Aile dosya sistemipencereler.

Dosya sistemi, işletim sisteminin harici depolama aygıtlarıyla veri alışverişinden sorumlu olan işlevsel bir parçasıdır. İşletim sistemleri pencereler DOS için geliştirilmiş bir dosya sistemi kullanılıyor YAĞ Her DOS bölümünün ve biriminin bir önyükleme sektörü olduğu ve her DOS bölümünün, dosya ayırma tablosunun (FAT) iki kopyasını içerdiği. FAT, bir bölümdeki dosya ve klasörler ile bunların sabit sürücüdeki fiziksel konumları arasındaki ilişkiyi kuran bir matristir. Her bölümden önce sabit disk FAT'ın iki kopyası seri halinde bulunur. Önyükleme sektörleri gibi, FAT da dosya sistemi tarafından görülebilen disk alanının dışında bulunur. Dosyalar diske yazıldığında boyutlarına eşdeğer bir alan kaplamaz. Tipik olarak dosyalar, bölüm boyunca dağılabilen belirli bir boyuttaki kümelere bölünür. Sonuç olarak, FAT tablosu, dosyaların ve konumlarının bir listesi değil, bölüm kümelerinin ve içeriklerinin bir listesidir ve her açıklamanın sonunda, dosyanın işgal ettiği bir sonraki kümeye bir bağlantı vardır.

FAT tablosu girişleri, boyutu FDISK programı tarafından belirlenen ve değeri doğrudan üretilen 12-, 16- ve 32-bitlik onaltılık sayılardır. FORMAT programı. Tüm disketler ve sabit diskler FAT'ta boyutu 16 MB'a kadar 12 bit öğeler kullanılır. Sert ve çıkarılabilir sürücüler Boyutu 16 MB veya daha fazla olan dosyalar genellikle 16 bit öğeler kullanır. İÇİNDE Windows98 512 MB'tan büyük diskler için bir dosya sistemi kullanılabilir FAT32 32 bitlik FAT tablosu girişleriyle. Açıkçası, bir bölümün kümelerinin boyutu ne kadar küçükse, bu bölümde o kadar çok küme yer alacak ve FAT dosya ayırma tablosunun boyutu da o kadar büyük olacaktır; bu, dosyaya erişmek için gerekli bilgileri aramanın daha uzun süreceği anlamına gelir. O halde neden küme boyutunu küçültmek gerekiyor? Gerçek şu ki, dosya boyutu isteğe bağlı olabilir, ancak diske yazarken Windows dosyayı birkaç kümeye böler. Sonuç olarak, son küme neredeyse hiçbir zaman tamamen dolmaz. Gevşeklik adı verilen kalan boş alan, dosya diskte olduğu sürece mevcuttur. Dolayısıyla boşa harcanan alanın miktarı kümenin boyutuna bağlıdır. FAT32, büyük bölümleri ve daha küçük kümeleri desteklemenin yanı sıra, dosya ayırma tablosunun kendisini de farklı şekilde kullanır. FAT, biri ana tablo olarak hizmet veren, ikincisi normal prosedürler sırasında sürekli olarak güncellenen iki özdeş tablo kullandı. olası hatalar ilk kopya. FAT32, ana tablodan veri okumak mümkün olmadığında, ana kopya haline gelen ikinci bir kopyaya dönüşür. FAT32'nin ana dezavantajı, önceki dosya sistemleriyle ve Windows NT'de kullanılan NTFS sistemiyle uyumsuzluğudur.

Ne zaman Windows NT ilk piyasaya sürüldüğünde üç dosya sistemi için destek sağlıyordu. Bu, bir dosya sistemi olan MS-DOS ile uyumluluk sağlayan bir dosya ayırma tablosudur (FAT). artan üretkenlik LAN Manager ile uyumluluk sağlayan (HPFS) ve Yeni Teknolojiler Dosya Sistemi adı verilen yeni bir dosya sistemi ( NTFS). NTFS'nin o dönemde kullanılanlara kıyasla birçok avantajı vardı. dosya sunucuları dosya sistemleri. Veri bütünlüğünü sağlamak için NTFS'nin bir işlem günlüğü vardır. Bu yaklaşım bilgi kaybı olasılığını dışlamaz ancak sunucu sisteminin bütünlüğü tehlikeye girse bile dosya sistemine erişimin mümkün olma olasılığını önemli ölçüde artırır. Bu, sonraki işlemlerde diske yazma için bekleyen girişimleri izlemek üzere bir işlem günlüğü kullanılarak mümkündür. Windows'u önyükleme N.T. İşlem günlüğü aynı zamanda bir dosya ayırma tablosu kullanırken her dosyayı kontrol etmek yerine diskte hatalar olup olmadığını kontrol etmek için de kullanılır. NTFS'nin temel avantajlarından biri güvenliktir. NTFS, Erişim Denetimi Girişlerini (ACE'ler) Erişim Denetim Listesine (ACL) ekleme olanağı sağlar. ACE, belirli bir dizine veya dosyaya erişimi kısıtlamak için kullanılabilecek bir grup veya kullanıcı kimlik adı ve bir erişim belirteci içerir.

Bu erişim, dosyaları okuma, yazma, silme, yürütme ve hatta sahip olma yeteneğini içerebilir. Öte yandan ACL, bir veya daha fazla ACE girişi içeren bir kaptır. Bu, bireysel kullanıcıların veya kullanıcı gruplarının ağdaki belirli dizinlere veya dosyalara erişimini kısıtlamanıza olanak tanır. Ayrıca NTFS, en fazla 255 karakter uzunluğunda ve herhangi bir sırada büyük ve küçük harfler içeren uzun adlarla çalışmayı destekler. NTFS'nin temel özelliklerinden biri, MS-DOS ile uyumlu eşdeğer adların otomatik olarak oluşturulmasıdır. NTFS ayrıca ilk olarak NT 3.51 sürümünde ortaya çıkan bir sıkıştırma özelliğine de sahiptir. Herhangi bir dosyayı, dizini veya NTFS sürücüsünü sıkıştırma yeteneği sağlar. Gizli bir dosya gibi görünen ve bu diskteki tüm verileri sıkıştıran bir sanal disk oluşturan MS-DOS sıkıştırma programlarının aksine, Windows NT, gerekli dosyaları oluşturmadan sıkıştırmak ve açmak için dosya alt sisteminin ek bir katmanını kullanır. sanal disk. Bu, diskin belirli bir bölümünü (örneğin, bir kullanıcı dizini) veya belirli türdeki dosyaları (örneğin, grafik dosyaları) sıkıştırırken kullanışlıdır. NTFS sıkıştırmasının tek dezavantajı, MS-DOS sıkıştırma şemalarına kıyasla düşük sıkıştırma düzeyidir. Ancak NTFS daha farklı yüksek güvenilirlik ve üretkenlik.

Bir akıllı telefon neden hafıza kartındaki programları başlatamıyor? Ext4'ün ext3'ten temel olarak farkı nedir? Bir flash sürücüyü FAT yerine NTFS olarak biçimlendirirseniz neden daha uzun süre dayanır? F2FS ile ilgili temel sorun nedir? Cevaplar dosya sistemlerinin yapısal özelliklerinde yatmaktadır. Onlar hakkında konuşacağız.

giriiş

Dosya sistemleri Verilerin nasıl saklandığını belirleyin. Kullanıcının ne gibi sınırlamalarla karşılaşacağını, okuma ve yazma işlemlerinin ne kadar hızlı olacağını ve sürücünün ne kadar süreyle hatasız çalışacağını belirlerler. Bu özellikle bütçe SSD'leri ve onların küçük kardeşleri - flash sürücüler için geçerlidir. Bu özellikleri bilerek herhangi bir sistemden en iyi şekilde yararlanabilir ve belirli görevler için kullanımını optimize edebilirsiniz.

