Oilaviy fayl tizimiWindows.

Fayl tizimi tashqi xotira qurilmalari bilan ma'lumotlarni almashish uchun mas'ul bo'lgan operatsion tizimning funktsional qismidir. Operatsion tizimlar Windows DOS uchun ishlab chiqilgan fayl tizimidan foydalaniladi FAT, bunda har bir DOS bo'limi va jild yuklash sektoriga ega va har bir DOS bo'limi faylni taqsimlash jadvalining (FAT) ikki nusxasini o'z ichiga oladi. FAT - bu bo'limdagi fayllar va papkalar va ularning qattiq diskdagi jismoniy joylashuvi o'rtasidagi munosabatni o'rnatadigan matritsa. Har bir bo'limdan oldin qattiq disk FATning ikki nusxasi ketma-ket joylashgan. Yuklash sektorlari singari, FAT fayl tizimiga ko'rinadigan disk maydonidan tashqarida joylashgan. Diskga yozilganda fayllar o'z o'lchamiga ekvivalent joy egallashi shart emas. Odatda, fayllar ma'lum o'lchamdagi klasterlarga bo'linadi, ular bo'lim bo'ylab tarqalishi mumkin. Natijada, FAT jadvali fayllar ro'yxati va ularning joylashuvi emas, balki bo'limlar klasterlari va ularning mazmuni ro'yxati va har bir tavsifning oxirida fayl egallagan keyingi klasterga havola mavjud.

FAT jadvali yozuvlari 12, 16 va 32 bitli o'n oltilik raqamlar bo'lib, ularning o'lchami FDISK dasturi tomonidan belgilanadi va qiymati to'g'ridan-to'g'ri FORMAT dasturi tomonidan ishlab chiqariladi. Barcha floppi disklar va qattiq disklar Hajmi 16 MB gacha, FATda 12 bitli elementlar ishlatiladi. 16 MB yoki undan katta hajmdagi qattiq disklar va olinadigan disklar odatda 16 bitli elementlardan foydalanadi. IN Windows 98 512 MB dan katta disklar uchun fayl tizimidan foydalanish mumkin FAT32 32-bit FAT jadval yozuvlari bilan. Shubhasiz, bo'lim klasterlarining o'lchami qanchalik kichik bo'lsa, ularning ko'pi ushbu bo'limda bo'ladi va FAT fayllarni taqsimlash jadvalining hajmi shunchalik katta bo'ladi, ya'ni faylga kirish uchun zarur bo'lgan ma'lumotlarni qidirish ko'proq vaqt talab etadi. Nima uchun klaster hajmini kamaytirish kerak? Gap shundaki, fayl hajmi o'zboshimchalik bilan bo'lishi mumkin, ammo diskga yozishda Windows faylni bir nechta klasterlarga ajratadi. Natijada, oxirgi klaster deyarli hech qachon to'liq to'ldirilmaydi. Bo'sh joy deb ataladigan qolgan bo'sh joy fayl diskda bo'lguncha mavjud bo'ladi. Shunday qilib, behuda bo'sh joy miqdori klaster hajmiga bog'liq. Katta bo'limlar va kichikroq klasterlarni qo'llab-quvvatlashga qo'shimcha ravishda, FAT32 fayllarni taqsimlash jadvalidan boshqacha foydalanadi. FAT ikkita bir xil jadvaldan foydalangan, ulardan biri asosiy bo'lib xizmat qilgan, ikkinchisi odatdagi protseduralar paytida doimiy ravishda yangilanib, to'ldiriladi. mumkin bo'lgan xatolar birinchi nusxasi. FAT32, asosiy jadvaldan ma'lumotlarni o'qish mumkin bo'lmaganda, ikkinchi nusxaga o'tadi, u asosiyga aylanadi.FAT32 ning asosiy kamchiligi uning oldingi fayl tizimlari, shuningdek Windows NT da qo'llaniladigan NTFS tizimi bilan mos kelmasligidir.

Qachon Windows NT birinchi marta chiqarilgan, u uchta fayl tizimini qo'llab-quvvatlagan. Bu MS-DOS fayl tizimi bilan moslikni ta'minlovchi fayllarni taqsimlash jadvali (FAT). hosildorlikni oshirdi(HPFS), bu LAN menejeri bilan muvofiqlikni ta'minladi va Yangi Technologies fayl tizimi deb nomlangan yangi fayl tizimi ( NTFS). NTFS o'sha paytda ko'pchilik uchun ishlatilganlarga nisbatan bir qator afzalliklarga ega edi fayl serverlari fayl tizimlari. Ma'lumotlar yaxlitligini ta'minlash uchun NTFS tranzaksiya jurnaliga ega. Ushbu yondashuv ma'lumotlarning yo'qolishi ehtimolini istisno qilmaydi, ammo server tizimining yaxlitligi buzilgan taqdirda ham fayl tizimiga kirish imkoniyatini sezilarli darajada oshiradi. Bu diskka yozish uchun kutilayotgan urinishlarni kuzatish uchun tranzaksiya jurnalidan foydalanish orqali mumkin Windows-ni yuklash N.T. Tranzaksiya jurnali fayllarni taqsimlash jadvalidan foydalanganda har bir faylni tekshirish o'rniga diskdagi xatolarni tekshirish uchun ham ishlatiladi. NTFS ning asosiy afzalliklaridan biri bu xavfsizlikdir. NTFS kirishni boshqarish ro'yxatiga (ACL) kirishni boshqarish yozuvlarini (ACE) qo'shish imkoniyatini beradi. ACE ma'lum bir katalog yoki faylga kirishni cheklash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan guruh yoki foydalanuvchi identifikatsiya nomini va kirish tokenini o'z ichiga oladi.

