung ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass im NAND-Speicher alle Zellen zu Blöcken zusammengefasst sind, von denen jede nur eine hat allgemeine Verbindung an den Steuerbus. Wir werden nicht auf Details der Seitenorganisation eingehen und die vollständige Hierarchie beschreiben. Wichtig sind das Prinzip der Gruppenoperationen mit Zellen und die Tatsache, dass Flash-Speicherblöcke in der Regel größer sind als die adressierten Blöcke in jedem Dateisystem. Daher müssen alle Adressen und Befehle für Laufwerke mit NAND-Flash über die FTL-Abstraktionsschicht (Flash Translation Layer) übersetzt werden.

Kompatibilität mit der Logik von Festplattengeräten und Unterstützung für Befehle ihrer nativen Schnittstellen bieten Flash-Speichercontroller. Normalerweise ist FTL in deren Firmware implementiert, kann aber (teilweise) auf dem Host ausgeführt werden – schreibt beispielsweise die Firma Plextor SSD-Treiber, wodurch die Aufnahme beschleunigt wird.

Auf FTL kann man nicht verzichten, denn schon das Schreiben eines Bits in eine bestimmte Zelle löst eine ganze Reihe von Operationen aus: Der Controller findet den Block, der die gewünschte Zelle enthält; Der Block wird vollständig gelesen, in den Cache oder in den freien Speicherplatz geschrieben, dann vollständig gelöscht und anschließend mit den erforderlichen Änderungen neu geschrieben.

Diese Vorgehensweise erinnert an den Alltag in der Armee: Um einem Soldaten einen Befehl zu erteilen, stellt der Sergeant eine Generalformation auf, ruft den armen Kerl aus der Formation und befiehlt den übrigen, sich zu zerstreuen. Im heute seltenen NOR-Speicher war die Organisation eine Spezialeinheit: Jede Zelle wurde unabhängig gesteuert (jeder Transistor hatte einen individuellen Kontakt).

Die Aufgaben für Controller nehmen zu, da mit jeder Generation von Flash-Speichern der technische Prozess seiner Herstellung abnimmt, um die Dichte zu erhöhen und die Kosten für die Datenspeicherung zu senken. Mit dem technologischen Standard sinkt auch die geschätzte Lebensdauer von Chips.

Module mit einstufigen SLC-Zellen hatten eine deklarierte Ressource von 100.000 Rewrite-Zyklen und sogar mehr. Viele davon funktionieren noch in alten Flash-Laufwerken und CF-Karten. Für MLC der Unternehmensklasse (eMLC) wurde die Ressource im Bereich von 10.000 bis 20.000 angegeben, während sie für normales MLC der Verbraucherklasse auf 3.000 bis 5.000 geschätzt wird. Speicher dieser Art wird aktiv durch noch billigere TLCs verdrängt, deren Ressourcen kaum tausend Zyklen erreichen. Um die Lebensdauer des Flash-Speichers auf einem akzeptablen Niveau zu halten, sind Software-Tricks erforderlich, und neue Dateisysteme gehören dazu.

Zunächst gingen die Hersteller davon aus, dass das Dateisystem unwichtig sei. Der Controller selbst muss ein kurzlebiges Array von Speicherzellen jeglicher Art bedienen und die Last optimal zwischen ihnen verteilen. Für den Dateisystemtreiber simuliert er eine normale Festplatte und führt selbst Low-Level-Optimierungen bei jedem Zugriff durch. In der Praxis variiert die Optimierung jedoch von Gerät zu Gerät, von magisch bis gefälscht.

In Unternehmens-SSDs ist der integrierte Controller vorhanden kleiner Computer. Es verfügt über einen riesigen Speicherpuffer (ein halbes Gigabyte oder mehr) und unterstützt viele Dateneffizienztechniken, um unnötige Neuschreibzyklen zu vermeiden. Der Chip organisiert alle Blöcke im Cache, führt verzögerte Schreibvorgänge durch, führt eine Deduplizierung im laufenden Betrieb durch, reserviert einige Blöcke und löscht andere im Hintergrund. All diese Magie geschieht völlig unbemerkt vom Betriebssystem, den Programmen und dem Benutzer. Bei einer solchen SSD spielt es eigentlich keine Rolle, welches Dateisystem verwendet wird. Interne Optimierungen haben einen viel größeren Einfluss auf Leistung und Ressourcen als externe.

Budget-SSDs (und noch mehr Flash-Laufwerke) sind mit deutlich weniger intelligenten Controllern ausgestattet. Der darin enthaltene Cache ist begrenzt oder fehlt, und fortschrittliche Servertechnologien werden überhaupt nicht verwendet. Die Controller in Speicherkarten sind so primitiv, dass oft behauptet wird, dass sie überhaupt nicht existieren. Daher bleiben für günstige Geräte mit Flash-Speicher externe Methoden des Lastausgleichs relevant – vor allem unter Verwendung spezialisierter Dateisysteme.

Von JFFS bis F2FS

Einer der ersten Versuche, ein Dateisystem zu schreiben, das die Prinzipien der Organisation von Flash-Speicher berücksichtigt, war JFFS – Journaling Flash File System. Ursprünglich zielte diese Entwicklung des schwedischen Unternehmens Axis Communications darauf ab, die Speichereffizienz zu steigern Netzwerkgeräte, das Axis in den Neunzigerjahren produzierte. Die erste Version von JFFS unterstützte nur NOR-Speicher, aber bereits in der zweiten Version freundete es sich mit NAND an.

Derzeit ist JFFS2 nur begrenzt nutzbar. Im Grunde wird es immer noch verwendet Linux-Distributionen für eingebettete Systeme. Man findet es in Routern, IP-Kameras, NAS und anderen Stammgästen des Internets der Dinge. Im Allgemeinen überall dort, wo eine geringe Menge an zuverlässigem Speicher benötigt wird.

Ein weiterer Versuch, JFFS2 zu entwickeln, war LogFS, das Inodes in einer separaten Datei speicherte. Die Autoren dieser Idee sind Jörn Engel, ein Mitarbeiter der deutschen Abteilung von IBM, und Robert Mertens, ein Lehrer an der Universität Osnabrück. Quelle LogFS ist auf GitHub verfügbar. Gemessen an der Tatsache, dass die letzte Änderung vor vier Jahren vorgenommen wurde, hat LogFS nicht an Popularität gewonnen.

Diese Versuche führten jedoch zur Entstehung eines weiteren spezialisierten Dateisystems – F2FS. Es wurde von der Samsung Corporation entwickelt, auf die ein beträchtlicher Teil des weltweit produzierten Flash-Speichers entfällt. Samsung stellt Chips her Nand Flash für ihre eigenen Geräte und auf Anfrage von anderen Unternehmen und entwickeln auch SSDs mit grundlegend neuen Schnittstellen anstelle der alten Festplattenschnittstellen. Aus Samsungs Sicht war die Schaffung eines speziellen, für Flash-Speicher optimierten Dateisystems eine längst überfällige Notwendigkeit.