Önemsiz olmayan bir şey yapmanız gerektiğinde, dosya sisteminin türünü ve parametrelerini seçmeniz gerekir. Örneğin en yaygın dosya işlemlerini hızlandırmak istiyorsunuz. Dosya sistemi düzeyinde bu başarılabilir Farklı yollar: indeksleme sağlayacaktır hızlı arama ve ücretsiz blokların önceden rezerve edilmesi, sık sık değişen dosyaların yeniden yazılmasını kolaylaştıracaktır. Ön veri optimizasyonu rasgele erişim belleği gerekli G/Ç işlemlerinin sayısını azaltacaktır.

Modern dosya sistemlerinin tembel yazma, veri tekilleştirme ve diğer gelişmiş algoritmalar gibi özellikleri, sorunsuz çalışma süresinin artmasına yardımcı olur. Özellikle TLC bellek yongaları, flash sürücüler ve bellek kartlarına sahip ucuz SSD'ler için uygundurlar.

Farklı disk dizileri düzeyleri için ayrı optimizasyonlar mevcuttur: örneğin, dosya sistemi basitleştirilmiş birim yansıtmayı, anlık anlık görüntüyü veya birimi çevrimdışına almadan dinamik ölçeklendirmeyi destekleyebilir.

Siyah kutu

Kullanıcılar genellikle işletim sisteminin varsayılan olarak sunduğu dosya sistemiyle çalışır. Nadiren yeni disk bölümleri oluştururlar ve hatta daha az sıklıkla ayarları hakkında düşünürler - yalnızca önerilen parametreleri kullanırlar ve hatta önceden biçimlendirilmiş medya satın alırlar.

Windows hayranları için her şey basit: tüm disk bölümlerinde NTFS ve flash sürücülerde FAT32 (veya aynı NTFS). Bir NAS varsa ve başka bir dosya sistemi kullanıyorsa, çoğu kişi için algının ötesinde kalır. Ağ üzerinden ona bağlanırlar ve sanki bir kara kutudan geliyormuş gibi dosyaları indirirler.

Android'li mobil cihazlarda ext4 çoğunlukla dahili bellekte ve FAT32 ise microSD kartlarda bulunur. Yabloko, ne tür bir dosya sistemine sahip olduklarını hiç umursamıyor: HFS+, HFSX, APFS, WTFS... onlar için yalnızca en iyi tasarımcılar tarafından çizilen güzel klasör ve dosya simgeleri var. Linux kullanıcıları en zengin seçeneğe sahiptir ancak hem Windows hem de macOS'ta yerel olmayan dosya sistemleri için destek ekleyebilirsiniz; bu konuya daha sonra değineceğiz.

Ortak kökler

Yüzden fazla farklı dosya sistemi oluşturuldu, ancak bir düzineden biraz fazlası güncel sayılabilir. Her ne kadar hepsi kendi özel uygulamaları için geliştirilmiş olsa da birçoğunun kavramsal düzeyde birbiriyle ilişkili olduğu ortaya çıktı. Benzerdirler çünkü aynı tür (meta) veri temsil yapısını kullanırlar - B ağaçları ("ikili ağaçlar").

Herhangi bir hiyerarşik sistem gibi, bir B-ağacı da bir kök kayıtla başlar ve daha sonra yaprak öğelere (dosyaların ve bunların niteliklerinin veya "yaprakların" bireysel kayıtları) doğru dallara ayrılır. Böyle bir mantıksal yapı oluşturmanın asıl amacı, büyük dinamik dizilerdeki dosya sistemi nesnelerinin aranmasını hızlandırmaktı. sabit sürücüler birkaç terabayt veya daha da etkileyici RAID dizileri kapasitesine sahip.

B-ağaçları, aynı işlemleri gerçekleştirmek için diğer dengeli ağaç türlerine göre çok daha az disk erişimine ihtiyaç duyar. Bu, B-ağaçlarındaki son nesnelerin hiyerarşik olarak aynı yükseklikte bulunması ve tüm işlemlerin hızının ağacın yüksekliğiyle tam olarak orantılı olması nedeniyle elde edilir.

Diğer dengeli ağaçlar gibi B ağaçları da kökten tüm yaprağa kadar eşit yol uzunluğuna sahiptir. Yukarıya doğru büyümek yerine, daha fazla dallanıp genişlerler: B ağacındaki tüm dallanma noktaları, alt nesnelere yönelik pek çok referansı saklar ve bu da onları daha az çağrıyla bulmayı kolaylaştırır. Çok sayıda işaretçi, en çok zaman alan disk işlemlerinin (rastgele blokları okurken kafa konumlandırma) sayısını azaltır.

B-ağaçları kavramı yetmişli yıllarda formüle edildi ve o zamandan beri çeşitli iyileştirmelerden geçti. Şu ya da bu biçimde NTFS, BFS, XFS, JFS, ReiserFS ve birçok DBMS'de uygulanır. Veri organizasyonunun temel ilkeleri açısından hepsi akrabadır. Farklılıklar ayrıntılarla ilgilidir ve genellikle oldukça önemlidir. İlgili dosya sistemlerinin de ortak bir dezavantajı vardır: hepsi, SSD'lerin ortaya çıkmasından önce bile özel olarak disklerle çalışmak üzere yaratılmıştır.

İlerlemenin motoru olarak flash bellek

Katı hal sürücüleri yavaş yavaş disk sürücülerinin yerini alıyor, ancak şimdilik kendilerine yabancı, miras yoluyla aktarılan dosya sistemlerini kullanmak zorunda kalıyorlar. Çalışma prensipleri disk aygıtlarından farklı olan flash bellek dizileri üzerine kuruludurlar. Özellikle, NAND yongalarının bireysel hücre düzeyinde gerçekleştiremeyeceği bir işlem olan flash belleğin yazılmadan önce silinmesi gerekir. Yalnızca büyük blokların tamamı için mümkündür.

Bu sınırlama, NAND belleğinde tüm hücrelerin, her birinde yalnızca bir tane bulunan bloklar halinde birleştirilmesinden kaynaklanmaktadır. genel bağlantı kontrol otobüsüne. Sayfa organizasyonunun ayrıntılarına girmeyeceğiz ve hiyerarşinin tamamını açıklamayacağız. Hücrelerle grup işlemlerinin ilkesi ve flash bellek bloklarının boyutlarının genellikle herhangi bir dosya sisteminde adreslenen bloklardan daha büyük olması önemlidir. Bu nedenle, NAND flash'lı sürücülere ilişkin tüm adreslerin ve komutların FTL (Flash Çeviri Katmanı) soyutlama katmanı aracılığıyla çevrilmesi gerekir.

Disk cihazlarının mantığıyla uyumluluk ve yerel arayüzlerinin komutlarına destek, flash bellek denetleyicileri tarafından sağlanır. Genellikle FTL, ürün yazılımlarında uygulanır, ancak ana bilgisayarda (kısmen) yürütülebilir - örneğin, Plextor şirketi onun için yazıyor SSD sürücüleri, kaydı hızlandırır.

FTL olmadan yapmak imkansızdır, çünkü belirli bir hücreye bir bit yazmak bile bir dizi işlemi tetikler: denetleyici istenen hücreyi içeren bloğu bulur; blok tamamen okunur, önbelleğe veya boş alana yazılır, ardından tamamen silinir ve ardından gerekli değişikliklerle yeniden yazılır.

Bu yaklaşım, ordudaki günlük yaşamı anımsatıyor: Bir askere emir vermek için çavuş genel bir düzen oluşturuyor, zavallı arkadaşını düzenden çıkarıyor ve diğerlerine dağılmalarını emrediyor. Artık nadir görülen NOR hafızasında, organizasyon özel kuvvetlerden oluşuyordu: her hücre bağımsız olarak kontrol ediliyordu (her transistörün ayrı bir bağlantısı vardı).

Kontrolörlerin görevleri artıyor, çünkü her nesil flash bellekle birlikte, yoğunluğu artırmak ve veri depolama maliyetini azaltmak için üretiminin teknik süreci azalıyor. Teknolojik standartlarla birlikte çiplerin tahmini kullanım ömrü de azalıyor.