Ushbu ruxsat o'qish, yozish, o'chirish, bajarish va hatto fayllarga egalik qilish qobiliyatini o'z ichiga olishi mumkin. Boshqa tomondan, ACL bir yoki bir nechta ACE yozuvlarini o'z ichiga olgan konteynerdir. Bu sizga alohida foydalanuvchilar yoki foydalanuvchilar guruhining tarmoqdagi ma'lum katalog yoki fayllarga kirishini cheklash imkonini beradi. Bundan tashqari, NTFS 255 belgigacha bo'lgan va har qanday tartibda katta va kichik harflarni o'z ichiga olgan uzun nomlar bilan ishlashni qo'llab-quvvatlaydi. NTFS ning asosiy xususiyatlaridan biri MS-DOS bilan mos keladigan ekvivalent nomlarni avtomatik yaratishdir. NTFSda birinchi marta NT 3.51 versiyasida paydo bo'lgan siqish xususiyati ham mavjud. U har qanday fayl, katalog yoki NTFS diskini siqish imkoniyatini beradi. Yashirin faylga o'xshagan va shu diskdagi barcha ma'lumotlarni siqib chiqaradigan virtual diskni yaratuvchi MS-DOS siqish dasturlaridan farqli o'laroq, Windows NT fayl quyi tizimining qo'shimcha qatlamidan foydalanib, kerakli fayllarni yaratmasdan siqadi va ochadi. virtual disk. Bu diskning ma'lum bir qismini (masalan, foydalanuvchi katalogini) yoki ma'lum turdagi fayllarni (masalan, grafik fayllarni) siqishda foydalidir. NTFS siqishning yagona kamchiliklari MS-DOS siqish sxemalariga nisbatan past darajadagi siqilishdir. Ammo NTFS ko'proq farq qiladi yuqori ishonchlilik va hosildorlik.

Nima uchun smartfon xotira kartasidan dasturlarni ishga tushira olmaydi? Ext4 ext3 dan tubdan qanday farq qiladi? Nima uchun flesh-disk FAT emas, balki NTFS formatida formatlangan bo'lsa, u uzoq davom etadi? F2FS bilan asosiy muammo nima? Javoblar fayl tizimlarining strukturaviy xususiyatlarida yotadi. Biz ular haqida gaplashamiz.

Kirish

Fayl tizimlari ma'lumotlar qanday saqlanishini aniqlash. Ular foydalanuvchi qanday cheklovlarga duch kelishini, o'qish va yozish operatsiyalari qanchalik tez bo'lishini va haydovchi qancha vaqt davomida nosozliklarsiz ishlashini aniqlaydi. Bu, ayniqsa, byudjetli SSD-lar va ularning kichik birodarlari - flesh-disklar uchun to'g'ri keladi. Ushbu xususiyatlarni bilib, siz har qanday tizimdan maksimal foyda olishingiz va muayyan vazifalar uchun foydalanishni optimallashtirishingiz mumkin.

Har safar ahamiyatsiz bo'lmagan narsalarni qilishingiz kerak bo'lganda fayl tizimining turi va parametrlarini tanlashingiz kerak. Masalan, siz eng keng tarqalgan fayl operatsiyalarini tezlashtirishni xohlaysiz. Fayl tizimi darajasida bunga erishish mumkin turli yo'llar bilan: indekslashni ta'minlaydi tezkor qidiruv, va bepul bloklarni oldindan zahiralash tez-tez o'zgaruvchan fayllarni qayta yozishni osonlashtiradi. Dastlabki ma'lumotlarni optimallashtirish tasodifiy kirish xotirasi zarur kiritish-chiqarish operatsiyalari sonini kamaytiradi.

Zamonaviy fayl tizimlarining dangasa yozish, deuplikatsiya va boshqa ilg'or algoritmlar kabi xususiyatlari muammosiz ishlash muddatini ko'paytirishga yordam beradi. Ular TLC xotira chiplari, flesh-disklar va xotira kartalari bo'lgan arzon SSD-lar uchun ayniqsa dolzarbdir.

Disk massivlarining turli darajalari uchun alohida optimallashtirishlar mavjud: masalan, fayl tizimi ovoz balandligini oflayn rejimiga o'tkazmasdan soddalashtirilgan hajmni aks ettirish, tezkor suratga olish yoki dinamik masshtablashni qo'llab-quvvatlashi mumkin.

Qora quti

Foydalanuvchilar odatda operatsion tizim tomonidan sukut bo'yicha taklif qilingan fayl tizimi bilan ishlaydi. Ular kamdan-kam hollarda yangi disk bo'limlarini yaratadilar va hatto ularning sozlamalari haqida kamroq o'ylashadi - ular tavsiya etilgan parametrlardan foydalanishadi yoki hatto oldindan formatlangan mediani sotib olishadi.

Windows muxlislari uchun hamma narsa oddiy: barcha disk bo'limlarida NTFS va flesh-disklarda FAT32 (yoki bir xil NTFS). Agar NAS mavjud bo'lsa va u boshqa fayl tizimidan foydalansa, u ko'pchilik uchun idrok etishdan tashqarida qoladi. Ular shunchaki unga tarmoq orqali ulanishadi va xuddi qora qutidagidek fayllarni yuklab olishadi.

Android-ga ega mobil gadjetlarda ext4 ko'pincha ichki xotirada va FAT32 microSD kartalarida joylashgan. Yabloko ularning qanday fayl tizimiga ega ekanligiga umuman ahamiyat bermaydi: HFS+, HFSX, APFS, WTFS... ular uchun faqat eng yaxshi dizaynerlar tomonidan chizilgan chiroyli papka va fayl piktogrammalari mavjud. Linux foydalanuvchilari eng boy tanlovga ega, ammo siz Windows va macOS-da mahalliy bo'lmagan fayl tizimlarini qo'llab-quvvatlashingiz mumkin - bu haqda keyinroq.

