Šeimos failų sistemaWindows.

Failų sistema yra funkcinė operacinės sistemos dalis, atsakinga už duomenų mainus su išoriniais saugojimo įrenginiais. Operacinės sistemos Windows naudojama DOS sukurta failų sistema RIEBALAI, kuriame kiekvienas DOS skaidinys ir tomas turi įkrovos sektorių, o kiekviename DOS skaidinyje yra dvi failų paskirstymo lentelės (FAT) kopijos. FAT yra matrica, kuri nustato ryšį tarp skaidinio failų ir aplankų bei jų fizinės vietos standžiajame diske. Prieš kiekvieną skyrių kietasis diskas dvi FAT kopijos yra serijinės. Kaip ir įkrovos sektoriai, FAT yra už failų sistemos matomos disko srities. Įrašant į diską failai nebūtinai užima vietos, atitinkančios jų dydį. Paprastai failai suskaidomi į tam tikro dydžio grupes, kurios gali būti išsklaidytos visame skaidinyje. Dėl to FAT lentelė yra ne failų ir jų vietų sąrašas, o skaidinių grupių ir jų turinio sąrašas, o kiekvieno aprašymo pabaigoje yra nuoroda į kitą klasterį, kurį užima failas.

FAT lentelės įrašai yra 12, 16 ir 32 bitų šešioliktainiai skaičiai, kurių dydį nustato FDISK programa, o vertę tiesiogiai generuoja programa FORMAT. Visi diskeliai ir kietieji diskai Iki 16 MB dydžio, FAT naudojami 12 bitų elementai. 16 MB ar didesni standieji diskai ir keičiamieji diskai paprastai naudoja 16 bitų elementus. IN Windows98 Didesniems nei 512 MB diskams galima naudoti failų sistemą FAT32 su 32 bitų FAT lentelės įrašais. Akivaizdu, kad kuo mažesnis skaidinio grupių dydis, tuo daugiau jų bus šiame skaidinyje ir tuo didesnė bus FAT failų paskirstymo lentelė, o tai reiškia, kad informacijos, reikalingos norint pasiekti failą, paieška užtruks ilgiau. Kodėl tuomet reikia mažinti klasterio dydį? Faktas yra tas, kad failo dydis gali būti savavališkas, tačiau rašydamas į diską „Windows“ padalija failą į kelias grupes. Dėl to paskutinis klasteris beveik niekada nėra visiškai užpildytas. Likusi tuščia vieta, vadinama slack, egzistuoja tol, kol failas yra diske. Taigi iššvaistomos vietos kiekis priklauso nuo klasterio dydžio. Be didelių skaidinių ir mažesnių grupių palaikymo, FAT32 skirtingai naudoja pačią failų paskirstymo lentelę. FAT naudojo dvi identiškas lenteles, iš kurių viena buvo pagrindinė, antroji buvo nuolat atnaujinama įprastų procedūrų metu, pildant galimos klaidos pirmasis egzempliorius. FAT32, kai neįmanoma nuskaityti duomenų iš pagrindinės lentelės, pereina į antrą kopiją, kuri tampa pagrindine.Pagrindinis FAT32 trūkumas yra nesuderinamumas su ankstesnėmis failų sistemomis, taip pat NTFS sistema, naudojama Windows NT.

Kada Windows NT pirmą kartą išleista, ji suteikė trijų failų sistemų palaikymą. Tai failų paskirstymo lentelė (FAT), kuri užtikrina suderinamumą su MS-DOS, failų sistema padidėjęs produktyvumas(HPFS), kuri užtikrina suderinamumą su LAN tvarkytuve ir nauja failų sistema, vadinama Naujųjų technologijų failų sistema ( NTFS). NTFS turėjo daug privalumų, palyginti su tuo metu naudojamomis dauguma failų serveriai failų sistemos. Siekiant užtikrinti duomenų vientisumą, NTFS turi operacijų žurnalą. Šis metodas neatmeta informacijos praradimo galimybės, tačiau žymiai padidina tikimybę, kad prieiga prie failų sistemos bus įmanoma net ir pažeidžiant serverio sistemos vientisumą. Tai įmanoma naudojant operacijų žurnalą, kad būtų galima sekti laukiančius bandymus įrašyti į diską vėlesniais metais paleidžiant „Windows“. N.T. Operacijų žurnalas taip pat naudojamas patikrinti, ar diske nėra klaidų, o ne tikrinant kiekvieną failą naudojant failų paskirstymo lentelę. Vienas iš pagrindinių NTFS privalumų yra saugumas. NTFS suteikia galimybę įtraukti prieigos kontrolės įrašus (ACE) į prieigos kontrolės sąrašą (ACL). ACE yra grupės arba vartotojo identifikavimo pavadinimas ir prieigos raktas, kurį galima naudoti norint apriboti prieigą prie konkretaus katalogo ar failo.

Ši prieiga gali apimti galimybę skaityti, rašyti, ištrinti, vykdyti ir net turėti failus. Kita vertus, ACL yra konteineris, kuriame yra vienas ar daugiau ACE įrašų. Tai leidžia apriboti atskirų vartotojų ar vartotojų grupių prieigą prie tam tikrų tinklo katalogų ar failų. Be to, NTFS palaiko darbą su ilgais pavadinimais, kurie yra iki 255 simbolių ilgio ir kuriuose bet kokia tvarka yra didžiosios ir mažosios raidės. Viena iš pagrindinių NTFS savybių yra automatinis lygiaverčių pavadinimų, suderinamų su MS-DOS, kūrimas. NTFS taip pat turi glaudinimo funkciją, kuri pirmą kartą pasirodė NT 3.51 versijoje. Tai suteikia galimybę suspausti bet kokį failą, katalogą ar NTFS diską. Skirtingai nuo MS-DOS glaudinimo programų, kurios sukuria virtualų diską, kuris atrodo kaip paslėptas failas ir suglaudina visus tame diske esančius duomenis, Windows NT naudoja papildomą failų posistemės sluoksnį, kad suspaustų ir išskleiskite reikiamus failus, nesukurdami. virtualus diskas. Tai naudinga suglaudinant tam tikrą disko dalį (pavyzdžiui, vartotojo katalogą) arba tam tikro tipo failus (pavyzdžiui, grafinius failus). Vienintelis NTFS glaudinimo trūkumas yra žemas glaudinimo lygis, palyginti su MS-DOS glaudinimo schemomis. Tačiau NTFS yra kitoks didelis patikimumas ir produktyvumą.

Kodėl išmanusis telefonas negali paleisti programų iš atminties kortelės? Kuo ext4 iš esmės skiriasi nuo ext3? Kodėl „flash drive“ veiks ilgiau, jei formatuosite jį NTFS, o ne FAT? Kokia yra pagrindinė F2FS problema? Atsakymai slypi failų sistemų struktūrinėse ypatybėse. Pakalbėsime apie juos.

Įvadas

Failų sistemos nustatyti, kaip duomenys saugomi. Jie nustato, su kokiais apribojimais susidurs vartotojas, kaip greitai bus skaitymo ir rašymo operacijos ir kiek laiko diskas veiks be gedimų. Tai ypač pasakytina apie biudžetinius SSD ir jų jaunesnius brolius – „flash drives“. Žinodami šias funkcijas galite išnaudoti visas bet kurios sistemos galimybes ir optimizuoti jos naudojimą konkrečioms užduotims atlikti.