Tek seviyeli SLC hücrelerine sahip modüller, 100 bin yeniden yazma döngüsü ve hatta daha fazla beyan edilen kaynağa sahipti. Birçoğu hala eski flash sürücülerde ve CF kartlarda çalışıyor. Kurumsal sınıf MLC (eMLC) için kaynak 10 ila 20 bin aralığında beyan edilirken, normal tüketici sınıfı MLC için 3-5 bin olduğu tahmin ediliyor. Bu tür bellek, kaynağı ancak bin döngüye ulaşan daha ucuz TLC tarafından aktif olarak sıkıştırılıyor. Flash belleğin ömrünü kabul edilebilir bir seviyede tutmak, yazılım hileleri gerektirir ve yeni dosya sistemleri de bunlardan biri haline geliyor.

Başlangıçta üreticiler dosya sisteminin önemsiz olduğunu varsaydılar. Denetleyicinin kendisi, yükü aralarında en iyi şekilde dağıtarak, her türdeki kısa ömürlü bellek hücrelerine hizmet vermelidir. Dosya sistemi sürücüsü için normal bir diski simüle eder ve kendisi herhangi bir erişimde düşük düzeyli optimizasyonlar gerçekleştirir. Ancak pratikte optimizasyon farklı cihazlar büyülüden kurguya kadar değişir.

Kurumsal SSD'lerde yerleşik denetleyici küçük bilgisayar. Çok büyük bir bellek arabelleğine (yarım gigabayt veya daha fazla) sahiptir ve gereksiz yeniden yazma döngülerinden kaçınmak için birçok veri verimliliği tekniğini destekler. Çip, önbellekteki tüm blokları düzenler, tembel yazma işlemleri gerçekleştirir, anında tekilleştirme gerçekleştirir, bazı blokları ayırır ve diğerlerini arka planda temizler. Tüm bu sihir işletim sistemi, programlar ve kullanıcı tarafından tamamen fark edilmeden gerçekleşir. Bunun gibi bir SSD ile hangi dosya sisteminin kullanıldığı gerçekten önemli değil. Dahili optimizasyonların performans ve kaynak üzerinde harici optimizasyonlara göre çok daha büyük etkisi vardır.

Bütçe SSD'leri (ve hatta daha fazlası) çok daha az akıllı denetleyiciyle donatılmıştır. İçlerindeki önbellek sınırlıdır veya yoktur ve gelişmiş sunucu teknolojileri hiç kullanılmamaktadır. Hafıza kartlarındaki kontrolörler o kadar ilkel ki, çoğu zaman bunların hiç var olmadığı iddia ediliyor. Bu nedenle, flash belleğe sahip ucuz cihazlar için, öncelikle özel dosya sistemlerini kullanarak harici yük dengeleme yöntemleri geçerli olmaya devam ediyor.

JFFS'den F2FS'ye

Flash belleği düzenleme ilkelerini dikkate alacak bir dosya sistemi yazmaya yönelik ilk girişimlerden biri JFFS - Journaling Flash'tı. Dosya sistemi. Başlangıçta, İsveç şirketi Axis Communications'ın bu gelişimi bellek verimliliğini artırmayı amaçlıyordu. ağ cihazları Axis'in doksanlarda ürettiği. JFFS'nin ilk sürümü yalnızca NOR belleğini destekliyordu, ancak ikinci sürümde zaten NAND ile arkadaş oldu.

Şu anda JFFS2'nin kullanımı sınırlıdır. Temel olarak hala kullanılıyor Linux dağıtımları Gömülü sistemler için. Yönlendiricilerde, IP kameralarda, NAS'ta ve Nesnelerin İnterneti'nin diğer müdavimlerinde bulunabilir. Genel olarak az miktarda güvenilir belleğin gerekli olduğu her yerde.

JFFS2'yi geliştirmeye yönelik bir başka girişim de inode'ları ayrı bir dosyada depolayan LogFS idi. Bu fikrin yazarları, IBM'in Almanya bölümünün bir çalışanı olan Jorn Engel ve Osnabrück Üniversitesi'nde öğretmen olan Robert Mertens'tir. Kaynak LogFS GitHub'da mevcuttur. Üzerindeki son değişikliğin dört yıl önce yapıldığına bakılırsa LogFS popülerlik kazanmadı.

Ancak bu girişimler başka bir özel dosya sisteminin (F2FS) ortaya çıkmasına neden oldu. Dünyada üretilen flash belleğin önemli bir kısmını oluşturan Samsung Corporation tarafından geliştirilmiştir. Samsung çip üretiyor NAND Flaş kendi cihazları için ve diğer şirketlerin talebi üzerine ve ayrıca eski disk arayüzleri yerine temelde yeni arayüzlere sahip SSD'ler geliştiriyorlar. Flaş bellek için optimize edilmiş özel bir dosya sistemi oluşturmak, Samsung'un bakış açısına göre çoktan gecikmiş bir gereklilikti.

Dört yıl önce, 2012'de Samsung, F2FS'yi (Flash Dostu Dosya Sistemi) yarattı. Fikri iyiydi ama uygulamanın kaba olduğu ortaya çıktı. F2FS'yi oluştururken temel görev basitti: Hücre yeniden yazma işlemlerinin sayısını azaltmak ve yükü bunlara mümkün olduğunca eşit bir şekilde dağıtmak. Bu, işlemleri teker teker zorlamak yerine, aynı blok içindeki birden fazla hücre üzerinde aynı anda işlem yapılmasını gerektirir. Bu, ihtiyaç duyulan şeyin, işletim sisteminin ilk isteği üzerine mevcut blokların anında yeniden yazılması değil, komutların ve verilerin önbelleğe alınması, boş alana yeni bloklar eklenmesi ve hücrelerin gecikmeli olarak silinmesi olduğu anlamına gelir.

Bugün, F2FS desteği zaten Linux'ta (ve dolayısıyla Android'de) resmi olarak uygulanmaktadır, ancak pratikte henüz herhangi bir özel avantaj sağlamamaktadır. Bu dosya sisteminin ana özelliği (tembel yeniden yazma), etkinliği hakkında erken sonuçlara yol açmıştır. Eski önbelleğe alma hilesi, F2FS'nin (beklendiği gibi) yüzde birkaç veya hatta birkaç kat değil, büyük mertebelerde hayali bir avantaj sergilediği kıyaslamaların ilk versiyonlarını bile kandırdı. F2FS sürücüsü, denetleyicinin az önce yapmayı planladığı bir işlemin tamamlandığını bildirdi. Bununla birlikte, F2FS için gerçek performans kazancı küçükse, o zaman hücrelerdeki aşınma, aynı ext4'ün kullanılmasına göre kesinlikle daha az olacaktır. Ucuz bir denetleyicinin yapamayacağı optimizasyonlar, dosya sistemi düzeyinde gerçekleştirilecektir.

Uzantılar ve bitmapler

Şimdilik F2FS meraklılar için egzotik olarak algılanıyor. Kendi halinde bile Samsung akıllı telefonlar ext4 hala geçerlidir. Birçoğu bunu ext3'ün daha da geliştirilmesi olarak görüyor, ancak bu tamamen doğru değil. Bu, dosya başına 2 TB sınırını aşmak ve diğer niceliksel göstergeleri artırmaktan ziyade bir devrimle ilgilidir.

Bilgisayarlar büyük, dosyalar küçük olduğunda adresleme sorun olmuyordu. Her dosyaya, adresleri yazışma tablosuna girilen belirli sayıda blok tahsis edildi. Bu güne kadar hizmette olan ext3 dosya sistemi bu şekilde çalıştı. Ancak ext4'te temelde farklı bir adresleme yöntemi ortaya çıktı - kapsamlar.