Vor vier Jahren, im Jahr 2012, entwickelte Samsung F2FS (Flash Friendly File System). Ihre Idee war gut, aber die Umsetzung erwies sich als grob. Die Hauptaufgabe bei der Erstellung von F2FS war einfach: die Anzahl der Vorgänge zum Umschreiben von Zellen zu reduzieren und die Last so gleichmäßig wie möglich auf sie zu verteilen. Dies erfordert die gleichzeitige Ausführung von Operationen an mehreren Zellen innerhalb desselben Blocks, anstatt sie einzeln zu erzwingen. Das bedeutet, dass es nicht darum geht, bestehende Blöcke bei der ersten Anforderung des Betriebssystems sofort neu zu schreiben, sondern Befehle und Daten zwischenzuspeichern, neue Blöcke zum freien Speicherplatz hinzuzufügen und Zellen verzögert zu löschen.

Heute ist die F2FS-Unterstützung bereits offiziell in Linux (und damit in Android) implementiert, bietet in der Praxis jedoch noch keine besonderen Vorteile. Das Hauptmerkmal dieses Dateisystems (Lazy Rewrite) führte zu voreiligen Rückschlüssen auf seine Wirksamkeit. Der alte Caching-Trick hat sogar getäuscht frühe Versionen Benchmarks, bei denen F2FS einen imaginären Vorteil zeigte, nicht um ein paar Prozent (wie erwartet) oder sogar um ein Vielfaches, sondern um Größenordnungen. Der F2FS-Treiber meldete lediglich den Abschluss eines Vorgangs, den der Controller gerade geplant hatte. Wenn der tatsächliche Leistungsgewinn für F2FS jedoch gering ist, ist der Verschleiß der Zellen auf jeden Fall geringer als bei Verwendung des gleichen ext4. Die Optimierungen, die ein billiger Controller nicht durchführen kann, werden auf der Ebene des Dateisystems selbst durchgeführt.

Ausdehnungen und Bitmaps

Derzeit gilt F2FS für Geeks als exotisch. Sogar in Ihrem eigenen Samsung-Smartphones ext4 gilt weiterhin. Viele halten es für eine Weiterentwicklung von ext3, aber das stimmt nicht ganz. Hier geht es eher um eine Revolution als darum, die 2-TB-Grenze pro Datei zu durchbrechen und einfach andere quantitative Indikatoren zu erhöhen.

Bei großen Computern und kleinen Dateien war die Adressierung kein Problem. Jeder Datei wurde eine bestimmte Anzahl von Blöcken zugewiesen, deren Adressen in die Korrespondenztabelle eingetragen wurden. So funktionierte das ext3-Dateisystem, das bis heute in Betrieb ist. Aber in ext4 erschien eine grundlegend andere Adressierungsmethode – Extents.

Extents können als Erweiterungen von Inodes als diskrete Sätze von Blöcken betrachtet werden, die vollständig als zusammenhängende Sequenzen adressiert werden. Ein Extent kann eine ganze mittelgroße Datei enthalten, bei großen Dateien reicht es jedoch aus, ein Dutzend oder zwei Extents zuzuweisen. Dies ist wesentlich effizienter als die Adressierung von Hunderttausenden kleinen Blöcken zu je vier Kilobyte.

Auch der Aufnahmemechanismus selbst hat sich in ext4 geändert. Jetzt werden Blöcke sofort in einer Anfrage verteilt. Und zwar nicht im Voraus, sondern unmittelbar vor dem Schreiben von Daten auf die Festplatte. Durch die verzögerte Zuweisung mehrerer Blöcke können Sie unnötige Vorgänge vermeiden, die sich ext3 zuschulden kommen ließ: Dabei wurden Blöcke für eine neue Datei sofort zugewiesen, auch wenn sie vollständig in den Cache passte und als temporär gelöscht werden sollte.

Fettreduzierte Diät

Neben balancierten Bäumen und deren Modifikationen gibt es noch weitere beliebte logische Strukturen. Es gibt Dateisysteme mit einer grundlegend anderen Art der Organisation – zum Beispiel linear. Sie verwenden wahrscheinlich mindestens eines davon häufig.

Geheimnis

Erraten Sie das Rätsel: Mit zwölf begann sie an Gewicht zuzunehmen, mit sechzehn war sie ein dummer Fettleibiger, und mit zweiunddreißig wurde sie dick und blieb ein Einfaltspinsel. Wer ist sie?

Das ist richtig, dies ist eine Geschichte über das FAT-Dateisystem. Kompatibilitätsanforderungen bescherten ihr eine schlechte Vererbung. Auf Disketten war es 12-Bit, auf Festplatten war es zunächst 16-Bit und hat bis heute als 32-Bit überlebt. In jeder nachfolgenden Version erhöhte sich die Anzahl der adressierbaren Blöcke, im Wesentlichen änderte sich jedoch nichts.

Das immer noch beliebte FAT32-Dateisystem erschien vor zwanzig Jahren. Heute ist es noch primitiv und unterstützt keine Zugriffskontrolllisten, Festplattenkontingente, Hintergrundkomprimierung oder andere moderne Datenoptimierungstechnologien.

Warum wird FAT32 heutzutage benötigt? Alles dient weiterhin ausschließlich der Sicherstellung der Kompatibilität. Hersteller gehen zu Recht davon aus, dass eine FAT32-Partition von jedem Betriebssystem gelesen werden kann. Deshalb erstellen sie es auf externen Festplatten, USB-Flash-Speichern und Speicherkarten.

So geben Sie den Flash-Speicher Ihres Smartphones frei

In Smartphones verwendete microSD(HC)-Karten sind standardmäßig in FAT32 formatiert. Dies ist das Haupthindernis für die Installation von Anwendungen auf ihnen und die Übertragung von Daten aus dem internen Speicher. Um dies zu umgehen, müssen Sie mit ext3 oder ext4 eine Partition auf der Karte erstellen. Alle Dateiattribute (einschließlich Eigentümer- und Zugriffsrechte) können darauf übertragen werden, sodass jede Anwendung so funktionieren kann, als ob sie aus dem internen Speicher gestartet würde.

Windows weiß nicht, wie man mehr als eine Partition auf Flash-Laufwerken erstellt, aber dafür können Sie Linux (zumindest in einer virtuellen Maschine) oder ein erweitertes Dienstprogramm zum Arbeiten mit logischer Partitionierung ausführen – zum Beispiel MiniTool Partition Wizard Free. Nachdem Sie eine zusätzliche primäre Partition mit ext3/ext4 auf der Karte entdeckt haben, bieten die Anwendung Link2SD und ähnliche Anwendungen viel mehr Optionen als im Fall einer einzelnen FAT32-Partition.

Als weiteres Argument für die Wahl von FAT32 wird häufig das fehlende Journaling angeführt, was schnellere Schreibvorgänge und einen geringeren Verschleiß der NAND-Flash-Speicherzellen bedeutet. In der Praxis führt die Verwendung von FAT32 zum Gegenteil und wirft viele weitere Probleme auf.