Umumiy ildizlar

Yuzdan ortiq turli xil fayl tizimlari yaratilgan, ammo o'ndan bir oz ko'proqni hozirgi deb hisoblash mumkin. Ularning barchasi o'ziga xos ilovalar uchun ishlab chiqilgan bo'lsa-da, ko'pchilik kontseptual darajada bog'liq bo'ldi. Ular o'xshashdir, chunki ular bir xil turdagi (meta) ma'lumotlarni taqdim etish strukturasidan foydalanadilar - B-daraxtlar ("bi-daraxtlar").

Har qanday ierarxik tizim singari, B-daraxt ildiz yozuvidan boshlanadi va keyin barg elementlariga - fayllarning alohida yozuvlari va ularning atributlari yoki "barglar" ga shoxlanadi. Bunday mantiqiy tuzilmani yaratishning asosiy sababi katta dinamik massivlarda - masalan, ko'p terabaytli qattiq disklarda yoki undan ham kattaroq RAID massivlarida fayl tizimi ob'ektlarini qidirishni tezlashtirish edi.

B-daraxtlar bir xil operatsiyalarni bajarish uchun boshqa turdagi muvozanatli daraxtlarga qaraganda kamroq diskka kirishni talab qiladi. Bunga B-daraxtlardagi yakuniy ob'ektlar ierarxik ravishda bir xil balandlikda joylashganligi va barcha operatsiyalar tezligi daraxtning balandligi bilan aniq proportsional bo'lishi tufayli erishiladi.

Boshqa muvozanatli daraxtlar singari, B-daraxtlar ham ildizdan har qanday barggacha teng yo'l uzunligiga ega. Yuqoriga qarab o'sish o'rniga, ular ko'proq shoxlanadi va kengayadi: B-daraxtdagi barcha filiallar bolalar ob'ektlariga ko'p havolalarni saqlaydi, bu ularni kamroq qo'ng'iroqlarda topishni osonlashtiradi. Ko'p sonli ko'rsatkichlar diskdagi eng ko'p vaqt talab qiladigan operatsiyalar sonini kamaytiradi - o'zboshimchalik bilan bloklarni o'qishda boshni joylashtirish.

B-daraxtlar kontseptsiyasi 70-yillarda shakllantirilgan va o'sha paytdan beri turli xil yaxshilanishlarga duch keldi. U yoki bu shaklda u NTFS, BFS, XFS, JFS, ReiserFS va ko'plab DBMSlarda amalga oshiriladi. Ularning barchasi ma'lumotlarni tashkil etishning asosiy tamoyillari nuqtai nazaridan qarindoshdir. Farqlar tafsilotlarga tegishli, ko'pincha juda muhimdir. Tegishli fayl tizimlarining umumiy kamchiligi ham bor: ularning barchasi SSD-lar paydo bo'lishidan oldin ham maxsus disklar bilan ishlash uchun yaratilgan.

Flash xotira taraqqiyot dvigateli sifatida

Qattiq holatdagi drayvlar asta-sekin disk drayverlarini almashtirmoqda, ammo hozircha ular meros orqali o'tgan o'zlariga begona fayl tizimlaridan foydalanishga majbur. Ular flesh xotira massivlarida qurilgan bo'lib, ularning ishlash tamoyillari disk qurilmalarinikidan farq qiladi. Xususan, yozishdan oldin flesh-xotirani o'chirish kerak, bu operatsiyani NAND chiplari alohida hujayra darajasida bajarolmaydi. Bu faqat katta bloklar uchun mumkin.

Ushbu cheklov NAND xotirasida barcha hujayralar bloklarga birlashtirilganligi bilan bog'liq bo'lib, ularning har biri faqat bittadan iborat. umumiy aloqa boshqaruv avtobusiga. Biz sahifani tashkil qilish tafsilotlariga kirmaymiz va to'liq ierarxiyani tasvirlaymiz. Hujayralar bilan guruh operatsiyalarining printsipi va flesh xotira bloklarining o'lchamlari odatda har qanday fayl tizimidagi bloklardan kattaroq bo'lishi muhimdir. Shuning uchun NAND fleshli drayvlar uchun barcha manzillar va buyruqlar FTL (Flash Translation Layer) abstraktsiya qatlami orqali tarjima qilinishi kerak.

Disk qurilmalari mantig'iga muvofiqligi va ularning mahalliy interfeyslari buyruqlarini qo'llab-quvvatlash flesh xotira kontrollerlari tomonidan ta'minlanadi. Odatda FTL ularning proshivkalarida amalga oshiriladi, lekin (qisman) xostda bajarilishi mumkin - masalan, Plextor kompaniyasi uning uchun yozadi. SSD haydovchilar, yozib olishni tezlashtiradi.

FTLsiz buni amalga oshirish mumkin emas, chunki ma'lum bir katakka bir bit yozish ham bir qator operatsiyalarni ishga tushiradi: boshqaruvchi kerakli katakchani o'z ichiga olgan blokni topadi; blok to'liq o'qiladi, keshga yoki bo'sh joyga yoziladi, keyin butunlay o'chiriladi, shundan so'ng u kerakli o'zgartirishlar bilan qayta yoziladi.

Bunday yondashuv armiyadagi kundalik hayotni eslatadi: bitta askarga buyruq berish uchun serjant umumiy tarkib tuzadi, kambag'alni tarkibdan chaqiradi va qolganlarga tarqalishni buyuradi. Hozirda kam uchraydigan NOR xotirasida tashkilot maxsus kuchlar edi: har bir hujayra mustaqil ravishda boshqarilardi (har bir tranzistor alohida kontaktga ega edi).