Kiekvieną kartą, kai reikia atlikti ką nors nereikšmingo, turite pasirinkti failų sistemos tipą ir parametrus. Pavyzdžiui, norite paspartinti dažniausiai naudojamas failų operacijas. Failų sistemos lygiu tai galima pasiekti Skirtingi keliai: indeksavimas suteiks Greita paieška, o iš anksto rezervavus nemokamus blokus, bus lengviau perrašyti dažnai besikeičiančius failus. Preliminarus duomenų optimizavimas laisvosios kreipties atmintis sumažins reikalingų I/O operacijų skaičių.

Tokios šiuolaikinių failų sistemų savybės kaip tingus rašymas, deduplikacija ir kiti pažangūs algoritmai padeda pailginti veikimo be problemų laikotarpį. Jie ypač aktualūs pigiems SSD diskams su TLC atminties lustais, „flash drives“ ir atminties kortelėmis.

Skirtingų lygių diskų masyvai optimizuojami atskirai: pavyzdžiui, failų sistema gali palaikyti supaprastintą garsumo atspindėjimą, momentinį momentinį vaizdą arba dinaminį mastelio keitimą, nenaudojant tomo neprisijungus.

Juoda dėžė

Vartotojai paprastai dirba su failų sistema, kurią pagal numatytuosius nustatymus siūlo operacinė sistema. Jie retai kuria naujas disko skaidines ir dar rečiau galvoja apie savo nustatymus – tiesiog naudoja rekomenduojamus parametrus ar net perka iš anksto suformatuotas laikmenas.

„Windows“ gerbėjams viskas paprasta: NTFS visuose disko skaidiniuose ir FAT32 (arba tas pats NTFS) „flash drives“. Jei yra NAS ir ji naudoja kokią nors kitą failų sistemą, daugumai ji lieka nesuvokiama. Jie tiesiog prisijungia prie jo per tinklą ir atsisiunčia failus, tarsi iš juodos dėžės.

Mobiliuosiuose įtaisuose su „Android“ ext4 dažniausiai randamas vidinėje atmintyje ir FAT32 „microSD“ kortelėse. „Yabloko“ visiškai nesvarbu, kokią failų sistemą jie turi: HFS+, HFSX, APFS, WTFS... jiems tik gražios geriausių dizainerių nupieštos aplankų ir failų piktogramos. „Linux“ naudotojai turi didžiausią pasirinkimą, tačiau galite pridėti nevietinių failų sistemų palaikymą tiek „Windows“, tiek „MacOS“ – daugiau apie tai vėliau.

Bendros šaknys

Sukurta daugiau nei šimtas skirtingų failų sistemų, tačiau dabartinėmis galima laikyti šiek tiek daugiau nei tuziną. Nors jie visi buvo sukurti savo konkrečioms programoms, daugelis jų buvo susiję konceptualiu lygmeniu. Jie yra panašūs, nes naudoja to paties tipo (meta)duomenų atvaizdavimo struktūrą – B-medžius („dvi medžius“).

Kaip ir bet kuri hierarchinė sistema, B-medis prasideda šakniniu įrašu, o paskui išsišakoja iki lapo elementų – atskirų failų ir jų atributų įrašų arba „lapų“. Pagrindinė tokios loginės struktūros sukūrimo priežastis buvo pagreitinti failų sistemos objektų paiešką dideliuose dinaminiuose masyvuose – pavyzdžiui, kelių terabaitų standžiuosiuose diskuose ar dar didesniuose RAID masyvuose.

B-medžiams reikia daug mažiau prieigų prie disko nei kitų tipų subalansuotiems medžiams, kad būtų galima atlikti tas pačias operacijas. Tai pasiekiama dėl to, kad galutiniai objektai B medžiuose yra hierarchiškai išdėstyti tame pačiame aukštyje, o visų operacijų greitis yra tiksliai proporcingas medžio aukščiui.

Kaip ir kiti subalansuoti medžiai, B-medžiai turi vienodą kelio ilgį nuo šaknų iki bet kurio lapo. Užuot augę aukštyn, jie labiau išsišakoja ir auga: visuose B medžio šakų taškuose yra daug nuorodų į antrinius objektus, todėl juos lengva rasti atliekant mažiau skambučių. Didelis rodyklių skaičius sumažina daugiausiai laiko reikalaujančių disko operacijų skaičių – galvos padėties nustatymą skaitant savavališkus blokus.

B-medžių koncepcija buvo suformuluota dar aštuntajame dešimtmetyje ir nuo to laiko buvo įvairiai patobulinta. Vienaip ar kitaip jis yra įdiegtas NTFS, BFS, XFS, JFS, ReiserFS ir daugelyje DBVS. Visi jie yra giminaičiai pagal pagrindinius duomenų organizavimo principus. Skirtumai susiję su detalėmis, dažnai gana svarbiomis. Susijusios failų sistemos turi ir bendrą trūkumą: visos jos buvo sukurtos dirbti specialiai su diskais dar prieš atsirandant SSD.

Flash atmintis kaip progreso variklis

Kietojo kūno įrenginiai pamažu keičia diskų įrenginius, tačiau kol kas jie priversti naudoti jiems svetimas failų sistemas, perduodamas paveldėjimo būdu. Jie sukurti ant „flash“ atminties matricų, kurių veikimo principai skiriasi nuo diskinių įrenginių. Visų pirma, „flash“ atmintis turi būti ištrinta prieš įrašant. Šios operacijos NAND lustai negali atlikti atskirų ląstelių lygiu. Tai įmanoma tik dideliems blokams.

Šis apribojimas atsiranda dėl to, kad NAND atmintyje visos ląstelės yra sujungtos į blokus, kurių kiekvienas turi tik vieną bendras ryšysį valdymo magistralę. Mes nesigilinsime į puslapio organizavimo detales ir neaprašysime visos hierarchijos. Svarbus pats grupės operacijų su ląstelėmis principas ir tai, kad „flash“ atminties blokų dydžiai dažniausiai yra didesni nei blokai, kuriems adresuojama bet kurioje failų sistemoje. Todėl visi diskų su NAND Flash adresai ir komandos turi būti išversti per FTL (Flash Translation Layer) abstrakcijos sluoksnį.

Suderinamumą su diskinių įrenginių logika ir jų vietinių sąsajų komandų palaikymą užtikrina „flash“ atminties valdikliai. Paprastai FTL yra įdiegtas jų programinėje įrangoje, tačiau gali būti (iš dalies) vykdomas pagrindiniame kompiuteryje – pavyzdžiui, „Plextor“ kompanija rašo savo SSD tvarkyklės, pagreitina įrašymą.

Neįmanoma apsieiti be FTL, nes net vieno bito įrašymas į konkrečią langelį suaktyvina visą eilę operacijų: valdiklis suranda bloką, kuriame yra norima ląstelė; blokas yra visiškai nuskaitomas, įrašomas į talpyklą arba laisvą vietą, tada visiškai ištrinamas, o po to jis perrašomas su reikiamais pakeitimais.

Toks požiūris primena kasdienybę kariuomenėje: norėdamas duoti įsakymą vienam kariui, seržantas sudaro generalinį rikiuotę, iššaukia vargšą iš rikiuotės, o likusiems liepia išsiskirstyti. Dabar retoje NOR atmintyje organizacija buvo specialiosios pajėgos: kiekviena ląstelė buvo valdoma savarankiškai (kiekvienas tranzistorius turėjo individualų kontaktą).

Valdiklių užduočių daugėja, nes su kiekviena „flash“ atminties karta mažėja jos gamybos techninis procesas, siekiant padidinti tankį ir sumažinti duomenų saugojimo išlaidas. Kartu su technologiniais standartais mažėja ir numatomas lustų tarnavimo laikas.