Flash-Laufwerke und Speicherkarten gehen schnell kaputt, da jede Änderung in FAT32 zum Überschreiben derselben Sektoren führt, in denen sich zwei Ketten von Dateitabellen befinden. Ich habe die gesamte Webseite gespeichert und sie wurde hundertmal überschrieben – mit jedem Hinzufügen eines weiteren kleinen GIFs zum Flash-Laufwerk. Haben Sie tragbare Software auf den Markt gebracht? Es erstellt temporäre Dateien und ändert diese während der Ausführung ständig. Daher ist es viel besser, NTFS auf Flash-Laufwerken mit seiner ausfallsicheren $MFT-Tabelle zu verwenden. Kleine Dateien können direkt in der Hauptdateitabelle gespeichert werden und ihre Erweiterungen und Kopien werden in verschiedene Bereiche des Flash-Speichers geschrieben. Darüber hinaus beschleunigt die NTFS-Indizierung die Suche.

DIE INFO

Ein weiteres Problem, mit dem die meisten Benutzer konfrontiert sind, besteht darin, dass es unmöglich ist, eine Datei mit mehr als 4 GB auf eine FAT32-Partition zu schreiben. Der Grund dafür ist, dass in FAT32 die Dateigröße in der Dateizuordnungstabelle durch 32 Bit beschrieben wird und 2^32 (minus eins, um genau zu sein) genau vier Gigabyte entspricht. Es stellt sich heraus, dass weder ein Film in normaler Qualität noch ein DVD-Image auf ein frisch gekauftes Flash-Laufwerk geschrieben werden kann.

Kopieren große Dateien Es ist nicht so schlimm: Wenn Sie dies versuchen, ist der Fehler zumindest sofort sichtbar. In anderen Situationen wirkt FAT32 wie eine Zeitbombe. Sie haben beispielsweise tragbare Software auf ein Flash-Laufwerk kopiert und können sie zunächst problemlos verwenden. Nach längerer Zeit wird die Datenbank eines der Programme (z. B. Buchhaltung oder E-Mail) aufgebläht und ... die Aktualisierung wird einfach eingestellt. Die Datei kann nicht überschrieben werden, da sie die 4-GB-Grenze erreicht hat.

Ein weniger offensichtliches Problem besteht darin, dass in FAT32 das Erstellungsdatum einer Datei oder eines Verzeichnisses auf zwei Sekunden genau angegeben werden kann. Für viele kryptografische Anwendungen, die Zeitstempel verwenden, ist dies nicht ausreichend. Die geringe Genauigkeit des Datumsattributs ist ein weiterer Grund, warum FAT32 aus Sicherheitsgründen nicht als gültiges Dateisystem gilt. Allerdings lassen sich seine Schwächen auch für eigene Zwecke nutzen. Wenn Sie beispielsweise Dateien von einer NTFS-Partition auf ein FAT32-Volume kopieren, werden alle Metadaten sowie geerbte und speziell festgelegte Berechtigungen gelöscht. FAT unterstützt sie einfach nicht.

exFAT

Im Gegensatz zu FAT12/16/32 wurde exFAT speziell für USB-Flash-Speicher und große (≥ 32 GB) Speicherkarten entwickelt. Extended FAT beseitigt den oben genannten Nachteil von FAT32 – das Überschreiben derselben Sektoren bei jeder Änderung. Als 64-Bit-System gibt es praktisch keine nennenswerten Beschränkungen hinsichtlich der Größe einer einzelnen Datei. Theoretisch kann es eine Länge von 2^64 Bytes (16 EB) haben, und Karten dieser Größe werden nicht so schnell erscheinen.

Ein weiterer grundlegender Unterschied zwischen exFAT ist die Unterstützung von Zugriffskontrolllisten (ACLs). Das ist nicht mehr derselbe Einfaltspinsel aus den Neunzigerjahren, aber die Geschlossenheit des Formats erschwert die Implementierung von exFAT. Die ExFAT-Unterstützung ist vollständig und legal nur in Windows (ab XP SP2) und OS X (ab 10.6.5) implementiert. Unter Linux und *BSD wird es entweder mit Einschränkungen oder nicht ganz legal unterstützt. Microsoft benötigt für die Nutzung von exFAT eine Lizenz, und in diesem Bereich gibt es viele rechtliche Kontroversen.

Btrfs

Ein weiterer prominenter Vertreter von Dateisystemen auf Basis von B-Bäumen heißt Btrfs. Dieses FS erschien 2007 und wurde ursprünglich in Oracle mit dem Ziel erstellt, mit SSDs und RAIDs zu arbeiten. Es kann beispielsweise dynamisch skaliert werden: Erstellen neuer Inodes direkt auf dem laufenden System oder Aufteilen eines Volumes in Subvolumes, ohne diesen freien Speicherplatz zuzuweisen.

Der in Btrfs implementierte Copy-on-Write-Mechanismus und die vollständige Integration mit dem Device-Mapper-Kernelmodul ermöglichen es Ihnen, nahezu sofortige Snapshots über virtuelle Blockgeräte zu erstellen. Vorkomprimierung (zlib oder lzo) und Deduplizierung beschleunigen grundlegende Vorgänge und verlängern gleichzeitig die Lebensdauer des Flash-Speichers. Dies macht sich besonders beim Arbeiten mit Datenbanken (2-4-fache Komprimierung wird erreicht) und kleinen Dateien (sie werden in geordneten großen Blöcken geschrieben und können direkt in „Blättern“ gespeichert werden) bemerkbar.

Btrfs unterstützt außerdem den vollständigen Protokollierungsmodus (Daten und Metadaten), die Volumenprüfung ohne Aushängen und viele andere moderne Funktionen. Der Btrfs-Code wird unter der GPL-Lizenz veröffentlicht. Dieses Dateisystem wird seit der Kernel-Version 4.3.1 unter Linux als stabil unterstützt.

Logbücher

Fast alle mehr oder weniger modernen Dateisysteme (ext3/ext4, NTFS, HFSX, Btrfs und andere) gehören zur allgemeinen Gruppe der Journalsysteme, da sie die vorgenommenen Änderungen in einem separaten Protokoll (Journal) aufzeichnen und mit diesem vergleichen der Fall eines Fehlers während des Festplattenbetriebs. Allerdings unterscheiden sich die Protokollierungsgranularität und die Fehlertoleranz dieser Dateisysteme.

Ext3 unterstützt drei Protokollierungsmodi: mit Rückmeldung, organisierte und vollständige Protokollierung. Im ersten Modus werden nur allgemeine Änderungen (Metadaten) aufgezeichnet, die asynchron zu Änderungen in den Daten selbst durchgeführt werden. Im zweiten Modus erfolgt die gleiche Metadatenaufzeichnung, jedoch ausschließlich vor der Durchführung jeglicher Änderungen. Der dritte Modus entspricht der vollständigen Protokollierung (Änderungen sowohl in Metadaten als auch in den Dateien selbst).

Nur die letzte Option gewährleistet die Datenintegrität. Die verbleibenden beiden beschleunigen lediglich die Erkennung von Fehlern während des Scans und garantieren die Wiederherstellung der Integrität des Dateisystems selbst, nicht jedoch des Inhalts der Dateien.