Kontrollerlar oldidagi vazifalar ortib bormoqda, chunki flesh-xotiraning har bir avlodi bilan zichlikni oshirish va ma'lumotlarni saqlash xarajatlarini kamaytirish uchun uni ishlab chiqarishning texnik jarayoni kamayadi. Texnologik standartlar bilan bir qatorda chiplarning taxminiy xizmat qilish muddati ham qisqarmoqda.

Bir darajali SLC xujayralari bo'lgan modullar 100 ming qayta yozish tsikli va undan ham ko'proq e'lon qilingan resursga ega edi. Ularning ko'pchiligi hali ham eski flesh-disklarda va CF kartalarida ishlaydi. Korxona toifasidagi MLC (eMLC) uchun resurs 10 dan 20 minggacha, oddiy iste'molchi darajadagi MLC uchun esa 3-5 mingga baholangan. Ushbu turdagi xotira yanada arzonroq TLC tomonidan faol ravishda siqib chiqmoqda, uning resursi ming tsiklga zo'rg'a etadi. Fleshli xotiraning ishlash muddatini maqbul darajada ushlab turish dasturiy ta'minot hiylalarini talab qiladi va yangi fayl tizimlari ulardan biriga aylanmoqda.

Dastlab, ishlab chiqaruvchilar fayl tizimini ahamiyatsiz deb hisoblashgan. Tekshirish moslamasining o'zi har qanday turdagi xotira hujayralarining qisqa muddatli massiviga xizmat ko'rsatishi, ular orasidagi yukni optimal tarzda taqsimlashi kerak. Fayl tizimi drayveri uchun u oddiy diskni simulyatsiya qiladi va o'zi har qanday kirishda past darajadagi optimallashtirishni amalga oshiradi. Biroq, amalda, optimallashtirish turli qurilmalar sehrlidan xayoliygacha farq qiladi.

Korporativ SSD-larda o'rnatilgan kontroller mavjud kichik kompyuter. U katta xotira buferiga ega (yarim gigabayt yoki undan ko'p) va keraksiz qayta yozish davrlarini oldini olish uchun ko'plab ma'lumotlar samaradorligi texnikasini qo'llab-quvvatlaydi. Chip keshdagi barcha bloklarni tartibga soladi, dangasa yozishni amalga oshiradi, tezkor deuplikatsiyani amalga oshiradi, ba'zi bloklarni zahiraga oladi va boshqalarni fonda tozalaydi. Bu sehrlarning barchasi OS, dasturlar va foydalanuvchi tomonidan mutlaqo sezilmasdan sodir bo'ladi. Bunday SSD bilan qaysi fayl tizimi ishlatilishi muhim emas. Ichki optimallashtirishlar ishlash va resursga tashqilardan ko'ra ko'proq ta'sir qiladi.

Byudjetli SSD-lar (va undan ham ko'proq flesh-disklar) juda kamroq aqlli kontrollerlar bilan jihozlangan. Ulardagi kesh cheklangan yoki yo'q va ilg'or server texnologiyalari umuman ishlatilmaydi. Xotira kartalaridagi kontrollerlar shunchalik ibtidoiyki, ko'pincha ular umuman yo'q deb da'vo qilinadi. Shuning uchun, flesh-xotiraga ega arzon qurilmalar uchun yukni muvozanatlashning tashqi usullari dolzarb bo'lib qolmoqda - birinchi navbatda ixtisoslashtirilgan fayl tizimlaridan foydalangan holda.

JFFS dan F2FS ga

Fleshli xotirani tashkil qilish tamoyillarini hisobga oladigan fayl tizimini yozishning birinchi urinishlaridan biri JFFS - Journaling Flash edi. Fayl tizimi. Dastlab, Shvetsiyaning Axis Communications kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilgan ushbu ishlanma xotira samaradorligini oshirishga qaratilgan edi tarmoq qurilmalari, qaysi Axis 90-yillarda ishlab chiqarilgan. JFFS ning birinchi versiyasi faqat NOR xotirasini qo'llab-quvvatladi, ammo ikkinchi versiyada u NAND bilan do'stlashdi.

Hozirda JFFS2 cheklangan foydalanishga ega. Asosan u hali ham ishlatiladi Linux distributivlari o'rnatilgan tizimlar uchun. Uni marshrutizatorlar, IP kameralar, NAS va narsalar Internetining boshqa muntazam qurilmalarida topish mumkin. Umuman olganda, kam miqdorda ishonchli xotira talab qilinadigan joyda.

JFFS2 ni ishlab chiqishning keyingi urinishi inodelarni alohida faylda saqlaydigan LogFS edi. Ushbu g'oya mualliflari IBM nemis bo'limi xodimi Yorn Engel va Osnabryuk universiteti o'qituvchisi Robert Mertensdir. Manba kodi LogFS GitHub-da mavjud. Unga oxirgi o'zgartirish to'rt yil oldin kiritilganiga qaraganda, LogFS mashhurlikka erisha olmadi.

Ammo bu urinishlar boshqa ixtisoslashgan fayl tizimining paydo bo'lishiga turtki bo'ldi - F2FS. U Samsung korporatsiyasi tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, u dunyoda ishlab chiqarilgan flesh-xotiraning katta qismini tashkil qiladi. Samsung chiplar ishlab chiqaradi NAND Flash o'z qurilmalari uchun va boshqa kompaniyalarning iltimosiga binoan, shuningdek, eski disklar o'rniga yangi interfeyslarga ega SSD'larni ishlab chiqish. Fleshli xotira uchun optimallashtirilgan ixtisoslashtirilgan fayl tizimini yaratish Samsung nuqtai nazaridan anchadan beri kechiktirilgan zarurat edi.