Kapsamlar, tamamen bitişik diziler olarak adreslenen ayrı blok kümeleri olarak inode'ların uzantıları olarak düşünülebilir. Bir kapsam, orta boyutlu bir dosyanın tamamını içerebilir, ancak büyük dosyalar için bir düzine veya iki kapsam tahsis etmek yeterlidir. Bu, dört kilobaytlık yüzbinlerce küçük bloğun adreslenmesinden çok daha verimlidir.

Ext4'te kayıt mekanizmasının kendisi de değişti. Artık bloklar tek bir istekle anında dağıtılıyor. Ve önceden değil, verileri diske yazmadan hemen önce. Tembel çoklu blok tahsisi, ext3'ün suçlu olduğu gereksiz işlemlerden kurtulmanıza olanak tanır: içinde, tamamen önbelleğe sığsa ve geçici olarak silinmesi planlanmış olsa bile, yeni bir dosya için bloklar hemen tahsis edildi.

YAĞ kısıtlı diyet

Dengeli ağaçlara ve bunların modifikasyonlarına ek olarak başka popüler mantıksal yapılar da vardır. Temel olarak farklı bir organizasyon türüne sahip dosya sistemleri vardır - örneğin doğrusal. Muhtemelen bunlardan en az birini sıklıkla kullanıyorsunuz.

Gizem

Bilmeceyi tahmin edin: On iki yaşında kilo almaya başladı, on altı yaşında aptal bir şişmandı ve otuz iki yaşında şişmanladı ve bir ahmak olarak kaldı. O kim?

Doğru, bu FAT dosya sistemiyle ilgili bir hikaye. Uyumluluk gereklilikleri ona kötü kalıtım sağladı. Disketlerde 12 bitti, sabit sürücüler- İlk başta 16-bit iken günümüze 32-bit olarak ulaşmıştır. Sonraki her versiyonda adreslenebilir blokların sayısı arttı, ancak özünde hiçbir şey değişmedi.

Dosya dosyası hala popüler YAĞ sistemi 32 yirmi yıl önce ortaya çıktı. Bugün hala ilkeldir ve erişim kontrol listelerini, disk kotalarını, arka plan sıkıştırmasını veya diğerlerini desteklemez. modern teknolojiler veri işlemenin optimizasyonu.

Bugünlerde FAT32'ye neden ihtiyaç duyuluyor? Her şey hala yalnızca uyumluluğu sağlamak içindir. Üreticiler haklı olarak FAT32 bölümünün herhangi bir işletim sistemi tarafından okunabileceğine inanıyor. Bu yüzden onu harici sabit disklerde, USB Flash'ta ve hafıza kartlarında oluşturuyorlar.

Akıllı telefonunuzun flash belleğini nasıl boşaltabilirsiniz?

Akıllı telefonlarda kullanılan microSD(HC) kartlar varsayılan olarak FAT32 formatında biçimlendirilir. Bu, üzerlerine uygulama yüklemenin ve dahili bellekten veri aktarmanın önündeki ana engeldir. Bunun üstesinden gelmek için kartta ext3 veya ext4 ile bir bölüm oluşturmanız gerekir. Tüm dosya öznitelikleri (sahip ve erişim hakları dahil) ona aktarılabilir, böylece herhangi bir uygulama sanki dahili bellekten başlatılmış gibi çalışabilir.

Windows, flash sürücülerde birden fazla bölümün nasıl oluşturulacağını bilmiyor, ancak bunun için Linux'u (en azından sanal bir makinede) veya mantıksal bölümlemeyle çalışmak için gelişmiş bir yardımcı programı (örneğin, MiniTool Partition Wizard Free) çalıştırabilirsiniz. Kartta ext3/ext4 içeren ek bir birincil bölüm keşfeden Link2SD uygulaması ve benzerleri, tek bir FAT32 bölümüne göre çok daha fazla seçenek sunacaktır.

FAT32'yi seçmenin lehine olan bir diğer argüman genellikle günlük kaydının olmaması olarak gösterilmektedir; bu, daha hızlı yazma işlemleri ve NAND Flash bellek hücrelerinde daha az aşınma anlamına gelir. Uygulamada FAT32 kullanmak tam tersi sonuçlara yol açmakta ve birçok başka soruna yol açmaktadır.

FAT32'deki herhangi bir değişikliğin, iki dosya tablosu zincirinin bulunduğu aynı sektörlerin üzerine yazılmasına neden olması nedeniyle flash sürücüler ve hafıza kartları hızla ölür. Web sayfasının tamamını kaydettim ve flash sürücüye her eklenen küçük GIF ile yüzlerce kez üzerine yazıldı. Taşınabilir yazılımı başlattınız mı? Geçici dosyalar oluşturur ve çalışırken bunları sürekli değiştirir. Bu nedenle, arızaya dayanıklı $MFT tablosuyla NTFS'yi flash sürücülerde kullanmak çok daha iyidir. Küçük dosyalar doğrudan ana dosya tablosunda saklanabilir ve uzantıları ve kopyaları flash belleğin farklı alanlarına yazılır. Ayrıca NTFS indeksleme, aramayı daha hızlı hale getirir.

BİLGİ

Çoğu kullanıcının karşılaştığı bir diğer sorun ise 4 GB'tan büyük bir dosyayı FAT32 bölümüne yazmanın imkansız olmasıdır. Bunun nedeni, FAT32'de dosya boyutunun, dosya ayırma tablosunda 32 bit olarak tanımlanması ve 2^32'nin (tam olarak eksi bir) tam olarak dört gig olmasıdır. Yeni satın alınan bir flash sürücüye ne normal kalitede bir filmin ne de bir DVD görüntüsünün yazılamadığı ortaya çıktı.

Kopyala büyük dosyalar O kadar da kötü değil: Bunu yapmaya çalıştığınızda hata en azından hemen görülebilir. Diğer durumlarda FAT32 saatli bomba görevi görür. Örneğin taşınabilir yazılımı bir flash sürücüye kopyaladınız ve ilk başta sorunsuz kullandınız. Uzun bir süre sonra, programlardan biri (örneğin, muhasebe veya e-posta) veritabanını şişirir ve... güncellenmeyi durdurur. Dosya 4 GB sınırına ulaştığı için üzerine yazılamıyor.

Daha az belirgin olan bir sorun ise FAT32'de bir dosya veya dizinin oluşturulma tarihinin iki saniye içinde belirtilebilmesidir. Bu, zaman damgası kullanan birçok şifreleme uygulaması için yeterli değildir. Tarih özelliğinin düşük hassasiyeti, FAT32'nin güvenlik açısından geçerli bir dosya sistemi olarak kabul edilmemesinin bir başka nedenidir. Ancak zayıf yönleri kendi amaçlarınız için de kullanılabilir. Örneğin, bir NTFS bölümünden bir FAT32 birimine herhangi bir dosya kopyalarsanız, bu dosyalardan devralınan ve özel olarak ayarlanmış izinlerin yanı sıra tüm meta veriler de temizlenir. FAT onları desteklemiyor.

exFAT

FAT12/16/32'den farklı olarak exFAT, özellikle USB Flash ve büyük (≥ 32 GB) hafıza kartları için geliştirildi. Genişletilmiş FAT, FAT32'nin yukarıda belirtilen dezavantajını (herhangi bir değişiklikte aynı sektörlerin üzerine yazılması) ortadan kaldırır. 64 bitlik bir sistem olarak, tek bir dosyanın boyutu konusunda pratik olarak önemli bir sınırlama yoktur. Teorik olarak uzunluğu 2^64 bayt (16 EB) olabilir ve bu boyuttaki kartlar yakın zamanda görünmeyecek.

exFAT arasındaki bir diğer temel fark, erişim kontrol listelerini (ACL'ler) desteklemesidir. Bu artık doksanlardaki aynı basitlik değil, ancak formatın kapalı yapısı exFAT'in uygulanmasını engelliyor. ExFAT desteği tamamen ve yasal olarak yalnızca Windows (XP SP2'den başlayarak) ve OS X'te (10.6.5'ten başlayarak) uygulanmaktadır. Linux ve *BSD'de ya kısıtlamalarla ya da yasal olarak desteklenmez. Microsoft, exFAT'in kullanımı için lisanslamayı zorunlu kılmaktadır ve bu alanda pek çok yasal tartışma bulunmaktadır.