Moduliai su vieno lygio SLC ląstelėmis turėjo deklaruotą 100 tūkstančių perrašymo ciklų ir net daugiau išteklių. Daugelis jų vis dar veikia senuose „flash drives“ ir CF kortelėse. Įmonės klasės MLC (eMLC) ištekliai buvo deklaruoti nuo 10 iki 20 tūkst., o įprastinio vartotojo MLC - 3-5 tūkst. Tokio tipo atmintį aktyviai gniaužia dar pigesnis TLC, kurio resursas vos siekia tūkstantį ciklų. Norint išlaikyti priimtiną „flash“ atminties tarnavimo laiką, reikia programinės įrangos gudrybių, o naujos failų sistemos tampa viena iš jų.

Iš pradžių gamintojai manė, kad failų sistema yra nesvarbi. Pats valdiklis turi aptarnauti trumpalaikį bet kokio tipo atminties elementų masyvą, optimaliai paskirstydamas apkrovą tarp jų. Failų sistemos tvarkyklei ji imituoja įprastą diską ir pati atlieka žemo lygio bet kokios prieigos optimizavimą. Tačiau praktikoje optimizavimas skirtingi įrenginiai skiriasi nuo magiško iki fiktyvaus.

Įmonių SSD diskuose įtaisytas valdiklis yra mažas kompiuteris. Jis turi didžiulį atminties buferį (pusė gigabaito ar daugiau) ir palaiko daugybę duomenų efektyvumo metodų, kad būtų išvengta nereikalingų perrašymo ciklų. Lustas sutvarko visus blokus talpykloje, atlieka tingų rašymą, iš karto atlieka dubliavimo pašalinimą, kai kuriuos blokus rezervuoja, o kitus išvalo fone. Visa ši magija nutinka visiškai nepastebimai OS, programų ir vartotojo. Naudojant tokį SSD, tikrai nesvarbu, kokia failų sistema naudojama. Vidinis optimizavimas turi daug didesnį poveikį našumui ir ištekliams nei išoriniai.

Biudžetiniai SSD (o juo labiau „flash drives“) aprūpinti daug mažiau išmaniųjų valdiklių. Talpykla juose yra ribota arba jos nėra, o pažangios serverių technologijos visiškai nenaudojamos. Atminties kortelėse esantys valdikliai yra tokie primityvūs, kad dažnai teigiama, kad jų iš viso nėra. Todėl pigiems įrenginiams su „flash“ atmintimi išlieka aktualūs išoriniai apkrovos balansavimo metodai - pirmiausia naudojant specializuotas failų sistemas.

Nuo JFFS iki F2FS

Vienas pirmųjų bandymų parašyti failų sistemą, kurioje būtų atsižvelgta į „flash“ atminties organizavimo principus, buvo JFFS – Journaling Flash. Failų sistema. Iš pradžių ši Švedijos bendrovės „Axis Communications“ plėtra buvo skirta atminties efektyvumo didinimui tinklo įrenginiai, kurį „Axis“ pagamino 9-ajame dešimtmetyje. Pirmoji JFFS versija palaikė tik NOR atmintį, tačiau jau antroje versijoje susidraugavo su NAND.

Šiuo metu JFFS2 naudojamas ribotai. Iš esmės jis vis dar naudojamas Linux platinimaiįterptoms sistemoms. Jį galima rasti maršrutizatoriuose, IP kamerose, NAS ir kituose nuolatiniuose daiktų interneto įrenginiuose. Apskritai visur, kur reikalingas nedidelis patikimos atminties kiekis.

Kitas bandymas sukurti JFFS2 buvo LogFS, kuris saugojo inodes atskirame faile. Šios idėjos autoriai – IBM Vokietijos padalinio darbuotojas Jornas Engelis ir Osnabriuko universiteto dėstytojas Robertas Mertensas. Šaltinis„LogFS“ galima rasti „GitHub“. Sprendžiant iš to, kad paskutinis jo pakeitimas buvo atliktas prieš ketverius metus, „LogFS“ populiarumo nesulaukė.

Tačiau šie bandymai paskatino kitos specializuotos failų sistemos – F2FS – atsiradimą. Jį sukūrė „Samsung Corporation“, kuriai tenka nemaža dalis pasaulyje pagaminamos „flash“ atminties. „Samsung“ gamina lustus NAND Flash savo įrenginiams ir kitų įmonių pageidavimu, taip pat kuria SSD su iš esmės naujomis sąsajomis, o ne senomis diskinėmis. „Samsung“ požiūriu, jau seniai reikėjo sukurti specializuotą failų sistemą, optimizuotą „flash“ atminčiai.

Prieš ketverius metus, 2012 m., Samsung sukūrė F2FS (Flash Friendly File System). Jos idėja buvo gera, bet įgyvendinimas pasirodė neapdorotas. Pagrindinė užduotis kuriant F2FS buvo paprasta: sumažinti ląstelių perrašymo operacijų skaičių ir kuo tolygiau paskirstyti jų apkrovą. Tam reikia tuo pačiu metu atlikti operacijas su keliomis ląstelėmis tame pačiame bloke, o ne priversti jas po vieną. Tai reiškia, kad reikia ne akimirksniu perrašyti esamus blokus pirmą kartą OS prašymu, o komandų ir duomenų kaupimas talpykloje, naujų blokų pridėjimas prie laisvos vietos ir atidėtas langelių ištrynimas.

Šiandien „Linux“ (taigi ir „Android“) sistemoje F2FS palaikymas jau yra oficialiai įdiegtas, tačiau praktiškai tai dar nesuteikia jokių ypatingų pranašumų. Pagrindinė šios failų sistemos savybė (tingus perrašymas) leido daryti ankstyvas išvadas apie jos efektyvumą. Senasis talpyklos triukas netgi apgavo ankstyvąsias etalonų versijas, kur F2FS pademonstravo įsivaizduojamą pranašumą ne keliais procentais (kaip tikėtasi) ar net kelis kartus, o dydžiu. F2FS vairuotojas tiesiog pranešė apie operacijos, kurią tik planavo atlikti valdiklis, pabaigą. Tačiau jei tikrasis F2FS našumo padidėjimas yra mažas, elementų nusidėvėjimas tikrai bus mažesnis nei naudojant tą patį ext4. Tie optimizavimai, kurių negali padaryti pigus valdiklis, bus atliekami pačios failų sistemos lygiu.

Plėtis ir bitmaps

Kol kas F2FS geekams yra suvokiamas kaip egzotika. Net savoje Samsung išmanieji telefonai ext4 vis dar galioja. Daugelis mano, kad tai tolimesnė ext3 plėtra, tačiau tai nėra visiškai tiesa. Tai daugiau apie revoliuciją, o ne apie 2 TB vieno failo barjero įveikimą ir tiesiog kitų kiekybinių rodiklių padidinimą.

Kai kompiuteriai buvo dideli, o failai maži, adresavimas nebuvo problema. Kiekvienai bylai buvo skirtas tam tikras skaičius blokų, kurių adresai buvo įrašyti į atitikmenų lentelę. Taip veikė ext3 failų sistema, kuri veikia iki šiol. Tačiau ext4 pasirodė iš esmės kitoks adresavimo būdas - apimtis.