Das Journaling in NTFS ähnelt dem zweiten Protokollierungsmodus in ext3. Im Protokoll werden nur Änderungen der Metadaten aufgezeichnet, und die Daten selbst können im Falle eines Fehlers verloren gehen. Diese Protokollierungsmethode in NTFS war nicht als Möglichkeit gedacht, maximale Zuverlässigkeit zu erreichen, sondern lediglich als Kompromiss zwischen Leistung und Fehlertoleranz. Aus diesem Grund ziehen Leute, die es gewohnt sind, mit vollständig protokollierten Systemen zu arbeiten, NTFS-Pseudo-Journaling in Betracht.

Der in NTFS implementierte Ansatz ist in mancher Hinsicht sogar besser als der Standard in ext3. NTFS erstellt außerdem regelmäßig Prüfpunkte, um sicherzustellen, dass alle zuvor verzögerten Festplattenvorgänge abgeschlossen werden. Prüfpunkte haben nichts mit Wiederherstellungspunkten in \System Volume Information\ zu tun. Dies sind lediglich Serviceprotokolleinträge.

Die Praxis zeigt, dass ein solches partielles NTFS-Journaling in den meisten Fällen für einen störungsfreien Betrieb ausreicht. Denn selbst bei einem plötzlichen Stromausfall verlieren Festplattengeräte nicht sofort an Strom. Das Netzteil und zahlreiche Kondensatoren in den Laufwerken selbst stellen nur die minimale Energiemenge bereit, die ausreicht, um den aktuellen Schreibvorgang abzuschließen. Bei modernen SSDs mit ihrer Geschwindigkeit und Effizienz reicht in der Regel die gleiche Energiemenge aus, um anstehende Vorgänge auszuführen. Der Versuch, zur vollständigen Protokollierung zu wechseln, würde die Geschwindigkeit der meisten Vorgänge erheblich verringern.

Anschließen von Dateien von Drittanbietern in Windows

Die Verwendung von Dateisystemen wird durch ihre Unterstützung auf Betriebssystemebene eingeschränkt. Windows versteht beispielsweise ext2/3/4 und HFS+ nicht, aber manchmal ist es notwendig, sie zu verwenden. Dies kann durch Hinzufügen des entsprechenden Treibers erfolgen.

WARNUNG

Ein offener Treiber zum Lesen und Schreiben von ext2/3-Partitionen mit teilweiser Unterstützung für ext4. Die neueste Version unterstützt Extents und Partitionen bis zu 16 TB. LVM, Zugriffskontrolllisten und erweiterte Attribute werden nicht unterstützt.

Existiert kostenloses Plugin Für Totaler Kommandant. Unterstützt das Lesen von ext2/3/4-Partitionen.

coLinux ist eine offene und kostenlose Portierung des Linux-Kernels. Zusammen mit einem 32-Bit-Treiber ermöglicht es Ihnen, Linux darauf auszuführen Windows-Umgebung von 2000 auf 7 ohne Verwendung von Virtualisierungstechnologien. Unterstützt nur 32-Bit-Versionen. Die Entwicklung einer 64-Bit-Modifikation wurde abgebrochen. coLinux ermöglicht unter anderem das Organisieren von Windows-Zugriff zu ext2/3/4-Partitionen. Die Unterstützung des Projekts wurde 2014 eingestellt.

Windows 10 verfügt möglicherweise bereits über eine integrierte Unterstützung für Linux-spezifische Dateisysteme, diese ist jedoch nur versteckt. Diese Gedanken werden durch den Kernel-Level-Treiber Lxcore.sys und den LxssManager-Dienst nahegelegt, der vom Prozess Svchost.exe als Bibliothek geladen wird. Weitere Informationen hierzu finden Sie in Alex Ionescus Bericht „The Linux Kernel Hidden Inside Windows 10“, den er auf der Black Hat 2016 hielt.

ExtFS für Windows ist ein kostenpflichtiger Treiber von Paragon. Es läuft unter Windows 7 bis 10 und unterstützt Lese-/Schreibzugriff auf ext2/3/4-Volumes. Bietet nahezu vollständige Unterstützung für ext4 unter Windows.

HFS+ für Windows 10 ist ein weiterer proprietärer Treiber von Paragon Software. Trotz des Namens funktioniert es in allen Windows-Versionen ab XP. Bietet vollen Zugriff auf HFS+/HFSX-Dateisysteme auf Festplatten mit beliebigem Layout (MBR/GPT).

WinBtrfs ist eine frühe Entwicklung des Btrfs-Treibers für Windows. Bereits in der Version 0.6 unterstützt es sowohl lesenden als auch schreibenden Zugriff auf Btrfs-Volumes. Es kann harte und symbolische Links verarbeiten, unterstützt alternative Datenströme, ACLs, zwei Arten der Komprimierung und den asynchronen Lese-/Schreibmodus. Während WinBtrfs nicht weiß, wie man mkfs.btrfs, btrfs-balance und andere Dienstprogramme zur Verwaltung dieses Dateisystems verwendet.

Fähigkeiten und Einschränkungen von Dateisystemen: Übersichtstabelle

Das Linux-Betriebssystem unterstützt eine Vielzahl von Dateisystemtypen. Aus Linux-Sicht lassen sich Dateisysteme in vier Gruppen einteilen:

• „Native“ Dateisysteme. Das bedeutet, dass das Dateisystem alle für Linux charakteristischen Attribute unterstützt: Zugriffsrechte, Zeitstempel, Informationen zum Dateieigentümer usw.;
• „Nicht-native“ Dateisysteme. Das heißt, Dateisysteme, die keine Linux-Attribute unterstützen;
• Virtuell. Dabei handelt es sich um Dateisysteme ohne physische Medien;
• Netzwerkdateisysteme.

Zu den „nativen“ Dateisystemen gehören:

• reiserfs

ext2-Dateisystem

Ext2 ist eines der ersten Dateisysteme, die unter Linux verwendet werden ( Genauer gesagt ist das erste Linux-Dateisystem Minix. Die Fähigkeiten dieses FS sind jedoch sehr begrenzt und er wurde nur in der Anfangsphase der Linux-Entwicklung verwendet.). Es wurde 1993 erstellt. Das System gilt als sehr zuverlässig und bewährt. Aber da ext2 zu einer Zeit entwickelt wurde, als Festplatte Eine Größe von 300 MB wurde als sehr groß angesehen, es gibt jedoch einige Einschränkungen. Es macht keinen Sinn, dieses fs für große Partitionen zu verwenden; es wird langsamer, wenn sich eine große Anzahl von Dateien in der Partition befindet. Das heißt, ext2 gilt als langsam ( Der Begriff „langsam“ ist sehr relativ. Ext2 gilt unter Linux als langsam. Aber wenn man es mit einer Standarddatei vergleicht FreeBSD-System, stellt sich heraus, dass ext2 sehr schnell ist.). Natürlich wurden mit der Zunahme der Festplattengrößen und dem Aufkommen neuer Trends Änderungen am Dateisystem vorgenommen, um dessen Leistung und Funktionalität zu verbessern. Zum Beispiel POSIX ACL-Unterstützung. Dennoch war es nicht von globalen Veränderungen betroffen, die uns sagen lassen:

Ja, das ist das einzige Dateisystem, das vollkommen zu mir passt.