To'rt yil oldin, 2012 yilda Samsung F2FS (Flash Friendly File System) ni yaratdi. Uning g'oyasi yaxshi edi, lekin amalga oshirish qo'pol bo'lib chiqdi. F2FS ni yaratishda asosiy vazifa oddiy edi: hujayralarni qayta yozish operatsiyalari sonini kamaytirish va ularga yukni imkon qadar teng ravishda taqsimlash. Buning uchun bir vaqtning o'zida bir nechta katakchalarni birma-bir majburlashdan ko'ra, bir vaqtning o'zida bir nechta hujayralar ustida operatsiyalarni bajarish kerak. Bu shuni anglatadiki, operatsion tizimning birinchi so'roviga binoan mavjud bloklarni bir zumda qayta yozish emas, balki buyruqlar va ma'lumotlarni keshlash, bo'sh joyga yangi bloklar qo'shish va hujayralarni kechiktirilgan o'chirish kerak.

Bugungi kunda F2FS qo'llab-quvvatlashi allaqachon rasmiy ravishda Linuxda (va shuning uchun Androidda) amalga oshirilgan, ammo amalda u hali hech qanday maxsus afzalliklarni taqdim etmaydi. Ushbu fayl tizimining asosiy xususiyati (dangasa qayta yozish) uning samaradorligi haqida erta xulosalar chiqarishga olib keldi. Qadimgi keshlash hiylasi hatto benchmarklarning dastlabki versiyalarini aldab yubordi, bu erda F2FS xayoliy afzalliklarni bir necha foizga (kutilganidek) yoki hatto bir necha marta ko'rsatdi, balki kattalik buyurtmalari bo'yicha. F2FS drayveri shunchaki boshqaruvchi endigina qilishni rejalashtirgan operatsiya tugagani haqida xabar berdi. Biroq, agar F2FS uchun haqiqiy ishlash unumdorligi kichik bo'lsa, u holda hujayralardagi eskirish bir xil ext4 dan foydalanishga qaraganda kamroq bo'ladi. Arzon kontroller qila olmaydigan optimallashtirishlar fayl tizimining o'zi darajasida amalga oshiriladi.

Kengaytmalar va bitmaplar

Hozircha F2FS geeks uchun ekzotik sifatida qabul qilinadi. Hatto o'zingizda ham Samsung smartfonlari ext4 hali ham amal qiladi. Ko'pchilik buni ext3 ning keyingi rivojlanishi deb hisoblaydi, ammo bu mutlaqo to'g'ri emas. Bu har bir fayl to'sig'i uchun 2 TBni buzish va boshqa miqdoriy ko'rsatkichlarni oshirishdan ko'ra ko'proq inqilob haqida.

Kompyuterlar katta va fayllar kichik bo'lganida, adreslash muammo emas edi. Har bir faylga ma'lum miqdordagi bloklar ajratilgan, ularning manzillari yozishmalar jadvaliga kiritilgan. ext3 fayl tizimi shu tarzda ishlagan, u hozirgi kungacha xizmat qiladi. Ammo ext4-da tubdan boshqacha adreslash usuli paydo bo'ldi - extents.

Kengaytmalarni to'liq qo'shni ketma-ketliklar sifatida ko'rib chiqiladigan diskret bloklar to'plami sifatida inodlarning kengaytmalari deb hisoblash mumkin. Bitta hajm butun o'rta o'lchamdagi faylni o'z ichiga olishi mumkin, lekin katta fayllar uchun o'nlab yoki ikkita ekstensiyani ajratish kifoya. Bu to'rt kilobaytlik yuz minglab kichik bloklarga murojaat qilishdan ko'ra ancha samarali.

ext4 da yozish mexanizmining o'zi ham o'zgargan. Endi bloklar darhol bitta so'rovda taqsimlanadi. Va oldindan emas, balki diskka ma'lumotlarni yozishdan oldin darhol. Ko'p blokli dangasa ajratish sizga ext3 aybdor bo'lgan keraksiz operatsiyalardan xalos bo'lishga imkon beradi: unda yangi fayl uchun bloklar darhol keshga to'liq sig'adigan va vaqtinchalik o'chirilishi rejalashtirilgan bo'lsa ham ajratilgan.

Yog 'cheklangan dieta

Balanslangan daraxtlar va ularning modifikatsiyalaridan tashqari, boshqa mashhur mantiqiy tuzilmalar ham mavjud. Asosan boshqa turdagi tashkilotga ega fayl tizimlari mavjud - masalan, chiziqli. Ehtimol, siz ulardan kamida bittasini tez-tez ishlatasiz.

Sir

Topishmoqni toping: o'n ikki yoshida u semira boshladi, o'n olti yoshida u ahmoq semiz edi, o'ttiz ikki yoshida esa semirib ketdi va oddiy odam bo'lib qoldi. Kim u?

To'g'ri, bu FAT fayl tizimi haqida hikoya. Muvofiqlik talablari uni yomon irsiyat bilan ta'minladi. Floppy disklarda u 12 bitli edi, yoqilgan qattiq disklar- Avvaliga u 16-bit edi, lekin u 32-bit sifatida bizning kunlarga yetib keldi. Har bir keyingi versiyada manzilli bloklar soni ko'paydi, ammo uning mohiyatida hech narsa o'zgarmadi.

Hali ham mashhur FAT32 fayl tizimi yigirma yil oldin paydo bo'lgan. Bugungi kunda u hali ham ibtidoiy va kirishni boshqarish ro'yxatlarini, disk kvotalari, fonni siqish yoki boshqalarni qo'llab-quvvatlamaydi zamonaviy texnologiyalar ma'lumotlarni qayta ishlashni optimallashtirish.