Plėtiniai gali būti laikomi inodų plėtiniais kaip atskiri blokų rinkiniai, kurie yra visiškai adresuojami kaip gretimos sekos. Viename apimtyje gali būti visas vidutinio dydžio failas, tačiau dideliems failams pakanka skirti keliolika ar du apimtis. Tai daug efektyviau, nei spręsti šimtus tūkstančių mažų keturių kilobaitų blokų.

Pats įrašymo mechanizmas taip pat pasikeitė ext4. Dabar blokai iš karto paskirstomi vienoje užklausoje. Ir ne iš anksto, o prieš pat įrašant duomenis į diską. Tingus kelių blokų paskirstymas leidžia atsikratyti nereikalingų operacijų, dėl kurių buvo kaltas ext3: jame iš karto buvo paskirti blokai naujam failui, net jei jis visiškai tilpo talpykloje ir buvo planuojamas ištrinti kaip laikinai.

Dieta su riebumu

Be subalansuotų medžių ir jų modifikacijų, yra ir kitų populiarių loginių struktūrų. Yra failų sistemų su iš esmės kitokiu organizavimu - pavyzdžiui, linijine. Tikriausiai dažnai naudojate bent vieną iš jų.

Paslaptis

Atspėk mįslę: būdama dvylikos ji pradėjo priaugti svorio, šešiolikos buvo kvaila storulė, o trisdešimt dvejų tapo stora ir liko paprasta. Kas ji?

Tai tiesa, tai istorija apie FAT failų sistemą. Suderinamumo reikalavimai suteikė jai blogą paveldimumą. Diskeliuose jis buvo 12 bitų, įjungtas kietieji diskai- Iš pradžių jis buvo 16 bitų, bet mūsų dienomis pasiekė 32 bitų. Kiekvienoje paskesnėje versijoje adresuojamų blokų skaičius didėjo, tačiau iš esmės niekas nepasikeitė.

Vis dar populiari FAT32 failų sistema atsirado prieš dvidešimt metų. Šiandien jis vis dar yra primityvus ir nepalaiko prieigos kontrolės sąrašų, disko kvotų, fono glaudinimo ir kitų šiuolaikinės technologijos duomenų apdorojimo optimizavimas.

Kodėl šiais laikais reikalingas FAT32? Viskas vis dar yra tik suderinamumo užtikrinimui. Gamintojai teisingai mano, kad FAT32 skaidinį gali nuskaityti bet kuri OS. Štai kodėl jie sukuria jį išoriniuose standžiuosiuose diskuose, USB atmintinėje ir atminties kortelėse.

Kaip atlaisvinti išmaniojo telefono „flash“ atmintį

Išmaniuosiuose telefonuose naudojamos microSD(HC) kortelės pagal numatytuosius nustatymus suformatuotos FAT32. Tai yra pagrindinė kliūtis juose diegti programas ir perkelti duomenis iš vidinės atminties. Norėdami tai įveikti, kortelėje turite sukurti skaidinį su ext3 arba ext4. Į jį galima perkelti visus failo atributus (įskaitant savininką ir prieigos teises), todėl bet kuri programa gali veikti taip, lyg būtų paleista iš vidinės atminties.

„Windows“ nežino, kaip sukurti daugiau nei vieną skaidinį „flash“ diskuose, tačiau tam galite paleisti „Linux“ (bent jau virtualioje mašinoje) arba išplėstinę įrankį, skirtą dirbti su loginiu skaidymu, pavyzdžiui, „MiniTool Partition Wizard Free“. Kortelėje atradus papildomą pirminį skaidinį su ext3/ext4, „Link2SD“ programa ir panašios pasiūlys daug daugiau galimybių nei vieno FAT32 skaidinio atveju.

Kitas argumentas, palaikantis pasirinkimą FAT32, dažnai minimas kaip žurnalo stoka, o tai reiškia greitesnes įrašymo operacijas ir mažesnį NAND Flash atminties elementų nusidėvėjimą. Praktiškai naudojant FAT32 atsiranda priešingai ir kyla daug kitų problemų.

„Flash“ diskai ir atminties kortelės greitai miršta dėl to, kad bet koks FAT32 pakeitimas sukelia tų pačių sektorių, kuriuose yra dvi failų lentelių grandinės, perrašymą. Išsaugojau visą tinklalapį ir jis buvo perrašytas šimtą kartų – kiekvieną kartą į „flash drive“ pridedant dar vieną mažą GIF. Ar paleidote nešiojamąją programinę įrangą? Jis sukuria laikinus failus ir nuolat juos keičia paleisdamas. Todėl daug geriau naudoti NTFS „flash drives“ su jos gedimams atsparia $MFT lentele. Maži failai gali būti saugomi tiesiogiai pagrindinėje failų lentelėje, o jos plėtiniai ir kopijos įrašomos į skirtingas „flash“ atminties sritis. Be to, NTFS indeksavimas pagreitina paiešką.

INFORMACIJA

Kita problema, su kuria susiduria dauguma vartotojų, yra ta, kad į FAT32 skaidinį neįmanoma įrašyti didesnio nei 4 GB failo. Priežastis ta, kad FAT32 failo dydis aprašomas 32 bitais failų paskirstymo lentelėje, o 2^32 (tiksliau – atėmus vieną) yra lygiai keturi koncertai. Pasirodo, į ką tik įsigytą „flash“ atmintinę negalima įrašyti nei normalios kokybės filmo, nei DVD vaizdo.

Kopijuoti dideli failai Tai nėra taip blogai: kai bandote tai padaryti, klaida bent iš karto matosi. Kitose situacijose FAT32 veikia kaip uždelsto veikimo bomba. Pavyzdžiui, nukopijavote nešiojamąją programinę įrangą į "flash drive" ir iš pradžių naudojate ją be problemų. Po ilgo laiko viena iš programų (pavyzdžiui, buhalterinė ar el. paštas), duomenų bazė išsipučia ir... tiesiog nustoja atsinaujinti. Failo perrašyti negalima, nes jis pasiekė 4 GB ribą.

Mažiau akivaizdi problema yra ta, kad FAT32 failo ar katalogo sukūrimo datą galima nurodyti per dvi sekundes. To nepakanka daugeliui kriptografinių programų, kurios naudoja laiko žymas. Mažas datos atributo tikslumas yra dar viena priežastis, kodėl saugumo požiūriu FAT32 nelaikomas tinkama failų sistema. Tačiau jos trūkumus galima panaudoti ir savo reikmėms. Pavyzdžiui, jei nukopijuosite bet kokius failus iš NTFS skaidinio į FAT32 tomą, jie bus išvalyti nuo visų metaduomenų, taip pat paveldėtų ir specialiai nustatytų teisių. FAT tiesiog jų nepalaiko.

exFAT

Kitaip nei FAT12/16/32, exFAT buvo sukurtas specialiai USB Flash ir didelėms (≥ 32 GB) atminties kortelėms. Išplėstinė FAT pašalina aukščiau minėtą FAT32 trūkumą – perrašant tuos pačius sektorius su bet kokiu pakeitimu. Kaip 64 bitų sistema, ji praktiškai neturi didelių apribojimų vieno failo dydžiui. Teoriškai jis gali būti 2^64 baitų (16 EB) ilgio, o tokio dydžio kortelės greitai pasirodys.

Kitas esminis exFAT skirtumas yra prieigos kontrolės sąrašų (ACL) palaikymas. Tai nebėra tas pats paprastas iš devintojo dešimtmečio, tačiau uždaras formato pobūdis trukdo įgyvendinti exFAT. ExFAT palaikymas yra visiškai ir legaliai įdiegtas tik Windows (pradedant nuo XP SP2) ir OS X (pradedant nuo 10.6.5). Linux ir *BSD palaikoma arba su apribojimais, arba ne visai legaliai. „Microsoft“ reikalauja licencijos naudoti exFAT, todėl šioje srityje kyla daug teisinių ginčų.