Darüber hinaus weist ext2 gravierende Einschränkungen auf:

• Die maximale Dateigröße beträgt 2048 GB.
• Die maximale Dateisystemgröße beträgt 32768 GB.
• Die maximale Anzahl von Unterverzeichnissen in einem Verzeichnis beträgt 32768.

Journaled-File-Systeme

Heutzutage wird das ext2-Dateisystem praktisch nicht mehr verwendet. Dabei geht es noch nicht einmal um seine Einschränkungen; ext2 ist ein ziemlich zuverlässiges Dateisystem. Es kommt vor allem auf die Ladegeschwindigkeit von Linux-Servern an. Der Server muss ständig laufen. Aber Wunder geschehen nicht, Server müssen manchmal überlastet sein. Ihre Aufgabe besteht darin, dafür zu sorgen, dass das System nach einem Systemabsturz so schnell wie möglich neu startet. Beim Einschalten des Servers werden die Festplatten überprüft. Das Verfahren zur Überprüfung von Dateisystemen, insbesondere bei großen, ist ein ziemlich langwieriger Vorgang. Wenn mehrere solcher Dateisysteme vorhanden sind, kann die Überprüfung sehr lange dauern. Und der Server muss funktionieren!

Journaled-File-Systeme wurden entwickelt, um die Überprüfungszeit zu verkürzen und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Wenn Sie mit Datenbanken gearbeitet haben, kennen Sie wahrscheinlich das Konzept einer Transaktion. Mehrere SQL-Anweisungen werden zu einer Transaktion zusammengefasst. Das System muss alle Anweisungen ausführen. Wenn mindestens einer von ihnen nicht funktioniert, führt das System einen Rollback zum Anfang der Transaktion durch. Wenn das System während der Ausführung einer Transaktion offline war, versucht es beim Wiedereinschalten, wenn möglich, die verbleibenden Anweisungen auszuführen oder zum Anfang der Transaktion zurückzukehren.

Moderne Dateisysteme wurden um Unterstützung für Transaktionsprotokolle erweitert. Aus Sicht des Dateisystems sehen alle Vorgänge an einer Datei wie eine einzige Transaktion aus. Wenn wir uns Dateioperationen unter Linux genauer ansehen, ist das Schreiben oder Ändern einer Datei ein ziemlich komplexer Vorgang, der aus vielen Aktionen mit Daten auf der Festplatte besteht. Bei Verwendung eines Transaktionsprotokolls wird, bevor physische Änderungen an der Festplatte vorgenommen werden, eine neue Transaktion im Protokoll geöffnet, in der alle Aktionen aufgezeichnet werden, die im Dateisystem ausgeführt werden. Und erst nachdem die Transaktion auf der Festplatte gespeichert wurde, werden Änderungen am Dateisystem vorgenommen.

Wenn das Dateisystem fehlerhaft heruntergefahren wird, schaut sich der Prüfer zunächst das Transaktionsprotokoll an und versucht anhand der darin enthaltenen Daten, das System entweder auf den Zeitpunkt des Transaktionsbeginns zurückzusetzen (zurückzusetzen) oder, wenn möglich, Führen Sie die in der Transaktion beschriebenen Aktionen aus. Wenn man bedenkt, dass das Magazin hat kleine Größe(im ext3-Dateisystem sind es 32 MB), wird der Wiederherstellungsprozess des Dateisystems erheblich beschleunigt.

ext3-Dateisystem

Als der Bedarf entstand, Journaling-Dateisysteme in Linux zu implementieren, entwickelte RedHat das ext3-Dateisystem. RedHat ging den Weg des geringsten Widerstands – sie nahmen das bekannte ext2 als Basis und fügten Journal-Unterstützung hinzu.

Vom physikalischen Aufbau her ist ext2 identisch mit ext3. Diese Funktion ermöglichte es, für die Arbeit mit ext3 (Erstellen, Überprüfen und Konfigurieren von Dateisystemen) dieselben Dienstprogramme wie für die Arbeit mit ext2 zu verwenden.

Trotz der Hinzufügung des Protokolls ist ext3 schneller als ext2. Zu den Vorteilen von ext3 gehört auch die Möglichkeit, nicht nur notwendige Aktionen, sondern auch Daten zu protokollieren, was andere Journaling-Systeme nicht ermöglichen. Dank dieser Funktion gilt ext3 als sehr zuverlässig.

Ext3 unterstützt drei Betriebsarten:

• Rückschreiben – in diesem Modus werden keine Daten protokolliert. Die sogenannten Metadaten (Datei-Inode, Links zu Blöcken) werden zunächst im Protokoll abgelegt. Erst nach der Protokollierung werden die Daten in das Dateisystem geschrieben.
• Bestellt (Standardmodus) – dieser Modus ähnelt dem oben beschriebenen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass im Writeback-Modus alle Metadaten zunächst in das Journal geschrieben werden und erst danach Änderungen im Dateisystem vorgenommen werden. Und wenn im geordneten Modus Informationen über einen Block im Journal abgelegt werden, wird dieser Block sofort im Dateisystem geändert. Anschließend werden Informationen über den nächsten Block im Protokoll abgelegt, der Block wird geschrieben und so weiter. Das heißt, die Daten ändern sich parallel zur Änderung im Protokoll.
• Journal – vollständiger Protokollierungsmodus. Das Protokoll enthält Metadaten und Daten. Und erst danach erfolgt eine Änderung im Dateisystem.

ReiserFS-Dateisystem

ReiserFS wird von Hans Reiser und seiner Firma Namesys (http://www.namesys.com) entwickelt. Es handelt sich um ein sehr schnelles Dateisystem, das sich gut zum Speichern einer großen Anzahl kleiner Dateien eignet.

Es gelang, das Problem des Platzierens kleiner Dateien auf der Festplatte zu lösen. Um beispielsweise in ext2/3 eine Datei aufzunehmen, die ein einzelnes Zeichen enthält, wird ein ganzer Block auf der Festplatte belegt. Die Größe eines ext2/3-Blocks kann zwischen 1 und 8 KB liegen ( Die Größe hängt von der Größe des Dateisystems ab). Und in ReiserFS können Daten aus mehreren Dateien in einem Block platziert werden. Wenn die Dateigröße sehr klein ist, können die Daten außerdem im Inode, also direkt in den Metadaten, platziert werden.

Das Dateisystem basiert auf optimierten Bäumen (B-Baum). Dies erhöht die Suchgeschwindigkeit im Dateisystem und beseitigt das Problem der Begrenzung der Anzahl von Dateien und Verzeichnissen in einem Verzeichnis.

Dieses Dateisystem geht auch mit großen Dateien recht souverän um.

Das ReiserFS-Dateisystem Version 3.6 weist die folgenden Einschränkungen auf:

• Maximale Dateigröße - 8 TB (für 32-Bit-Computer);
• Die maximale Dateisystemgröße beträgt 16 TB.