Btrf'ler

B ağaçlarına dayalı dosya sistemlerinin bir diğer önemli temsilcisine Btrfs adı verilir. Bu FS 2007'de ortaya çıktı ve başlangıçta SSD'ler ve RAID'lerle çalışmak amacıyla Oracle'da oluşturuldu. Örneğin, dinamik olarak ölçeklendirilebilir: doğrudan çalışan sistem üzerinde yeni düğümler oluşturulabilir veya bir birim, bunlara boş alan tahsis edilmeden alt birimlere bölünebilir.

Btrfs'de uygulanan yazma üzerine kopyalama mekanizması ve Cihaz eşleyici çekirdek modülüyle tam entegrasyon, sanal blok cihazlar aracılığıyla neredeyse anında anlık görüntüler almanıza olanak tanır. Ön sıkıştırma (zlib veya lzo) ve veri tekilleştirme, temel işlemleri hızlandırırken aynı zamanda flash belleğin ömrünü uzatır. Bu, özellikle veritabanları (2-4 kat sıkıştırma elde edilir) ve küçük dosyalarla (sırayla büyük bloklar halinde yazılırlar ve doğrudan "yapraklarda" saklanabilirler) çalışırken fark edilir.

Btrfs ayrıca tam günlükleme modunu (veri ve meta veriler), bağlantıyı kesmeden birim kontrolünü ve diğer birçok modern özelliği de destekler. Btrfs kodu GPL lisansı altında yayınlanmaktadır. Bu dosya sistemi, çekirdek sürümü 4.3.1'den beri Linux'ta kararlı olarak desteklenmektedir.

Kütük kitaplar

Hemen hemen tüm modern dosya sistemleri (ext3/ext4, NTFS, HFSX, Btrfs ve diğerleri), yapılan değişikliklerin kayıtlarını ayrı bir günlükte (günlükte) tuttukları ve buna göre kontrol edildikleri için genel günlüklü olanlar grubuna aittir. Disk işlemleri sırasında bir arıza olması durumu. Ancak bu dosya sistemlerinin günlüğe kaydetme ayrıntı düzeyi ve hata toleransı farklıdır.

Ext3 üç kayıt modunu destekler: ile geri bildirim, organize ve eksiksiz günlük kaydı. İlk mod, yalnızca verilerin kendisindeki değişikliklere göre eşzamansız olarak gerçekleştirilen genel değişikliklerin (meta veriler) kaydedilmesini içerir. İkinci modda, aynı meta veri kaydı gerçekleştirilir, ancak kesinlikle herhangi bir değişiklik yapılmadan önce. Üçüncü mod, tam günlüğe kaydetmeye eşdeğerdir (hem meta verilerde hem de dosyaların kendisinde değişiklikler).

Yalnızca son seçenek veri bütünlüğünü sağlar. Kalan ikisi yalnızca tarama sırasında hataların tespitini hızlandırır ve dosya sisteminin bütünlüğünün geri yüklenmesini garanti eder, ancak dosyaların içeriğini garanti etmez.

NTFS'de günlük kaydı, ext3'teki ikinci günlük kaydı moduna benzer. Günlüğe yalnızca meta verilerdeki değişiklikler kaydedilir ve bir arıza durumunda verilerin kendisi kaybolabilir. NTFS'deki bu günlüğe kaydetme yöntemi, maksimum güvenilirliğe ulaşmanın bir yolu olarak değil, yalnızca performans ile hata toleransı arasında bir uzlaşma olarak tasarlanmıştır. Tamamen günlüğe kaydedilen sistemlerle çalışmaya alışkın olan kişilerin NTFS sahte günlüklemeyi düşünmelerinin nedeni budur.

NTFS'de uygulanan yaklaşım bazı yönlerden ext3'teki varsayılan yaklaşımdan bile daha iyidir. NTFS ayrıca önceden ertelenen tüm disk işlemlerinin tamamlandığından emin olmak için periyodik olarak kontrol noktaları oluşturur. Denetim noktalarının \Sistem Birim Bilgileri\ içindeki kurtarma noktalarıyla hiçbir ilgisi yoktur. Bunlar yalnızca servis günlüğü girişleridir.

Uygulama, bu tür kısmi NTFS günlük kaydının çoğu durumda sorunsuz çalışma için yeterli olduğunu göstermektedir. Sonuçta ani bir elektrik kesintisinde bile disk cihazları anında güç kaybı yaşamaz. Sürücülerdeki güç kaynağı ve çok sayıda kapasitör, mevcut yazma işlemini tamamlamaya yetecek minimum miktarda enerji sağlar. Modern SSD'ler, hızları ve verimlilikleri nedeniyle, aynı miktarda enerji genellikle bekleyen işlemleri gerçekleştirmek için yeterlidir. Tam günlük kaydına geçme girişimi çoğu işlemin hızını önemli ölçüde azaltır.

Windows'ta üçüncü taraf dosyaları bağlama

Dosya sistemlerinin kullanımı, işletim sistemi düzeyindeki destekleriyle sınırlıdır. Örneğin Windows ext2/3/4 ve HFS+'yı anlamıyor ancak bazen bunları kullanmak gerekiyor. Bu, uygun sürücüyü ekleyerek yapılabilir.

UYARI

Ext4 için kısmi desteğe sahip, ext2/3 bölümlerini okumak ve yazmak için açık bir sürücü. En son sürüm, 16 TB'a kadar uzantıları ve bölümleri destekler. LVM, erişim kontrol listeleri ve genişletilmiş özellikler desteklenmez.

Var ücretsiz eklentiİçin Toplam Amir. Ext2/3/4 bölümlerinin okunmasını destekler.

coLinux, Linux çekirdeğinin açık ve ücretsiz bir bağlantı noktasıdır. 32 bit sürücüyle birlikte Linux'u çalıştırmanıza olanak tanır Windows ortamı 2000'den 7'ye sanallaştırma teknolojileri kullanılmadan. Yalnızca 32 bit sürümleri destekler. 64 bitlik bir değişikliğin geliştirilmesi iptal edildi. coLinux, diğer şeylerin yanı sıra, Windows erişimi ext2/3/4 bölümlerine. Projeye verilen destek 2014 yılında askıya alındı.

Windows 10'da belirli özellikler için yerleşik destek mevcut olabilir Linux dosyası sistemler, sadece gizlidir. Bu düşünceler, çekirdek düzeyindeki Lxcore.sys sürücüsü ve Svchost.exe işlemi tarafından kitaplık olarak yüklenen LxssManager hizmeti tarafından önerilmektedir. Bu konuda daha fazla bilgi için Alex Ionescu'nun Black Hat 2016'da sunduğu "Windows 10'un İçinde Gizli Linux Çekirdeği" başlıklı raporuna bakınız.

ExtFS for Windows, Paragon tarafından üretilen ücretli bir sürücüdür. Windows 7 ila 10 arasında çalışır ve ext2/3/4 birimlerine okuma/yazma erişimini destekler. Windows'ta ext4 için neredeyse tam destek sağlar.

Windows 10 için HFS+, Paragon Software tarafından üretilen başka bir tescilli sürücüdür. İsmine rağmen her şeyde işe yarıyor Windows sürümleri XP'den başlayarak. Disklerdeki HFS+/HFSX dosya sistemlerine herhangi bir düzende (MBR/GPT) tam erişim sağlar.

WinBtrfs, Windows için Btrfs sürücüsünün erken geliştirilmiş halidir. Zaten 0.6 sürümünde, Btrfs birimlerine hem okuma hem de yazma erişimini desteklemektedir. Sabit ve sembolik bağlantıları yönetebilir, alternatif veri akışlarını, ACL'leri, iki tür sıkıştırmayı ve eşzamansız okuma/yazma modunu destekler. WinBtrfs, bu dosya sistemini korumak için mkfs.btrfs, btrfs-balance ve diğer yardımcı programları nasıl kullanacağını bilmiyor.