Btrfs

Kitas žymus failų sistemų, pagrįstų B medžiais, atstovas vadinamas Btrfs. Ši FS pasirodė 2007 m. ir iš pradžių buvo sukurta „Oracle“, siekiant dirbti su SSD ir RAID. Pavyzdžiui, jis gali būti dinamiškai keičiamas: sukuriant naujus inodus tiesiai veikiančioje sistemoje arba padalijant tomą į subtūrius, neskiriant jiems laisvos vietos.

„Btrfs“ įdiegtas kopijavimo ir rašymo mechanizmas ir visiška integracija su „Device Mapper“ branduolio moduliu leidžia beveik akimirksniu daryti momentines nuotraukas per virtualius bloko įrenginius. Išankstinis suspaudimas (zlib arba lzo) ir dubliavimo panaikinimas pagreitina pagrindines operacijas, taip pat prailgina „flash“ atminties veikimo laiką. Tai ypač pastebima dirbant su duomenų bazėmis (pasiekiamas 2-4 kartų suspaudimas) ir mažais failais (jie rašomi tvarkingais dideliais blokais ir gali būti saugomi tiesiai „lapuose“).

Btrfs taip pat palaiko visą registravimo režimą (duomenys ir metaduomenys), apimties tikrinimą neatjungiant ir daug kitų modernių funkcijų. Btrfs kodas paskelbtas pagal GPL licenciją. Ši failų sistema palaikoma kaip stabili Linux sistemoje nuo 4.3.1 branduolio versijos.

Žurnalai

Beveik visos daugiau ar mažiau modernios failų sistemos (ext3/ext4, NTFS, HFSX, Btrfs ir kitos) priklauso bendrai žurnaluojamų failų grupei, nes įrašus apie atliktus pakeitimus atlieka atskirame žurnale (žurnalas) ir yra tikrinamos pagal jį. gedimo atveju disko operacijų metu. Tačiau šių failų sistemų registravimo detalumas ir atsparumas gedimams skiriasi.

Ext3 palaiko tris registravimo režimus: su Atsiliepimas, organizuotas ir baigtas kirtimas. Pirmajame režime įrašomi tik bendrieji pakeitimai (metaduomenys), atliekami asinchroniškai, atsižvelgiant į pačių duomenų pakeitimus. Antruoju režimu atliekamas tas pats metaduomenų įrašymas, tačiau griežtai prieš atliekant bet kokius pakeitimus. Trečiasis režimas prilygsta visam registravimui (pakeitimai tiek metaduomenyse, tiek pačiuose failuose).

Tik paskutinė parinktis užtikrina duomenų vientisumą. Likę du tik pagreitina klaidų aptikimą nuskaitymo metu ir garantuoja pačios failų sistemos, bet ne failų turinio, vientisumo atkūrimą.

Žurnalų rašymas NTFS yra panašus į antrąjį registravimo režimą ext3. Žurnale įrašomi tik metaduomenų pakeitimai, o patys duomenys gali būti prarasti gedimo atveju. Šis registravimo metodas NTFS sistemoje nebuvo skirtas maksimaliam patikimumui pasiekti, o tik kaip kompromisas tarp našumo ir atsparumo gedimams. Štai kodėl žmonės, kurie yra įpratę dirbti su visiškai žurnalinėmis sistemomis, mano, kad NTFS pseudožurnalas.

NTFS įdiegtas metodas tam tikrais atžvilgiais yra netgi geresnis nei numatytasis ext3. NTFS papildomai periodiškai sukuria kontrolinius taškus, kad užtikrintų, jog visos anksčiau atidėtos disko operacijos būtų baigtos. Kontroliniai taškai neturi nieko bendra su atkūrimo taškais \Sistemos apimties informacija\ . Tai tik paslaugų žurnalo įrašai.

Praktika rodo, kad tokio dalinio NTFS žurnalavimo daugeliu atvejų pakanka, kad veiktų be problemų. Galų gale, net ir staiga nutrūkus elektrai, diskiniai įrenginiai nepraranda energijos iš karto. Maitinimo šaltinis ir daugybė pačių diskų kondensatorių suteikia tik minimalų energijos kiekį, kurio pakanka esamai įrašymo operacijai užbaigti. Naudojant šiuolaikinius SSD, kurių greitis ir efektyvumas, tokio pat energijos kiekio paprastai užtenka laukiančioms operacijoms atlikti. Bandymas pereiti prie visiško registravimo žymiai sumažintų daugumos operacijų greitį.

Trečiųjų šalių failų prijungimas sistemoje „Windows“.

Failų sistemų naudojimą riboja jų palaikymas OS lygiu. Pavyzdžiui, Windows nesupranta ext2/3/4 ir HFS+, bet kartais reikia juos naudoti. Tai galima padaryti pridedant atitinkamą tvarkyklę.

ĮSPĖJIMAS

Atvira tvarkyklė, skirta skaityti ir rašyti ext2/3 skaidinius su daliniu ext4 palaikymu. Naujausia versija palaiko iki 16 TB apimtis ir skaidinius. LVM, prieigos kontrolės sąrašai ir išplėstiniai atributai nepalaikomi.

Yra nemokamas įskiepis Totalus vadas. Palaiko ext2/3/4 skaidinių skaitymą.

coLinux yra atviras ir nemokamas Linux branduolio prievadas. Kartu su 32 bitų tvarkykle ji leidžia paleisti Linux Windows aplinka nuo 2000 iki 7 nenaudojant virtualizacijos technologijų. Palaiko tik 32 bitų versijas. 64 bitų modifikacijos kūrimas buvo atšauktas. „coLinux“ leidžia, be kita ko, organizuoti iš „Windows“ prieigaį ext2/3/4 skaidinius. Parama projektui sustabdyta 2014 m.

„Windows 10“ jau gali turėti įmontuotą palaikymą tam tikriems Linux failas sistemos, tai tiesiog paslėpta. Šias mintis siūlo branduolio lygio tvarkyklė Lxcore.sys ir paslauga LxssManager, kurią kaip biblioteką įkelia Svchost.exe procesas. Daugiau informacijos apie tai rasite Alex Ionescu ataskaitoje „The Linux Kernel Hidden Inside Windows 10“, kurią jis pateikė „Black Hat 2016“.

ExtFS for Windows yra mokama tvarkyklė, kurią gamina Paragon. Jis veikia nuo Windows 7 iki 10 ir palaiko skaitymo / rašymo prieigą prie ext2/3/4 tomų. Suteikia beveik visišką ext4 palaikymą sistemoje Windows.

HFS+, skirta Windows 10, yra dar viena patentuota tvarkyklė, kurią gamina Paragon Software. Nepaisant pavadinimo, jis veikia visur Windows versijos pradedant nuo XP. Suteikia visišką prieigą prie HFS+/HFSX failų sistemų diskuose su bet kokiu išdėstymu (MBR/GPT).

„WinBtrfs“ yra ankstyva „Windows“ skirta Btrfs tvarkyklės plėtra. Jau 0.6 versijoje ji palaiko tiek skaitymo, tiek rašymo prieigą prie Btrfs tomų. Jis gali valdyti kietąsias ir simbolines nuorodas, palaiko alternatyvius duomenų srautus, ACL, dviejų tipų glaudinimą ir asinchroninį skaitymo / rašymo režimą. Nors WinBtrfs nežino, kaip naudoti mkfs.btrfs, btrfs-balance ir kitas priemones šiai failų sistemai prižiūrėti.