Die nächste Version von ReiserFS wird derzeit entwickelt – die vierte. Es wird erwartet, dass es in den Kerneln 2.6.17 oder 2.6.18 aktiviert wird.

JFS-Dateisystem

Dieses Dateisystem wurde von IBM entwickelt und wird unter der GNU GPL-Lizenz vertrieben. Eine Beschreibung von JFS finden Sie online unter . JFS wird nicht nur unter Linux, sondern auch in anderen Betriebssystemen wie AIX und OS/2 verwendet.

JFS ist ein Journaling-Dateisystem. Seine Hauptstärke ist die Verwendung in Verbindung mit LVM (Logical). Volume-Manager). Mit LVM können Sie mehrere physische Partitionen kombinieren Festplatte in eine logische Einheit, die dann wie eine gewöhnliche Festplatte partitioniert werden kann. Bei einigen LVM-Typen können Sie jedoch im laufenden Betrieb neuen Speicherplatz hinzufügen. Und wenn Sie das ext3-Dateisystem auf wachsenden Partitionen verwenden, erhalten Sie irgendwann eine Meldung, dass es nicht möglich ist, eine neue Datei zu erstellen. Tatsache ist, dass beim Formatieren einer Partition in ext3 je nach Größe eine endliche Anzahl von Inodes im Voraus reserviert wird. Das heißt, die maximale Anzahl der Dateien ist im Voraus bekannt. Wenn die Größe des Dateisystems nicht zunimmt, reicht diese Anzahl an Inodes für den normalen Betrieb völlig aus. JFS verfügt über die Fähigkeit, das Dateisystem und die Anzahl der Inodes dynamisch zu erhöhen. Dank dieser Eigenschaft gibt es bei zunehmender Größe des Dateisystems keine Begrenzung für die Anzahl der erstellten Dateien.

Für das JFS-Dateisystem gelten die folgenden Einschränkungen:

• Die maximale Dateigröße wird durch die Bitgröße des Betriebssystems begrenzt.
• Die maximale Dateisystemgröße beträgt 512 TB.

XFS-Dateisystem

Das XFS-Dateisystem wurde von SGI (ehemals Silicon Graphics, Inc.) entwickelt. XFS wurde 1994 geboren und ursprünglich mit dem Betriebssystem IRIX ausgeliefert. SGI ist bekannt für seine Videoproduktions-Workstations und Speicherserver. Daher ist das Dateisystem für die Verarbeitung einer großen Anzahl großer Dateien und die Unterstützung großer Verzeichnisse optimiert. Dank seiner Struktur unterstützt es auch eine große Anzahl kleiner Dateien gut. In Bezug auf die Geschwindigkeit ist es mit dem ReiserFS-Dateisystem vergleichbar und in der Zuverlässigkeit dem Hans-Dateisystem überlegen ( Wie viele Daten habe ich im ReiserFS-Dateisystem von Grund auf verloren? Es hat nur gerettet Sicherung. Deshalb verwende ich ReiserFS derzeit nicht auf Servern.).

Die Unterstützung großer Dateien ist möglich, da XFS ein 64-Bit-Dateisystem ist. Und die Geschwindigkeit des Dateisystems wird durch die Verwendung von B+-Bäumen zur Suche und Beschreibung interner Strukturen erreicht.

Die interne Struktur des Dateisystems ist ziemlich komplex und ich sehe keinen Bedarf dafür kurze Beschreibung seine Struktur. Darüber hinaus gibt es im Internet gute Artikel, die XFS ausführlich beschreiben:

Microsoft-Dateisysteme

Wenn wir über Microsoft-Dateisysteme sprechen, unterstützt Linux FAT und NTFS. Bei FAT ist alles sehr einfach, die Struktur des Dateisystems ist bekannt und wird daher unter Linux vollständig unterstützt. Das Einzige, was bei der Verwendung von FAT berücksichtigt werden muss, ist, dass es unter Linux zwei Arten davon gibt:

• msdos - FAT12/16.
• vfat - FAT32.

Die FAT-Unterstützung sollte aktiviert sein, wenn Sie Disketten und verschiedene USB-Speichergeräte verwenden möchten: Flash-Karten, Festplatten usw. Tatsache ist, dass sie alle normalerweise in FAT formatiert sind.

NTFS ist etwas komplizierter. Dieses Dateisystem wird normalerweise im schreibgeschützten Modus unterstützt. Es wird nicht empfohlen, es im Aufnahmemodus zu verwenden. Der Schreibmodus wird zwar unterstützt, aber wenn Sie die Dokumentation zu NTFS-Treibern lesen, werden Sie feststellen, dass dort in Großbuchstaben geschrieben steht: Im Schreibmodus können Sie nur den Inhalt bestehender Dateien ändern, auf keinen Fall sollten Sie neue Dateien erstellen oder löschen oder die Größe vorhandener Dateien ändern – dies kann das Dateisystem zerstören.

Dateisysteme ISO9660 und UDF

Diese Dateisysteme werden zum Speichern von Informationen auf CDs und DVDs verwendet.

Ursprünglich war iso9660 ein sehr einfaches Dateisystem mit vielen Einschränkungen. Dateinamen sind beispielsweise wie in MS DOS eine Begrenzung der Anzahl der Verzeichnisverschachtelungen. Daher wurden mehrere Ergänzungen für iso9660 geschrieben, um seine Fähigkeiten zu erweitern. Einschließlich Ergänzungen, mit denen Sie UNIX-Dateiattribute speichern können. Alle Add-ons werden vom Dateisystemtreiber unterstützt und es sollte keine Schwierigkeiten beim Arbeiten geben. Darüber hinaus unterstützt der ISO9660-Treiber, so seltsam es klingen mag, den Aufnahmemodus. Es wird beim Erstellen von CD-ROM-Images verwendet.

Auch mit udf wurden keine Probleme festgestellt. Somit wird das Arbeiten mit CDs und DVDs unter Linux ohne Einschränkungen unterstützt.

proc-Dateisystem

Gehört zur Kategorie der virtuellen Dateisysteme. Ein sehr nützliches Dateisystem. Bei Ihrer Arbeit als Administrator werden Sie häufig auf dessen Möglichkeiten zurückgreifen. In einem der ersten Kapitel über die Organisation des Linux-Dateisystems habe ich kurz über den Zweck dieses Dateisystems gesprochen. Ich möchte Sie nur daran erinnern, dass die Dateien, die sich im Verzeichnis /proc befinden, eine Zuordnung des Kernel-Datenbereichs zum Dateisystem darstellen. Das heißt, wenn Sie den Inhalt einer Datei anzeigen, sehen Sie tatsächlich einen bestimmten Teil des Kernel-Datenbereichs.

Im Folgenden beschreibe ich einige interessante Dateien, die Sie im Verzeichnis /proc finden können. Der Inhalt der Dateien auf Ihrem System weicht vom Inhalt der Beispieldateien ab.

/proc/cmdline

Enthält Befehlszeile, wird beim Start an den Kernel übergeben.