Dosya sistemlerinin yetenekleri ve sınırlamaları: özet tablosu

Er ya da geç acemi bir bilgisayar kullanıcısı, dosya sistemi (FS) gibi bir kavramla karşı karşıya kalır. Kural olarak, bu terimle ilk tanışma, bir depolama ortamını biçimlendirirken ortaya çıkar: mantıksal sürücüler ve bağlı ortam (flash sürücüler, hafıza kartları, harici sert disk).

Biçimlendirmeden önce, Windows işletim sistemi sizden ortamdaki dosya sisteminin türünü, küme boyutunu ve biçimlendirme yöntemini (hızlı veya tam) seçmenizi ister. Bir dosya sisteminin ne olduğunu ve neden gerekli olduğunu anlayalım?

Tüm bilgiler, belirli bir sıraya göre yerleştirilmesi gereken formda medyaya kaydedilir, aksi takdirde işletim sistemi ve programlar verilerle çalışamayacaktır. Bu sıra, dosyaların medyaya yerleştirilmesine ilişkin belirli algoritmalar ve kurallar kullanılarak dosya sistemi tarafından düzenlenir.

Bir programın diskte saklanan bir dosyaya ihtiyacı olduğunda, onun nasıl ve nerede saklandığını bilmesine gerek yoktur. Bu verileri istenen dosyaya erişimi sağlayacak dosya sistemine aktarmak için programın dosya adını, boyutunu ve özelliklerini bilmesi yeterlidir. Aynı şey, bir ortama veri yazarken de olur: program, dosya hakkındaki bilgileri (ad, boyut, nitelikler) dosya sistemine aktarır ve bu, onu kendi özel kurallarına göre kaydeder.

Daha iyi anlamak için, bir kütüphanecinin müşteriye başlığına göre bir kitap verdiğini hayal edin. Veya ters sırada: müşteri okuduğu kitabı kütüphaneciye iade eder, kütüphaneci de onu tekrar depoya koyar. Müşterinin kitabın nerede ve nasıl saklandığını bilmesine gerek yoktur; bu, kurum çalışanının sorumluluğundadır. Kütüphaneci, kütüphane kataloglama kurallarını bilir ve bu kurallara göre yayını arar veya geri yerleştirir; resmi işlevlerini yerine getirir. İÇİNDE bu örnekte kütüphane bir depolama ortamıdır, kütüphaneci bir dosya sistemidir, istemci bir programdır.

Temel Dosya Sistemi İşlevleri

Dosya sisteminin ana işlevleri şunlardır:

• dosyalar biçiminde bir veri taşıyıcısına yerleştirme ve organizasyon;
• depolama ortamında desteklenen maksimum veri miktarının belirlenmesi;
• dosya oluşturma, okuma ve silme;
• dosya niteliklerini atama ve değiştirme (boyut, oluşturma ve değiştirme zamanı, dosya sahibi ve oluşturucu, salt okunur, gizli dosya, geçici dosya, arşiv, yürütülebilir dosya, maksimum dosya adı uzunluğu vb.);
• dosya yapısının belirlenmesi;
• dosyaların mantıksal organizasyonu için dizin organizasyonu;
• sistem arızası durumunda dosya koruması;
• dosyaları yetkisiz erişime karşı korumak ve içeriklerini değiştirmek.

Bir sabit diske veya başka bir ortama kaydedilen bilgiler, bir küme organizasyonu esas alınarak oraya yerleştirilir. Küme, dosyanın tamamının veya bir kısmının sığdığı belirli büyüklükte bir hücre türüdür.

Dosya küme boyutundaysa yalnızca bir kümeyi kaplar. Dosya boyutu hücre boyutunu aşarsa, birkaç küme hücresine yerleştirilir. Ayrıca serbest kümeler yan yana bulunmayabilir, diskin fiziksel yüzeyine dağılmış olabilir. Bu sistem, dosyaları saklarken alanı en verimli şekilde kullanmanızı sağlar. Dosya sisteminin görevi, dosyayı yazarken serbest kümelere en uygun şekilde dağıtmak, ayrıca okurken bir araya getirip programa veya işletim sistemine vermektir.

Dosya sistemi türleri

Bilgisayarların, depolama ortamlarının ve işletim sistemlerinin evrimi sırasında çok sayıda dosya sistemi gelip gitti. Bu tür evrimsel seçim sürecinde, bugün aşağıdaki dosya sistemi türleri esas olarak sabit sürücüler ve harici depolama aygıtlarıyla (flaş sürücüler, hafıza kartları, harici sabit sürücüler, CD'ler) çalışmak için kullanılmaktadır:

1. FAT32
2. ISO9660

Son iki sistem CD'lerle çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Ext3 ve Ext4 dosya sistemleri ile çalışır işletim sistemleri Açık Linux tabanlı. NFS Plus, Apple bilgisayarlarda kullanılan OS X işletim sistemlerine yönelik bir dosya sistemidir.

En yaygın olanı dosyadır NTFS sistemleri ve FAT32 ve bu şaşırtıcı değil çünkü. dünyadaki bilgisayarların büyük çoğunluğunu çalıştıran Windows işletim sistemleri için tasarlanmıştır.

Artık FAT32'nin yerini, veri güvenliği ve korumasındaki daha yüksek güvenilirliği nedeniyle aktif olarak daha gelişmiş NTFS sistemi alıyor. Ayrıca en son sürümler Sabit sürücü bölümü FAT32 olarak biçimlendirilmişse Windows işletim sistemi kendisinin kurulmasına izin vermez. Yükleyici sizden bölümü NTFS olarak biçimlendirmenizi isteyecektir.

NTFS dosya sistemi, yüzlerce terabayt kapasiteli diskleri ve 16 terabayta kadar tek dosya boyutunu destekler.

FAT32 dosya sistemi, 8 terabayta kadar diskleri ve 4 GB'a kadar tek bir dosya boyutunu destekler. Çoğu zaman, bu FS, flash sürücülerde ve hafıza kartlarında kullanılır. FAT32'de formatlıyorlar harici sürücüler fabrikada.

Ancak 4GB dosya boyutu sınırlaması günümüzde zaten büyük bir dezavantajdır çünkü... Yüksek kaliteli video dağıtımı nedeniyle filmin dosya boyutu bu sınırı aşacak ve medyaya kaydedilmesi mümkün olmayacaktır.

İşletim sistemi bileşenlerinden biri, sistem ve kullanıcı bilgilerinin ana deposu olan dosya sistemidir. Tüm modern işletim sistemleri bir veya daha fazla dosya sistemiyle çalışır; örneğin FAT (Dosya Ayırma Tablosu), NTFS (NT Dosya Sistemi), HPFS (Yüksek Performanslı Dosya Sistemi), NFS (Ağ Dosya Sistemi), AFS (Andrew Dosya Sistemi) , İnternet Dosya Sistemi.

Dosya sistemi, amacı kullanıcıya bilgi sağlamak olan işletim sisteminin bir parçasıdır. Kullanıcı dostu arayüz depolanan verilerle çalışırken harici bellek, ve sağlamak paylaşım dosyalar birden fazla kullanıcı ve işlem tarafından.

Geniş anlamda "dosya sistemi" kavramı şunları içerir:

Diskteki tüm dosyaların toplanması;

Dosya dizinleri, dosya tanımlayıcıları, boş ve kullanılan disk alanı ayırma tabloları gibi dosyaları yönetmek için kullanılan veri yapıları kümeleri;

Sistem kompleksi yazılım, dosya yönetiminin uygulanması, özellikle: dosyalar üzerinde oluşturma, yok etme, okuma, yazma, adlandırma, arama ve diğer işlemler.