Failų sistemų galimybės ir apribojimai: suvestinė lentelė

Anksčiau ar vėliau pradedantysis kompiuterio vartotojas susiduria su tokia sąvoka kaip failų sistema (FS). Paprastai pirmoji pažintis su šiuo terminu įvyksta formatuojant laikmeną: loginius diskus ir prijungtas laikmenas (flash drives, atminties korteles, išorinis sunkus diskas).

Prieš formatavimą Windows operacinė sistema paragins pasirinkti laikmenos failų sistemos tipą, klasterio dydį ir formatavimo metodą (greitasis arba pilnas). Išsiaiškinkime, kas yra failų sistema ir kodėl ji reikalinga?

Visa informacija laikmenoje įrašoma formoje, kuri turi būti išdėstyta tam tikra tvarka, kitaip operacinė sistema ir programos negalės dirbti su duomenimis. Šią tvarką sutvarko failų sistema, naudodama tam tikrus algoritmus ir failų įdėjimo į laikmeną taisykles.

Kai programai reikia failo, saugomo diske, jai nereikia žinoti, kaip ir kur jis saugomas. Viskas, ko reikia programai, yra žinoti failo pavadinimą, dydį ir atributus, kad šie duomenys būtų perkelti į failų sistemą, kuri suteiks prieigą prie reikiamą failą. Tas pats nutinka ir rašant duomenis į laikmeną: programa informaciją apie failą (pavadinimą, dydį, atributus) perduoda failų sistemai, kuri ją išsaugo pagal savo specifines taisykles.

Norėdami geriau suprasti, įsivaizduokite, kaip bibliotekininkas klientui duoda knygą pagal jos pavadinimą. Arba atvirkštine tvarka: klientas grąžina perskaitytą knygą bibliotekininkui, kuris grąžina ją į saugyklą. Klientas neprivalo žinoti, kur ir kaip yra saugoma knyga, už tai atsako įstaigos darbuotojas. Bibliotekininkas žino bibliotekos katalogavimo taisykles ir pagal šias taisykles ieško leidinio arba jį talpina atgal, t.y. atlieka savo tarnybines funkcijas. IN šiame pavyzdyje biblioteka yra laikmena, bibliotekininkas yra failų sistema, klientas yra programa.

Pagrindinės failų sistemos funkcijos

Pagrindinės failų sistemos funkcijos yra šios:

• talpinimas ir organizavimas duomenų laikmenoje failų pavidalu;
• didžiausio palaikomo duomenų kiekio laikmenoje nustatymas;
• failų kūrimas, skaitymas ir trynimas;
• failo atributų priskyrimas ir keitimas (dydis, sukūrimo ir modifikavimo laikas, failo savininkas ir kūrėjas, tik skaitymo, paslėptas failas, laikinas failas, archyvuotas, vykdomasis, maksimalus failo vardo ilgis ir kt.);
• failo struktūros nustatymas;
• katalogų organizavimas, skirtas loginiam failų organizavimui;
• failų apsauga sistemos gedimo atveju;
• apsaugoti failus nuo neteisėtos prieigos ir keisti jų turinį.

Informacija, įrašyta standžiajame diske ar bet kurioje kitoje laikmenoje, ten talpinama klasterio organizacijos pagrindu. Klasteris yra tam tikro dydžio langelis, į kurį telpa visas failas arba jo dalis.

Jei failas yra klasterio dydžio, jis užima tik vieną klasterį. Jei failo dydis viršija langelio dydį, jis dedamas į keletą grupių langelių. Be to, laisvieji klasteriai gali būti ne vienas šalia kito, bet gali būti išsibarstę po fizinį disko paviršių. Ši sistema leidžia efektyviausiai išnaudoti erdvę saugant failus. Failų sistemos užduotis – optimaliai paskirstyti failą rašant į nemokamas grupes, o taip pat skaitant surinkti ir atiduoti programai ar operacinei sistemai.

Failų sistemų tipai

Kompiuterių, laikmenų ir operacinių sistemų evoliucijos metu atsirado ir išnyko daugybė failų sistemų. Tokios evoliucinės atrankos procese šiandien šių tipų failų sistemos daugiausia naudojamos darbui su standžiaisiais diskais ir išoriniais saugojimo įrenginiais (flash drives, atminties kortelėmis, išoriniais standžiaisiais diskais, kompaktiniais diskais):

1. FAT32
2. ISO9660

Paskutinės dvi sistemos yra skirtos dirbti su kompaktiniais diskais. Ext3 ir Ext4 failų sistemos veikia su Operacinės sistemosįjungta Linux pagrindu. NFS Plus yra OS X operacinės sistemos failų sistema, naudojama Apple kompiuteriuose.

Labiausiai paplitę yra failai NTFS sistemos ir FAT32 ir tai nenuostabu, nes. jie skirti Windows operacinėms sistemoms, kuriose veikia didžioji dauguma kompiuterių pasaulyje.

Dabar FAT32 aktyviai keičiama pažangesne NTFS sistema dėl didesnio duomenų saugumo ir apsaugos patikimumo. Be to naujausios versijos Jei standžiojo disko skaidinys suformatuotas FAT32 formatu, Windows OS paprasčiausiai neleis savęs įdiegti. Diegimo programa paprašys suformatuoti skaidinį į NTFS.

NTFS failų sistema palaiko diskus, kurių talpa yra šimtai terabaitų ir vieno failo dydis iki 16 terabaitų.

FAT32 failų sistema palaiko diskus iki 8 terabaitų ir vieno failo dydį iki 4 GB. Dažniausiai šis FS naudojamas „flash drives“ ir atminties kortelėse. Jie formatuojami FAT32 išoriniai diskai gamykloje.

Tačiau 4GB failo dydžio apribojimas jau šiandien yra didelis trūkumas, nes... Dėl aukštos kokybės vaizdo platinimo filmo failo dydis viršys šią ribą ir jo nebus galima įrašyti į laikmeną.

Vienas iš OS komponentų yra failų sistema – pagrindinė sistemos ir vartotojo informacijos saugykla. Visos šiuolaikinės operacinės sistemos veikia su viena ar daugiau failų sistemų, pavyzdžiui, FAT (failų paskirstymo lentelė), NTFS (NT failų sistema), HPFS (didelio našumo failų sistema), NFS (tinklo failų sistema), AFS (Andrew failų sistema). , Interneto failų sistema.

Failų sistema yra operacinės sistemos dalis, kurios tikslas yra suteikti vartotojui patogi sąsaja kai dirbate su saugomais duomenimis išorinė atmintis, ir suteikti dalijimasis kelių vartotojų ir procesų failus.

Plačiąja prasme „failų sistemos“ sąvoka apima:

Visų diske esančių failų rinkinys;

Duomenų struktūrų rinkiniai, naudojami failams valdyti, pvz., failų katalogai, failų aprašai, laisvos ir panaudotos vietos diske paskirstymo lentelės;

Sistemos programinės įrangos įrankių rinkinys, įgyvendinantis failų valdymą, ypač: kūrimas, naikinimas, skaitymas, rašymas, vardų suteikimas, paieška ir kitos su failais susijusios operacijos.