Nima uchun bugungi kunda FAT32 kerak? Hamma narsa hali ham faqat moslikni ta'minlash uchun. Ishlab chiqaruvchilar FAT32 bo'limi har qanday OS tomonidan o'qilishi mumkinligiga to'g'ri ishonishadi. Shuning uchun ular uni tashqi qattiq disklarda, USB Flash va xotira kartalarida yaratadilar.

Smartfoningizning flesh-xotirasini qanday bo'shatish mumkin

Smartfonlarda ishlatiladigan microSD (HC) kartalari sukut bo'yicha FAT32 formatida formatlanadi. Bu ularga ilovalarni o'rnatish va ichki xotiradan ma'lumotlarni uzatish uchun asosiy to'siqdir. Uni engish uchun siz ext3 yoki ext4 bilan kartada bo'lim yaratishingiz kerak. Unga barcha fayl atributlari (shu jumladan egasi va kirish huquqlari) o'tkazilishi mumkin, shuning uchun har qanday dastur ichki xotiradan ishga tushirilgandek ishlashi mumkin.

Windows flesh-disklarda bir nechta bo'limlarni qanday yaratishni bilmaydi, lekin buning uchun siz Linuxni (hech bo'lmaganda virtual mashinada) yoki mantiqiy qismlarga ajratish bilan ishlash uchun ilg'or yordam dasturini - masalan, MiniTool Partition Wizard Free dasturini ishga tushirishingiz mumkin. Kartada ext3/ext4 bilan qo'shimcha birlamchi bo'limni topgach, Link2SD ilovasi va shunga o'xshashlar bitta FAT32 bo'limiga qaraganda ko'proq imkoniyatlarni taklif qiladi.

FAT32 ni tanlash foydasiga yana bir dalil ko'pincha uning jurnali yo'qligi bilan izohlanadi, bu esa tezroq yozish operatsiyalarini va NAND Flash xotira hujayralarida kamroq eskirishni anglatadi. Amalda, FAT32 dan foydalanish teskarisiga olib keladi va boshqa ko'plab muammolarni keltirib chiqaradi.

FAT32-dagi har qanday o'zgarish ikkita fayl jadvallari zanjiri joylashgan bir xil sektorlarni qayta yozishga olib kelishi sababli flesh-disklar va xotira kartalari tezda nobud bo'ladi. Men butun veb-sahifani saqladim va u yuz marta qayta yozildi - har bir flesh-diskga yana bir kichik GIF qo'shilishi bilan. Portativ dasturiy ta'minotni ishga tushirdingizmi? U vaqtinchalik fayllarni yaratadi va ularni ishlayotganda doimiy ravishda o'zgartiradi. Shuning uchun, NTFS-ni flesh-disklarda o'zining muvaffaqiyatsizlikka chidamli $ MFT jadvali bilan ishlatish ancha yaxshi. Kichik fayllar to'g'ridan-to'g'ri asosiy fayllar jadvalida saqlanishi mumkin va uning kengaytmalari va nusxalari flesh xotiraning turli sohalariga yoziladi. Bundan tashqari, NTFS indekslash qidiruvni tezroq qiladi.

MA'LUMOT

Aksariyat foydalanuvchilar duch keladigan yana bir muammo shundaki, FAT32 bo'limiga 4 GB dan katta fayl yozish mumkin emas. Buning sababi shundaki, FAT32 da fayl hajmi fayllarni taqsimlash jadvalida 32 bit bilan tavsiflanadi va 2 ^ 32 (aniqrog'i minus bitta) to'liq to'rtta gig. Ma'lum bo'lishicha, yangi sotib olingan flesh-diskga na oddiy sifatli film, na DVD tasvirini yozib bo'lmaydi.

Nusxalash katta fayllar Bu unchalik yomon emas: buni qilishga harakat qilganingizda, xato hech bo'lmaganda darhol ko'rinadi. Boshqa hollarda, FAT32 vaqtli bomba vazifasini bajaradi. Misol uchun, siz portativ dasturiy ta'minotni flesh-diskga ko'chirdingiz va dastlab siz uni muammosiz ishlatasiz. Uzoq vaqtdan so'ng, dasturlardan biri (masalan, buxgalteriya hisobi yoki elektron pochta), ma'lumotlar bazasi shishiradi va... shunchaki yangilanishni to'xtatadi. Faylni qayta yozish mumkin emas, chunki u 4 GB chegarasiga yetdi.

Kamroq tushunarli muammo shundaki, FAT32 da fayl yoki katalog yaratilish sanasi ikki soniya ichida belgilanishi mumkin. Bu vaqt belgilaridan foydalanadigan ko'plab kriptografik ilovalar uchun etarli emas. Sana atributining past aniqligi FAT32 xavfsizlik nuqtai nazaridan haqiqiy fayl tizimi hisoblanmasligining yana bir sababidir. Biroq, uning zaif tomonlari ham o'z maqsadlaringiz uchun ishlatilishi mumkin. Misol uchun, agar siz biron bir faylni NTFS bo'limidan FAT32 jildga nusxa ko'chirsangiz, ular barcha metama'lumotlardan, shuningdek, meros qilib olingan va maxsus o'rnatilgan ruxsatlardan tozalanadi. FAT ularni qo'llab-quvvatlamaydi.

exFAT

FAT12/16/32 dan farqli o'laroq, exFAT USB Flash va katta (≥ 32 GB) xotira kartalari uchun maxsus ishlab chiqilgan. Kengaytirilgan FAT FAT32 ning yuqorida aytib o'tilgan kamchiligini yo'q qiladi - har qanday o'zgarish bilan bir xil sektorlarni qayta yozish. 64-bitli tizim sifatida u bitta fayl hajmi bo'yicha deyarli muhim cheklovlarga ega emas. Nazariy jihatdan, uning uzunligi 2 ^ 64 bayt (16 EB) bo'lishi mumkin va bu o'lchamdagi kartalar tez orada paydo bo'lmaydi.