# cat cmdline BOOT_IMAGE=Linux-2613 ro root=303 #

/proc/cpuinfo

Informationen über den oder die Auftragsverarbeiter.

# cat cpuinfo Prozessor: 0 Vendor_ID: GenuineIntel CPU-Familie: 6 Modell: 9 Modellname: Intel(R) Pentium(R) M Prozessor 1400 MHz Stepping: 5 CPU MHz: 1399,050 Cache-Größe: 1024 KB fdiv_bug: nein hlt_bug: nein f00f_bug: Nein coma_bug: Nein FPU: Ja FPU_Exception: Ja CPU-Level: 2 WP: Ja Flags: FPU VME de PSE TSC MSR MCE CX8 SEP MTRR PGE MCA CMOV PAT CLFLUSH DTS ACPI MMX FXSR SSE SSE2 TM PBE est TM2 Bogomips: 2800.93 #

/proc/devices

Liste der Geräte.

# cat devices Zeichengeräte: 1 mem 2 pty 3 ttyp 4 /dev/vc/0 4 tty 4 ttyS 5 /dev/tty 5 /dev/console 5 /dev/ptmx 7 vcs 10 misc 13 input 14 sound 21 sg 116 alsa 128 ptm 136 pts 171 ieee1394 180 usb 226 drm 254 pcmcia blockgeräte: 3 ide0 7 loop 8 sd 11 sr 65 sd #

/proc/dma

Verwendung von DMA-Kanälen.

# cat dma 4: Kaskade #

/proc/filesystems

Liste der unterstützten Dateisysteme.

# cat filesystems nodev sysfs nodev rootfs nodev bdev nodev proc nodev sockfs nodev pipefs nodev futexfs nodev tmpfs nodev inotifyfs nodev eventpollfs nodev devpts ext3 ext2 nodev ramfs msdos vfat iso9660 ntfs udf nodev mqueue nodev usbfs #

/proc/interrupts

Verteilung unterbrechen.

# cat interrupts CPU0 0: 850627 XT-PIC timer 1: 9691 XT-PIC i8042 2: 0 XT-PIC cascade 7: 2 XT-PIC parport0 8: 1 XT-PIC rtc 9: 6620 XT-PIC acpi 11: 238626 XT -PIC Intel 82801DB-ICH4, yenta, yenta, eth0, eth1, ohci1394, ehci_hcd:usb1, uhci_hcd:usb2, uhci_hcd:usb3, uhci_hcd:usb4, radeon@pci:0000:01:00.0 12: 65575 XT-PIC i8042 14 : 11538 XT-PIC ide0 NMI: 0 LOC: 0 ERR: 0 MIS: 0 #

/proc/modules

Liste der geladenen Module.

# cat module irtty_sir 5248 0 - Live 0xf8a09000 sir_dev 13548 1 irtty_sir, Live 0xf8a1d000 irda 107768 1 sir_dev, Live 0xf8a3f000 crc_ccitt 1792 1 irda, Live 0xf8a04000 par port _pc 24324 0 – Live 0xf8a16000 parport 30920 1 parport_pc, Live 0xf8a0d000 uhci_hcd 30416 0 – Live 0xf89e7000 ehci_hcd 27656 0 – Live 0xf897a000 usbcore 103740 3 uhci_hcd,ehci_hcd, Live 0xf8990000 ohci1394 31092 0 – Live 0xf895e000 ieee1394 86392 1 ohci1394, Live 0xf891e 000 ipw2100 78204 0 - Live 0xf8936000 ieee80211 18948 1 ipw2100, Live 0xf8918000 ieee80211_crypt 4488 1 ieee80211, Live 0xf88f8000 eepro100 26512 0 – Live 0xf8909000 pcmcia 30568 4 – Live 0xf8900000 Firmware_class 7680 2 ipw2100,pcmcia, Live 0xf88f2000 yenta_socket 20748 4 – Live 0xf8879000 rsrc_nonstatic 11264 1 yenta_socket , Live 0xf8875000 pcmcia_core 34640 3 pcmcia,yenta_socket,rsrc_nonstatic, Live 0xf88e2000 #

/proc/mounts

Enthält eine Liste der gemounteten Dateisysteme.

# cat mountet rootfs / rootfs rw 0 0 /dev/root / ext3 rw 0 0 proc /proc proc rw,nodiratime 0 0 sysfs /sys sysfs rw 0 0 none /dev ramfs rw 0 0 /dev/hda5 /usr ext3 rw 0 0 /dev/hda6 /home ext3 rw 0 0 /dev/hda1 /mnt/win ntfs ro,noatime,nodiratime,uid=0,gid=0,fmask=0177,dmask=077,nls=iso8859-1,errors= continue,mft_zone_multiplier=1 0 0 devpts /dev/pts devpts rw 0 0 usbfs /proc/bus/usb usbfs rw 0 0 #

/proc/partitions

Enthält eine Liste der Partitionen aller angeschlossenen Laufwerke.

# cat-Partitionen Major Minor #Blocks Name 3 0 58605120 HDA 3 1 10485688 HDA1 3 2 506520 HDA2 3 3 9775080 HDA3 3 4 1 HDA4 3 5 9775048 HDA5 3 6 28062688 HDA6 #

/proc/pci

Liste der auf dem PCI-Bus erkannten Geräte.

Diese Datei kann zur Diagnose verwendet werden, warum einige Geräte nicht funktionieren. Achten Sie auf Interrupts: Wenn der Wert 0 ist, bedeutet dies, dass dem Gerät aus irgendeinem Grund kein Interrupt zugewiesen wurde. Ich werde nicht den vollständigen Inhalt dieser Datei preisgeben, sie ist sehr groß.

# Cat-PCI-PCI-Geräte gefunden: Bus 0, Gerät 0, Funktion 0: Host-Brücke: Intel Corporation 82855PM Prozessor zum E/A-Controller (Rev. 3). Vorabrufbarer 32-Bit-Speicher bei 0xd0000000. Bus 0, Gerät 1, Funktion 0: PCI-Brücke: Intel Corporation 82855PM-Prozessor zum AGP-Controller (Rev. 3). Meisterfähig. Latenz=96. Min. Gnt=12. Bus 0, Gerät 29, Funktion 0: USB-Controller: Intel Corporation 82801DB/DBL/DBM (ICH4/ICH4-L/ICH4-M) USB-UHCI-Controller Nr. 1 (Rev. 1). IRQ 11. I/O bei 0x1800. #

/proc/swaps

Enthält eine Liste der verbundenen Auslagerungsdateien und Partitionen.

# cat swaps Dateiname Typ Verwendete Größe Priorität /dev/hda2-Partition 506512 0 -1 #

/proc/version

Enthält Informationen zur Version des Betriebssystems und des Linux-Kernels.

# cat-Version Linux-Version 2.6.13-rc3-my (root@master) (gcc-Version 3.3.6) #3 Tue Jul 19 22:25:23 GMT+3 2005 #

Prozessinformationen

Zusätzlich zu Dateien enthält /proc Verzeichnisse mit einer Zahl als Namen. Jedes Verzeichnis beschreibt einen Prozess, dessen PID dem Verzeichnisnamen entspricht. Die Dateien in diesem Verzeichnis beschreiben die Prozessparameter. Der Inhalt eines der Verzeichnisse wird unten angezeigt.