Failų sistema dažniausiai naudojama tiek įkeliant OS įjungus kompiuterį, tiek veikiant. Failų sistema atlieka šias pagrindines funkcijas:

Apibrėžia galimi būdai failų ir failų struktūros tvarkymas laikmenoje;

Įgyvendina prieigos prie failų turinio metodus ir pateikia įrankius darbui su failais ir failų struktūra. Tokiu atveju prieiga prie duomenų failų sistemos gali būti organizuojama tiek pagal pavadinimą, tiek pagal adresą (sektoriaus, paviršiaus ir laikmenos takelio numerį);

Stebi laisvą vietą laikmenoje.

Kai taikomoji programa pasiekia failą, ji neįsivaizduoja, kaip yra konkretaus failo informacija, nei kokio tipo fizinėje laikmenoje (CD, standžiajame diske ar „flash“ atminties bloke) ji saugoma. Viskas, ką programa žino, yra failo pavadinimas, dydis ir atributai. Šiuos duomenis jis gauna iš failų sistemos tvarkyklės. Tai yra failų sistema, kuri nustato, kur ir kaip failas bus įrašytas fizinėje laikmenoje (pavyzdžiui, standžiajame diske).

Operacinės sistemos požiūriu visas diskas yra klasterių (atminties sričių), kurių dydis svyruoja nuo 512 baitų arba didesnis, rinkinys. Failų sistemos tvarkyklės suskirsto grupes į failus ir katalogus (kurie iš tikrųjų yra failai, kuriuose yra tame kataloge esančių failų sąrašas). Tos pačios tvarkyklės seka, kurios grupės šiuo metu naudojamos, kurios yra nemokamos ir kurios pažymėtos kaip sugedusios. Norint aiškiai suprasti, kaip duomenys saugomi diskuose ir kaip OS suteikia prieigą prie jų, būtina bent jau bendrais bruožais suprasti loginę disko struktūrą.

3.1.5 Disko loginė struktūra

Kad kompiuteris galėtų saugoti, skaityti ir rašyti informaciją, kietasis diskas pirmiausia turi būti padalintas į skaidinius. Jame skaidiniai sukuriami naudojant atitinkamas programas - tai vadinama „standžiojo disko skaidymu“. Be šio skaidymo nebus įmanoma įdiegti operacinės sistemos kietajame diske (nors Windows XP ir 2000 galima įdiegti neskirstytame diske, jie šį skaidymą atlieka patys diegimo proceso metu).

HDD galima suskirstyti į kelias dalis, kurių kiekviena bus naudojama atskirai. Kam tai? Viename diske gali būti kelios skirtingos operacinės sistemos, esančios skirtinguose skaidiniuose. Bet kuriai OS priskirto skaidinio vidinę struktūrą visiškai lemia ta operacinė sistema.

Be to, yra ir kitų disko skaidymo priežasčių, pavyzdžiui:

Galimybė naudoti diskus, kurių talpa didesnė nei MS DOS
32 MB;

Jei diskas sugadintas, prarandama tik tame diske buvusi informacija;

Disko pertvarkymas ir išėmimas mažas dydis lengviau ir greičiau nei didelis;

Kiekvienam vartotojui galima priskirti savo loginį diską.

Disko paruošimo naudoti operacija vadinama formatavimas, arba inicijavimas. Visa turima vieta diske yra padalinta į puses, takelius ir sektorius, kurių takeliai ir šonai sunumeruoti pradedant nuo nulio, o sektoriai prasideda nuo vieno. Bėgių rinkinys, esantis tuo pačiu atstumu nuo disko ašies arba diskų paketo, vadinamas cilindru. Taigi sektoriaus fizinis adresas nustatomas pagal šias koordinates: takelio numeris (cilindras - C), disko pusės numeris (galva - H), sektoriaus numeris - R, t.y. CHR.

Pirmame kietojo disko sektoriuje (C=0, H=0, R=1) yra pagrindinis įkrovos įrašas – Meistras Įkrovos įrašas . Šis įrašas užima ne visą sektorių, o tik pradinę jo dalį. Pagrindinis įkrovos įrašas yra nesisteminė įkrovos programa.

Pirmojo pabaigoje sunkus sektorius diske yra disko skaidinių lentelė - Perskirstymo lentelė. Šioje lentelėje yra keturios eilutės, apibūdinančios daugiausia keturis skaidinius. Kiekviena lentelės eilutė apibūdina vieną skyrių:

1) aktyvi dalis arba ne;

2) atkarpos pradžią atitinkančio sektoriaus numeris;

3) skyriaus pabaigą atitinkančio sektoriaus numeris;

4) skaidinio dydis sektoriuose;

5) operacinės sistemos kodas, t.y. Kokiai OS priklauso šis skaidinys?

Skyrius vadinamas aktyviu, jei jame yra operacinės sistemos įkrovos programa. Pirmasis sekcijos elemento baitas yra sekcijos veiklos vėliavėlė (0 – neaktyvi, 128 (80H) – aktyvi). Jis naudojamas norint nustatyti, ar skaidinys yra sisteminis (įkraunamas) ir ar reikia iš jo įkelti operacinę sistemą, kai kompiuteris paleidžiamas. Aktyvus gali būti tik vienas skyrius. Pirmuosiuose disko sektoriuose gali būti nedidelės programos, vadinamos įkrovos tvarkytuvais. Jie interaktyviai klausia vartotojo, iš kurio skaidinio paleisti, ir atitinkamai koreguoja skaidinio veiklos vėliavėles. Kadangi skirsnių lentelė turi keturias eilutes, diske gali būti iki keturių skirtingų operacinių sistemų, todėl diske gali būti keli pirminiai skirsniai, priklausantys skirtingoms operacinėms sistemoms.

Kietojo disko, susidedančio iš trijų skaidinių, iš kurių du priklauso DOS, o vienas – UNIX, loginės struktūros pavyzdys parodytas 3.2a pav.

Kiekviena aktyvi dalis turi savo įkrovos įvedimas– programa, kuri įkelia šią OS.

Praktikoje diskas dažniausiai yra padalintas į du skyrius. Skyrių dydžius, nesvarbu, ar jie paskelbti aktyviais, ar ne, nustato vartotojas ruošdamas standųjį diską naudoti. Tai daroma naudojant specialios programos. DOS ši programa vadinasi FDISK, Windows-XX versijose – Diskadministrator.

DOS sistemoje yra pagrindinis skaidinys Pirminis skaidinys, tai yra skyrius, kuriame yra operacinės sistemos įkroviklis ir pati OS. Taigi, pirminis skaidinys yra aktyvus skaidinys, naudojamas kaip loginis diskas, pavadintas C:.

WINDOWS operacinė sistema (būtent WINDOWS 2000) pakeitė terminologiją: aktyvusis skaidinys vadinamas sistemos skaidiniu, o įkrovos skaidinys yra loginis diskas, kuriame yra sistemos failai LANGAI. Įkrovos loginis diskas gali būti toks pat kaip sistemos skaidinys, bet gali būti kitame to paties standžiojo disko skaidinyje arba kitame standžiajame diske.

Išplėstinė skiltis Išplėstas skaidinys galima suskirstyti į kelis loginius diskus, kurių pavadinimai yra nuo D: iki Z:.

3.2b paveiksle parodyta loginė standžiojo disko struktūra, kurią sudaro tik du skaidiniai ir keturi loginiai diskai.

„Windows“ šeimos failų sistemos.

Failų sistema apibrėžia duomenų saugojimo fizinėse laikmenose principus. Pavyzdžiui, failų sistema nustato, kaip turi būti saugomi failo duomenys, kokia informacija (pvz., pavadinimas, sukūrimo data ir kt.) apie failą turi būti saugoma ir kaip. Duomenų saugojimo formatas lemia pagrindines failų sistemos charakteristikas.