ExFAT o'rtasidagi yana bir asosiy farq uning kirishni boshqarish ro'yxatlarini (ACL) qo'llab-quvvatlashidir. Bu endi to'qsoninchi yillardagi oddiy narsa emas, lekin formatning yopiq tabiati exFATni amalga oshirishga to'sqinlik qiladi. ExFAT-ni qo'llab-quvvatlash to'liq va qonuniy ravishda faqat Windows (XP SP2 dan boshlab) va OS X (10.6.5 dan boshlab) da qo'llaniladi. Linux va *BSD-da u cheklovlar bilan qo'llab-quvvatlanadi yoki mutlaqo qonuniy emas. Microsoft exFAT-dan foydalanish uchun litsenziyalashni talab qiladi va bu sohada juda ko'p huquqiy qarama-qarshiliklar mavjud.

Btrfs

B-daraxtlarga asoslangan fayl tizimlarining yana bir taniqli vakili Btrfs deb ataladi. Ushbu FS 2007 yilda paydo bo'lgan va dastlab Oracle'da SSD va RAIDlar bilan ishlash uchun yaratilgan. Masalan, uni dinamik ravishda o'lchash mumkin: to'g'ridan-to'g'ri ishlaydigan tizimda yangi inodelarni yaratish yoki ularga bo'sh joy ajratmasdan hajmni kichik hajmlarga bo'lish.

Btrfs-da amalga oshirilgan nusxa ko'chirish va yozish mexanizmi va Device mapper yadro moduli bilan to'liq integratsiya virtual blokli qurilmalar orqali deyarli bir lahzada suratga olish imkonini beradi. Oldindan siqish (zlib yoki lzo) va deuplikatsiya asosiy operatsiyalarni tezlashtiradi, shu bilan birga flesh xotiraning ishlash muddatini uzaytiradi. Bu, ayniqsa, ma'lumotlar bazalari (2-4 marta siqilishga erishiladi) va kichik fayllar (ular tartibli katta bloklarda yozilgan va to'g'ridan-to'g'ri "barglarda" saqlanishi mumkin) bilan ishlashda seziladi.

Btrfs shuningdek, to'liq ro'yxatga olish rejimini (ma'lumotlar va metadata), ajratmasdan ovoz balandligini tekshirishni va boshqa ko'plab zamonaviy xususiyatlarni qo'llab-quvvatlaydi. Btrfs kodi GPL litsenziyasi ostida nashr etilgan. Ushbu fayl tizimi 4.3.1 yadro versiyasidan beri Linuxda barqaror sifatida qo'llab-quvvatlanadi.

Jurnallar

Deyarli barcha ko'p yoki kamroq zamonaviy fayl tizimlari (ext3/ext4, NTFS, HFSX, Btrfs va boshqalar) jurnallanganlarning umumiy guruhiga kiradi, chunki ular alohida jurnalda (jurnalda) kiritilgan o'zgarishlarni qayd qiladi va ular bilan tekshiriladi. disk operatsiyalari paytida muvaffaqiyatsizlikka uchragan hodisa. Shu bilan birga, ushbu fayl tizimlarining ro'yxatga olish granularligi va xatolarga chidamliligi farqlanadi.

Ext3 uchta ro'yxatga olish rejimini qo'llab-quvvatlaydi: bilan fikr-mulohaza, tashkil etilgan va to'liq jurnali. Birinchi rejim faqat umumiy o'zgarishlarni (metadata) qayd etishni o'z ichiga oladi, ular ma'lumotlarning o'zida o'zgarishlarga nisbatan asinxron tarzda amalga oshiriladi. Ikkinchi rejimda bir xil metama'lumotlarni yozib olish amalga oshiriladi, ammo har qanday o'zgarishlardan oldin. Uchinchi rejim to'liq ro'yxatga olish bilan tengdir (meta-ma'lumotlarda ham, fayllarning o'zida ham o'zgarishlar).

Faqat oxirgi variant ma'lumotlar yaxlitligini ta'minlaydi. Qolgan ikkitasi faqat skanerlash paytida xatolarni aniqlashni tezlashtiradi va fayllar tarkibini emas, balki fayl tizimining o'zi yaxlitligini tiklashni kafolatlaydi.

NTFS-da jurnal yozish ext3-dagi ikkinchi ro'yxatga olish rejimiga o'xshaydi. Jurnalda faqat metama'lumotlardagi o'zgarishlar qayd etiladi va xatolik yuz berganda ma'lumotlarning o'zi yo'qolishi mumkin. NTFS-dagi ushbu jurnalni yozish usuli maksimal ishonchlilikka erishish yo'li sifatida emas, balki faqat ishlash va xatolarga chidamlilik o'rtasidagi kelishuv sifatida mo'ljallangan edi. Shuning uchun to'liq jurnalli tizimlar bilan ishlashga odatlangan odamlar NTFS psevdojournaling deb hisoblashadi.

NTFS-da qo'llaniladigan yondashuv qaysidir ma'noda ext3-dagi standartdan ham yaxshiroq. NTFS qo'shimcha ravishda oldindan kechiktirilgan disk operatsiyalari bajarilishini ta'minlash uchun vaqti-vaqti bilan nazorat nuqtalarini yaratadi. Tekshirish punktlarining \Tizim hajmi haqida ma'lumot\-dagi tiklash nuqtalari bilan hech qanday aloqasi yo'q. Bu faqat xizmat jurnali yozuvlari.