Dosya sistemi genellikle hem bilgisayarı açtıktan sonra işletim sistemini yüklerken hem de çalışma sırasında kullanılır. Dosya sistemi aşağıdaki ana işlevleri yerine getirir:

Tanımlar olası yollar medyadaki dosyaların ve dosya yapısının düzenlenmesi;

Dosya içeriklerine erişmeye yönelik yöntemleri uygular ve dosyalar ve dosya yapısıyla çalışmaya yönelik araçlar sağlar. Bu durumda, verilere erişim dosya sistemi tarafından hem ada hem de adrese göre (medyanın sektör sayısı, yüzeyi ve izi) düzenlenebilir;

Depolama ortamındaki boş alanı izler.

Bir uygulama programı bir dosyaya eriştiğinde, belirli bir dosyadaki bilgilerin nasıl bulunduğu veya ne tür bir fiziksel ortama (CD, sabit disk veya flash bellek birimi) kaydedildiği hakkında hiçbir fikri yoktur. Programın bildiği tek şey dosya adı, boyutu ve özellikleridir. Bu verileri dosya sistemi sürücüsünden alır. Dosyanın fiziksel ortamda (örneğin sabit disk) nereye ve nasıl yazılacağını belirleyen dosya sistemidir.

İşletim sistemi açısından bakıldığında, diskin tamamı, boyutları 512 bayt veya daha büyük olan bir kümeler (bellek alanları) kümesidir. Dosya sistemi sürücüleri, kümeleri dosyalar ve dizinler halinde düzenler (bunlar aslında o dizindeki dosyaların listesini içeren dosyalardır). Aynı sürücüler hangi kümelerin kullanımda olduğunu, hangilerinin ücretsiz olduğunu ve hangilerinin hatalı olarak işaretlendiğini takip eder. Verilerin disklerde nasıl depolandığını ve işletim sisteminin bunlara nasıl erişim sağladığını net bir şekilde anlamak için, en azından genel anlamda diskin mantıksal yapısını anlamak gerekir.

3.1.5 Diskin mantıksal yapısı

Bir bilgisayarın bilgi depolaması, okuması ve yazması için öncelikle sabit sürücünün bölümlenmesi gerekir. Üzerinde uygun programlar kullanılarak bölümler oluşturulur - buna "sabit sürücüyü bölümleme" denir. Bu bölümleme olmadan, işletim sistemini sabit sürücüye yüklemek mümkün olmayacaktır (her ne kadar Windows XP ve 2000 bölümlenmemiş bir diske kurulabilse de, bu bölümlemeyi kurulum işlemi sırasında kendileri yaparlar).

Sabit disk her biri bağımsız olarak kullanılacak birkaç bölüme ayrılabilir. Bu ne için? Bir disk, farklı bölümlerde bulunan birkaç farklı işletim sistemini içerebilir. Herhangi bir işletim sistemine tahsis edilen bölümün iç yapısı tamamen o işletim sistemi tarafından belirlenir.

Ayrıca diski bölümlemenin başka nedenleri de vardır, örneğin:

MS DOS'tan daha büyük kapasiteye sahip diskleri kullanma imkanı
32MB;

Bir disk hasar görürse yalnızca o diskteki bilgiler kaybolur;

Diski yeniden düzenleme ve çıkarma küçük boy büyüğünden daha kolay ve hızlı;

Her kullanıcıya kendi mantıksal sürücüsü atanabilir.

Bir diski kullanıma hazırlama işlemine denir biçimlendirme, veya başlatma. Kullanılabilir tüm disk alanı, parçalar ve kenarlar sıfırdan başlayarak ve sektörler birden başlayarak numaralandırılarak kenarlara, parçalara ve sektörlere bölünmüştür. Bir diskin ekseninden veya bir disk paketinden aynı uzaklıkta bulunan bir dizi iz, silindir olarak adlandırılır. Böylece, sektörün fiziksel adresi aşağıdaki koordinatlarla belirlenir: parça numarası (silindir - C), disk tarafı numarası (kafa - H), sektör numarası - R, yani. CHR.

Sabit diskin ilk sektörü (C=0, H=0, R=1) ana önyükleme kaydını içerir – Usta Önyükleme Kaydı . Bu giriş sektörün tamamını değil, yalnızca başlangıç ​​kısmını kapsıyor. Ana Önyükleme Kaydı, sistem dışı bir önyükleme yükleyici programıdır.

İlkinin sonunda sert sektör disk, disk bölümleme tablosunu içerir - Bölme Tablosu. Bu tablo en fazla dört bölümü tanımlayan dört satır içerir. Tablodaki her satır bir bölümü açıklamaktadır:

1) aktif bölüm ya da değil;

2) bölümün başlangıcına karşılık gelen sektör numarası;

3) bölümün sonuna karşılık gelen sektör numarası;

4) sektörlerdeki bölüm boyutu;

5) işletim sistemi kodu, yani. bu bölüm hangi işletim sistemine ait?

Bir bölüm, işletim sistemi önyükleme programını içeriyorsa etkin olarak adlandırılır. Bölüm öğesindeki ilk bayt, bölüm etkinlik bayrağıdır (0 – etkin değil, 128 (80H) – etkin). Bölümün sistem (önyüklenebilir) olup olmadığını ve bilgisayar başlatıldığında işletim sisteminin buradan yüklenmesi gerekip gerekmediğini belirlemek için kullanılır. Yalnızca bir bölüm aktif olabilir. Önyükleme yöneticileri adı verilen küçük programlar diskin ilk sektörlerinde bulunabilir. Kullanıcıya etkileşimli olarak hangi bölümden önyükleme yapılacağını sorar ve bölüm etkinliği bayraklarını buna göre ayarlar. Bölümleme Tablosunun dört satırı olduğundan, diskte dört adede kadar farklı işletim sistemi bulunabilir, dolayısıyla disk, farklı işletim sistemlerine ait birkaç birincil bölüm içerebilir.

İkisi DOS'a ve biri UNIX'e ait olmak üzere üç bölümden oluşan bir sabit diskin mantıksal yapısının bir örneği Şekil 3.2a'da gösterilmektedir.

Her aktif bölümün kendine ait önyükleme girişi– bu işletim sistemini yükleyen bir program.

Uygulamada disk çoğunlukla iki bölüme ayrılır. Aktif olarak bildirilip bildirilmediği bölümlerin boyutları, sabit sürücüyü kullanıma hazırlama işlemi sırasında kullanıcı tarafından ayarlanır. Bu kullanılarak yapılır özel programlar. DOS'ta bu programa FDISK, Windows-XX sürümlerinde ise Diskadministrator adı verilir.

DOS'ta birincil bölüm Birinci bölme, bu, işletim sistemi yükleyicisini ve işletim sisteminin kendisini içeren bölümdür. Bu nedenle birincil bölüm, C: adında mantıksal bir sürücü olarak kullanılan etkin bölümdür.

WINDOWS işletim sistemi (yani WINDOWS 2000) terminolojiyi değiştirdi: etkin bölüme sistem bölümü adı verilir ve önyükleme bölümüne, aşağıdakileri içeren mantıksal disk denir: sistem dosyaları PENCERELER. Önyükleme mantıksal sürücüsü aşağıdakiyle aynı olabilir: sistem bölümü, ancak aynı sabit sürücünün farklı bir bölümünde veya farklı bir sabit sürücüde olabilir.

Gelişmiş bölüm Genişletilmiş Bölüm D:'den Z:'ye kadar adlara sahip çeşitli mantıksal sürücülere bölünebilir.

Şekil 3.2b, yalnızca iki bölüme ve dört mantıksal sürücüye sahip bir sabit sürücünün mantıksal yapısını göstermektedir.

Windows ailesinin dosya sistemleri.

Dosya sistemi, verilerin fiziksel ortamda saklanmasına ilişkin ilkeleri tanımlar. Örneğin dosya sistemi, dosya verilerinin nasıl saklanması gerektiğini, dosyayla ilgili hangi bilgilerin (isim, oluşturulma tarihi vb.) ve nasıl saklanması gerektiğini belirler. Veri depolama formatı, dosya sisteminin temel özelliklerini belirler.