Svarstant failų sistemų ypatybes, svarbi sąvoka yra klasterio sąvoka. Klasteris- tai minimalus duomenų blokas, patalpintas laikmenoje. Failų sistema naudoja grupes daugiau efektyvus valdymas disko talpa. Klasterio dydis visada yra disko sektoriaus dydžio kartotinis. Galimas didelių grupių trūkumas yra mažiau efektyvus naudojimas disko talpa, nes vieno failo ir katalogo duomenims visada priskiriamas sveikasis grupių skaičius. Pavyzdžiui, jei klasterio dydis yra 32 KB, 100 baitų failas vis tiek užims 32 KB diske.

Šiuo metu yra daug failų sistemų, kurios viena nuo kitos skiriasi pagal paskirtį (pavyzdžiui, skirtos tik tam tikro tipo laikmenoms) ir įvairiomis savybėmis. „Windows XP“ ir „Windows Server 2003“ palaiko šias failų sistemas:

• RIEBALAI(File Allocation Table) yra failų sistema, sukurta MS-DOS ir yra pagrindinė Windows 3.x ir 9x. „Windows XP“ ir „Windows Server 2003“ palaiko tris FAT variantus: FAT12, FAT16 ir FAT32. Pirmieji du užtikrina suderinamumą su senesnėmis „Microsoft“ operacinėmis sistemomis. Be to, FAT12 naudojamas kaip duomenų saugojimo formatas diskeliuose. FAT 32 yra modifikuota FAT versija, naudojama Windows 95 OSR2, Windows 98 ir Windows Millennium.
• NTFS(Windows NT failų sistema) – failų sistema, sukurta specialiai Windows NT ir paveldėta Windows 2000, Windows XP, Windows 2003.
  CDFS(Compact Disk File System) – CD failų sistema.
  UDF(Universalus Disko formatas) yra universalus disko formatas, naudojamas šiuolaikiniuose magneto-optiniuose įrenginiuose ir, svarbiausia, DVD technologijoje.

Kiekviena sistema turi savo naudingų savybių, tačiau sistemos apsaugos ir audito galimybės skiriasi. Failų sistemos pasirinkimą įtakoja šie veiksniai: kompiuterio paskirtis, aparatinės įrangos platforma, kietųjų diskų skaičius ir jų talpa, saugumo reikalavimai, sistemoje naudojamos programos.

Failų sistemos FAT12 ir FAT16.

Failų sistema RIEBALAI(File Allocation Table) pavadinimą gavo pagal duomenų organizavimo metodo pavadinimą – failų paskirstymo lentelę. FAT (arba FAT16) iš pradžių buvo skirtas mažiems diskams ir paprastoms katalogų struktūroms. Tada buvo patobulinta dirbti dideli diskai ir galingas asmeninius kompiuterius.

„Windows XP“ ir „Windows Server 2003“ palaiko FAT failų sistemą dėl trijų priežasčių:

• turėti galimybę atnaujinti operacinę sistemą iš ankstesnių Windows versijų;
• dėl suderinamumo su kitomis operacinėmis sistemomis su keliomis įkrovos parinktimis;
• kaip diskelio formatas.

Kiekviename FAT versijos pavadinime yra skaičius, nurodantis bitų gylį, naudojamą diske esančioms grupėms identifikuoti. 12 bitų grupės ID FAT12 apriboja disko skaidinio dydį iki 212 (4096) grupių. „Windows“ naudoja grupes, kurių dydis svyruoja nuo 512 baitų iki 8 KB, todėl FAT12 tomo dydis ribojamas iki 32 MB. Todėl „Windows“ naudoja FAT12 kaip 5,25 ir 3,5 colių diskelių formatą, galintį saugoti iki 1,44 MB duomenų.

FAT16 – dėl 16 bitų klasterių identifikatorių – gali adresuoti iki 216 (65 536) grupių. „Windows“ sistemoje FAT16 klasterio dydis svyruoja nuo 512 baitų iki 64 KB, todėl FAT16 tūrio dydis ribojamas iki 4 GB. „Windows“ naudojamų grupių dydis priklauso nuo tomo dydžio.

Numatytieji klasterių dydžiai FAT16 („Windows“ sistemoje)

FAT failų sistema nesuteikia duomenų apsaugos funkcijų ir automatinis atkūrimas. Todėl jis naudojamas tik tuo atveju, jei alternatyvi sistema kompiuteryje yra MS-DOS arba Windows 95/98, taip pat duomenų perkėlimui į diskelius. Kitu atveju nerekomenduojama naudoti FAT.

Failų sistema FAT32.

Modifikuota FAT versija - FAT32- leidžia kurti didesnius skaidinius nei FAT16 ir naudoti mažesnes grupes, o tai leidžia efektyviau išnaudoti vietą diske. FAT32 pirmą kartą pasirodė Windows 95 OSR2. Jis taip pat palaikomas „Windows 98“ ir „Windows Millennium“.

FAT32 naudoja 32 bitų klasterio ID, bet pasilieka svarbiausius 4 bitus, todėl efektyvus klasterio ID dydis yra 28 bitai. Kadangi didžiausias FAT32 grupių dydis yra 32 KB, FAT32 teoriškai gali apdoroti 8 terabaitų apimtis. Tačiau FAT32 diegimas Windows XP / Windows 2003 neleidžia kurti didesnių nei 32 GB tomų, tačiau OS gali naudoti bet kokio dydžio esamus FAT32 tomus.

Klasterio dydis FAT32 tomuose (numatytasis)

Be didesnio maksimalaus klasterių skaičiaus, FAT32 pranašumas prieš FAT12 ir FAT16 yra toks:

• FAT32 šakninio katalogo saugojimo vieta neapsiriboja iš anksto nustatyta apimties sritimi, todėl jos dydis neribojamas;
• Siekiant didesnio patikimumo, FAT32 išsaugo antrą įkrovos sektoriaus kopiją.

NTFS failų sistema.

NTFS failų sistema yra patikimiausia failų sistema, specialiai sukurta Windows NT ir patobulinta vėlesnėse Windows versijose.

NTFS naudoja 64 bitų grupių indeksus. Tai leidžia NTFS apdoroti iki 1 mlrd. eksabaitų (1 mlrd. GB) apimtis. Tačiau „Windows XP“ riboja NTFS tomų dydį iki verčių, kurias gali pasiekti 32 bitų grupės, t. y. iki 128 TB (naudojant 64 KB grupes).

Klasterio dydis NTFS tomuose:

Viena iš svarbiausių NTFS savybių yra atkuriamumas. Jei sistema netikėtai sugenda, gali būti prarasta informacija apie aplanką ir failų struktūrą FAT tome. NTFS registruoja visus atliktus pakeitimus. Taip išvengiama tomo struktūros duomenų sunaikinimo (tačiau kai kuriais atvejais failo duomenys gali būti prarasti). Dėl galimybės šifruoti failus ir aplankus bei apriboti prieigą prie jų, NTFS failų sistemos naudojimas padidina jūsų kompiuterio saugumą.

NTFS palaiko daugybę papildomų funkcijų, palyginti su FAT. Pagrindiniai yra išvardyti žemiau:

• apsaugoti failus ir katalogus
• failų suspaudimas
• kelių gijų failų palaikymas
• nuorodų stebėjimas
• disko kvotos
• šifravimas
• perdirbimo taškai
• sujungimo taškai
• šešėlinės kopijos