# ls /proc/4624 auxv cwd@ exe@ maps mounts oom_score seccomp statm task/ cmdline environ fd/ mem oom_adj root@ stat status wchan #

Nur wenige der Beispieldateien enthalten Informationen, die ohne Vorverarbeitung verständlich wären.

cmdline

Enthält Befehlszeilenargumente.

# cat cmdline -su #

Umgebung

Enthält Werte Umgebungsvariablen Prozessumgebung.

# cat environ HZ=100TERM=xtermPATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/usr/sbin:/bin:/usr/binHOME=/rootSHELL=/bin/bashUSER=rootLOGNAME=rootMAIL =/var/spool/mail/root #

Status

Enthält Informationen über den Zustand des Prozesses in einem für Menschen verständlichen Format.

# cat status Name: bash State: S (sleeping) SleepAVG: 98 % Tgid: 4510 Pid: 4510 PPid: 4498 TracerPid: 0 Uid: 0 0 0 0 Gid: 0 0 0 0 FDSize: 256 Gruppen: 0 1 2 3 4 6 10 11 VmSize: 2832 kB VmLck: 0 kB VmRSS: 1724 kB VmData: 388 kB VmStk: 88 kB VmExe: 628 kB VmLib: 1628 kB VmPTE: 12 kB Threads: 1 SigQ: 0/7168 SigPnd: 000000 000 0000000 ShdPnd: 00000000000000000 SigBlk #

Andere Verzeichnisse

Zusätzlich zu den Verzeichnissen, die Systemprozesse beschreiben, kann /proc auch andere Verzeichnisse enthalten. Im Folgenden sind die Zwecke einiger von ihnen aufgeführt:

• Idee- Informationen zu Geräten, die an die IDE-Schnittstelle angeschlossen sind.
• irq- Informationen zur Interrupt-Verteilung.
• Netz- Informationen über das Netzwerk. Inhalt der Arp-Tabelle und der Routing-Tabelle. Statistiken zu Netzwerkschnittstellen und Protokollen. Usw.
• SCSI- Informationen zu SCSI-Geräten.
• sys- enthält veränderbare Systemparameter.

/proc/sys

Das Dateisystem /proc/sys ist ein separates großes Thema. Mit den Dateien in diesem Verzeichnis können Sie Systemparameter im Handumdrehen ändern. Es reicht aus, den gewünschten Wert in eine bestimmte Datei zu schreiben. Ich werde /proc/sys nicht beschreiben, es gibt zu viele Informationen und zu viel, was Sie wissen müssen, um zu verstehen, wofür die Dateien verwendet werden. Daher verrate ich Ihnen, wo Sie Dokumentation und Beschreibungen zu diesem Dateisystem finden:

Sysfs wird vom udev-Programm verwendet, um Gerätedateien dynamisch zu erstellen.

Um einen normalen Betrieb sicherzustellen persönlicher Computer, erfordert die Installation vieler notwendige Programme und Dienstleistungen.

Was ist ein Dateisystem?

Ein unverzichtbarer Bestandteil des Betriebssystems sind Dateisysteme, die bei gleichzeitiger Ausführung mehrerer Prozesse den Zugriff auf Informationen auf der Festplatte ermöglichen. Das heißt, sie ermöglichen einen bequemen Zugriff auf die auf der Festplatte enthaltenen Daten und eliminieren gleichzeitig mögliche Fehlsituationen.

Auch das Dateisystem verfügt über vielfältige Zugriffsmöglichkeiten auf Informationen: vom Sortieren über das Verschieben bis zum Löschen. Es stellt sich natürlich die Frage: Welches Dateisystem ist besser, wie einfach ist es zu verwenden und welche Garantien bietet es?

Beliebte Dateisysteme

1. Das beliebteste Dateisystem ist FAT. Der einzige offensichtliche Nachteil ist die begrenzte Zeichenanzahl bei der Benennung einer Datei, was die Effizienz der Datenverwaltung erheblich verringert.
2. Dieser Mangel wurde in späteren Entwicklungen des NTFS-Systems behoben. Da alle Betriebssysteme ihre Informationen auf Festplatten ablegen, sind Dateisysteme hier einfach unersetzlich und müssen ihre Funktionen effizient und fehlerfrei erfüllen. Das NTFS-Dateisystem zeichnet sich durch eine so notwendige Eigenschaft aus wie Selbstheilung nach fast allen falschen Situationen.

Dateisystem NTFS

Ein weiteres sehr wichtiges Merkmal: Wenn sich die Daten ändern, schließt dieses System den Vorgang entweder positiv ab oder bricht ihn ganz ab, was Verwirrung und Verwirrung im Informationsfeld verhindert. NTFS verfügt über eine nützliche Option – Dateikomprimierung. Darüber hinaus kann es auf einzelne Dateien angewendet werden, was keinerlei Auswirkungen auf die Qualität der Daten oder die Arbeit mit ihnen hat.

Viele Experten, die diskutieren, welches Dateisystem aus Sicherheitsgründen besser ist, nennen NTFS, da dieses System viele Tools enthält, die darauf abzielen, die Rechte von Objekten abzugrenzen. Wie so oft ist die Theorie der Praxis gegenüber machtlos: Im realen Einsatz ist das System alles andere als ideal.

Dateisystem FAT

In Verbindung mit all dem erfüllte FAT die Anforderungen von Betriebssystemen frühen Zeitpunkt Entwicklung. Als jedoch der Zugriff auf große Speichermengen auftauchte, verlor es aufgrund seiner Einschränkungen seine Position an fortschrittlichere Systeme. Allerdings arbeitet FAT effizienter mit kleinen Dateiverzeichnissen und ist ideal für langsame Laufwerke.

Leider kann ein solches System große Dateien nicht bewältigen und es treten ständig verschiedene Schwierigkeiten auf. Bei der Auswahl eines Dateisystems ist es wichtig, die Aufgaben festzulegen, die Sie ihm stellen möchten. Wenn daher mit großen Datenträgern voller Informationen und mit hoher Geschwindigkeit gearbeitet werden muss, ist das NTFS-System besser geeignet. Für Benutzer, die Routineoperationen mit Daten durchführen möchten und diese nicht verwenden müssen komplexe Programme In einer solchen Situation ist das FAT-Dateisystem effektiver.

Dateisystem für Flash-Laufwerk

Das beste Dateisystem für ein Flash-Laufwerk ist ein ziemlich dringendes Problem. Da diese Art der Informationsspeicherung heute am beliebtesten ist, glauben viele, dass ein Flash-Laufwerk ein spezielles System erfordert. Viele Benutzer loben das UDF-System, da es von fast allen modernen Systemen unterstützt wird Betriebssysteme. Aber auch die oben beschriebenen Dateisysteme meistern alle notwendigen Aktionen perfekt. Daher können Sie sicher eine davon auswählen, da sie alle ein hohes Maß an Sicherheit und Wirksamkeit in der Anwendung aufweisen.