Dosya sistemlerinin özellikleri dikkate alındığında önemli bir kavram küme kavramıdır. Küme- bu, medyaya yerleştirilen minimum veri bloğudur. Dosya sistemi daha fazlası için kümeleri kullanır Etkili yönetim disk alanı. Küme boyutu her zaman disk sektörü boyutunun katıdır. Büyük küme boyutlarının potansiyel bir dezavantajı, daha az verimli kullanımdır disk alanı, çünkü bir dosya ve dizinin verilerine her zaman tamsayı sayıda küme tahsis edilir. Örneğin, küme boyutu 32 KB ise, 100 baytlık bir dosya yine de diskte 32 KB yer kaplayacaktır.

Şu anda, kullanım amaçları (örneğin, yalnızca belirli bir medya türünü hedefleme) ve çeşitli özellikler bakımından birbirinden farklı olan çok sayıda dosya sistemi bulunmaktadır. Aşağıdaki dosya sistemleri Windows XP'nin yanı sıra Windows Server 2003'te de desteklenir:

• YAĞ(Dosya Ayırma Tablosu), MS-DOS için geliştirilmiş bir dosya sistemidir ve Windows 3.x ve 9x için ana dosya sistemidir. Windows XP ve Windows Server 2003 üç FAT türünü destekler: FAT12, FAT16 ve FAT32. İlk ikisi eski Microsoft işletim sistemleriyle uyumluluk sağlar. Ayrıca FAT12 veri depolama formatı olarak da kullanılmaktadır. disketler. FAT 32, Windows 95 OSR2, Windows 98 ve Windows Millennium'da kullanılan FAT'ın değiştirilmiş bir sürümüdür.
• NTFS(Windows NT dosya sistemi) - Windows NT için özel olarak geliştirilen ve Windows 2000, Windows XP, Windows 2003 tarafından devralınan bir dosya sistemi.
  CDFS'ler(Kompakt Disk Dosya Sistemi) - CD dosya sistemi.
  UDF(Evrensel Disk Formatı), modern manyeto-optik depolama aygıtları ve hepsinden önemlisi DVD teknolojisi tarafından kullanılan evrensel bir disk formatıdır.

Her sistemin kendine has faydalı özellikleri vardır ancak sistemleri koruma ve denetleme yetenekleri farklılık gösterir. Dosya sisteminin seçimi aşağıdaki faktörlerden etkilenir: bilgisayarın kullanım amacı, donanım platformu, sabit sürücü sayısı ve kapasitesi, güvenlik gereksinimleri, sistemde kullanılan uygulamalar.

FAT12 ve FAT16 dosya sistemleri.

Dosya sistemi YAĞ(Dosya Ayırma Tablosu), adını veri düzenleme yönteminin adı olan dosya dağıtım tablosuna göre almıştır. FAT (veya FAT16) başlangıçta küçük sürücülere ve basit dizin yapılarına yönelikti. Daha sonra çalışmak için geliştirildi büyük diskler ve güçlü kişisel bilgisayarlar.

Windows XP ve Windows Server 2003, FAT dosya sistemini üç nedenden dolayı destekler:

• işletim sistemini Windows'un önceki sürümlerinden güncelleyebilmek;
• çoklu önyükleme seçeneklerine sahip diğer işletim sistemleriyle uyumluluk için;
• disket formatı gibi.

Her FAT sürümü adı, diskteki kümeleri tanımlamak için kullanılan bit derinliğini belirten bir sayı içerir. FAT12'deki 12 bitlik küme kimliği, disk bölümü boyutunu 212 (4096) kümeyle sınırlar. Windows, boyutları 512 bayt ile 8 KB arasında değişen kümeler kullandığından FAT12 biriminin boyutu 32 MB ile sınırlıdır. Bu nedenle Windows, 1,44 MB'a kadar veri depolayabilen 5,25 ve 3,5 inçlik disketler için format olarak FAT12'yi kullanır.

FAT16 - 16 bit küme tanımlayıcıları nedeniyle - 216'ya (65.536) kadar kümeyi adresleyebilir. Windows'ta FAT16 küme boyutu 512 bayt ile 64 KB arasında değişir, dolayısıyla FAT16 birim boyutu 4 GB ile sınırlıdır. Windows tarafından kullanılan kümelerin boyutu birimin boyutuna bağlıdır.

FAT16'daki varsayılan küme boyutları (Windows'ta)

FAT dosya sistemi veri koruma özellikleri sağlamaz ve otomatik kurtarma. Bu nedenle, yalnızca bilgisayardaki alternatif sistemin MS-DOS veya Windows 95/98 olması durumunda ve ayrıca disketlere veri aktarımı için kullanılır. Aksi halde FAT kullanılması önerilmez.

Dosya sistemi FAT32.

FAT'ın değiştirilmiş sürümü - FAT32- FAT16'dan daha büyük bölümler oluşturmanıza ve daha küçük kümeler kullanmanıza olanak tanır, bu da disk alanının daha verimli kullanılmasına yol açar. FAT32 ilk olarak Windows 95 OSR2'de ortaya çıktı. Ayrıca Windows 98 ve Windows Millennium'da da desteklenir.

FAT32, 32 bitlik küme kimliklerini kullanır ancak en önemli 4 biti ayırır, dolayısıyla etkin küme kimliği boyutu 28 bittir. FAT32 kümelerinin maksimum boyutu 32 KB olduğundan, FAT32 teorik olarak 8 terabaytlık birimleri işleyebilir. Ancak Windows XP/Windows 2003'teki FAT32 uygulaması, 32 GB'tan büyük birimlerin oluşturulmasına izin vermez, ancak işletim sistemi, herhangi bir boyuttaki mevcut FAT32 birimlerini kullanabilir.

FAT32 birimlerinde küme boyutu (varsayılan)

Maksimum küme sayısının daha fazla olmasına ek olarak, FAT32'nin FAT12 ve FAT16'ya göre avantajı şudur:

• FAT32 kök dizininin depolama konumu önceden tanımlanmış bir birim alanıyla sınırlı değildir, dolayısıyla boyutu da sınırlı değildir;
• Daha fazla güvenilirlik için FAT32, önyükleme sektörünün ikinci bir kopyasını saklar.

Dosya sistemi NTFS.

NTFS dosya sistemi, Windows NT için özel olarak tasarlanmış ve Windows'un sonraki sürümlerinde geliştirilmiş en güvenilir dosya sistemidir.

NTFS, 64 bit küme dizinlerini kullanır. Bu, NTFS'nin 1 milyar eksabayta (1 milyar milyar GB) kadar hacimleri adreslemesine olanak tanır. Ancak Windows XP, NTFS birimlerinin boyutunu 32 bitlik kümeler tarafından adreslenebilecek değerlerle, yani 128 TB'a kadar (64 KB kümeler kullanılarak) sınırlar.

NTFS birimlerinde küme boyutu:

NTFS'nin en önemli özelliklerinden biri kurtarılabilirlik. Sistem beklenmedik bir şekilde çökerse, FAT birimindeki klasör ve dosya yapısına ilişkin bilgiler kaybolabilir. NTFS yapılan tüm değişiklikleri günlüğe kaydeder. Bu, birim yapısındaki verilerin yok edilmesini önler (Ancak bazı durumlarda dosya verileri kaybolabilir). Dosya ve klasörleri şifreleme ve bunlara erişimi kısıtlama yeteneği sayesinde NTFS dosya sistemini kullanmak bilgisayarınızın güvenliğini artırır.

NTFS, FAT'a kıyasla bir dizi ek özelliği destekler. Başlıcaları aşağıda listelenmiştir:

• dosya ve dizinleri koruma
• Dosya Sıkıştırması
• çok iş parçacıklı dosyalar için destek
• bağlantı izleme
• disk kotaları
• şifreleme
• yeniden işleme noktaları
• bağlantı noktaları
• gölge kopyalar