Amaliyot shuni ko'rsatadiki, bunday qisman NTFS jurnali ko'p hollarda muammosiz ishlash uchun etarli. Axir, to'satdan elektr uzilishi bilan ham, disk qurilmalari bir zumda quvvatni yo'qotmaydi. Drayvlardagi quvvat manbai va ko'p sonli kondensatorlarning o'zlari joriy yozish jarayonini yakunlash uchun etarli bo'lgan minimal energiya miqdorini ta'minlaydi. Zamonaviy SSD-lar bilan tezligi va samaradorligi bilan bir xil energiya odatda kutilayotgan operatsiyalarni bajarish uchun etarli. To'liq jurnalga o'tishga urinish ko'pchilik operatsiyalar tezligini sezilarli darajada pasaytiradi.

Windows-da uchinchi tomon fayllarini ulash

Fayl tizimlaridan foydalanish ularning OS darajasida qo'llab-quvvatlanishi bilan cheklangan. Masalan, Windows ext2/3/4 va HFS+ ni tushunmaydi, lekin ba'zida ulardan foydalanish kerak bo'ladi. Bu tegishli drayverni qo'shish orqali amalga oshirilishi mumkin.

OGOHLANTIRISH

Ext4 uchun qisman qo'llab-quvvatlanadigan ext2/3 bo'limlarini o'qish va yozish uchun ochiq drayver. Eng so'nggi versiya 16 TB gacha bo'lgan kengaytmalar va bo'limlarni qo'llab-quvvatlaydi. LVM, kirishni boshqarish ro'yxatlari va kengaytirilgan atributlar qo'llab-quvvatlanmaydi.

uchun bepul plagin mavjud Umumiy qo'mondon. Ext2/3/4 bo'limlarini o'qishni qo'llab-quvvatlaydi.

coLinux Linux yadrosining ochiq va bepul portidir. 32-bitli drayver bilan birgalikda u Linuxni ishga tushirish imkonini beradi Windows muhiti 2000 yildan 7 yilgacha virtualizatsiya texnologiyalaridan foydalanmasdan. Faqat 32-bitli versiyalarni qo'llab-quvvatlaydi. 64-bitli modifikatsiyani ishlab chiqish bekor qilindi. coLinux, boshqa narsalar qatori, dan tashkil qilish imkonini beradi Windows-ga kirish ext2/3/4 bo'limlariga. Loyihani qo‘llab-quvvatlash 2014-yilda to‘xtatilgan edi.

Windows 10 allaqachon ma'lum bir tizim uchun o'rnatilgan yordamga ega bo'lishi mumkin Linux fayli tizimlar, u shunchaki yashirin. Bu fikrlar yadro darajasidagi drayveri Lxcore.sys va Svchost.exe jarayoni tomonidan kutubxona sifatida yuklangan LxssManager xizmati tomonidan taklif qilinadi. Bu haqda ko'proq ma'lumot olish uchun Aleks Ioneskuning Black Hat 2016 da bergan "Windows 10 ichida yashirin Linux yadrosi" hisobotiga qarang.

Windows uchun ExtFS bu Paragon tomonidan ishlab chiqarilgan pullik drayverdir. U Windows 7 dan 10 gacha ishlaydi va ext2/3/4 jildlariga o'qish/yozish ruxsatini qo'llab-quvvatlaydi. Windows-da ext4-ni deyarli to'liq qo'llab-quvvatlaydi.

Windows 10 uchun HFS+ - bu Paragon Software tomonidan ishlab chiqarilgan yana bir xususiy haydovchi. Nomiga qaramay, u hamma narsada ishlaydi Windows versiyalari XP bilan boshlanadi. Har qanday tartibli (MBR/GPT) disklardagi HFS+/HFSX fayl tizimlariga toʻliq kirishni taʼminlaydi.

WinBtrfs - bu Windows uchun Btrfs drayverining dastlabki ishlanmasi. Allaqachon 0.6 versiyasida u Btrfs jildlariga o'qish va yozishni qo'llab-quvvatlaydi. U qattiq va ramziy havolalarni boshqarishi mumkin, muqobil ma'lumotlar oqimlarini, ACL'larni, ikki turdagi siqishni va asinxron o'qish / yozish rejimini qo'llab-quvvatlaydi. WinBtrfs ushbu fayl tizimini saqlash uchun mkfs.btrfs, btrfs-balance va boshqa yordamchi dasturlardan qanday foydalanishni bilmasa-da.

Fayl tizimlarining imkoniyatlari va cheklovlari: xulosa jadvali

Ertami-kechmi, yangi kompyuter foydalanuvchisi fayl tizimi (FS) kabi tushunchaga duch keladi. Qoida tariqasida, ushbu atama bilan birinchi tanishish saqlash muhitini formatlashda sodir bo'ladi: mantiqiy drayvlar va ulangan media (flesh-disklar, xotira kartalari, tashqi qattiq disk).

Formatlashdan oldin Windows operatsion tizimi ommaviy axborot vositalarida fayl tizimining turini, klaster hajmini va formatlash usulini (tez yoki to'liq) tanlashni taklif qiladi. Keling, fayl tizimi nima ekanligini va u nima uchun kerakligini aniqlaylik?

Barcha ma'lumotlar ommaviy axborot vositalarida ma'lum bir tartibda joylashishi kerak bo'lgan shaklda qayd etiladi, aks holda operatsion tizim va dasturlar ma'lumotlar bilan ishlay olmaydi. Ushbu tartib fayl tizimi tomonidan ma'lum algoritmlar va fayllarni ommaviy axborot vositalariga joylashtirish qoidalaridan foydalangan holda tashkil etiladi.

Dasturga diskda saqlangan fayl kerak bo'lganda, u qanday va qayerda saqlanishini bilishi shart emas. Dasturdan talab qilinadigan narsa bu ma'lumotlarni fayl tizimiga o'tkazish uchun fayl nomini, uning hajmini va atributlarini bilishdir, bu esa kirishni ta'minlaydi. kerakli fayl. Xuddi shu narsa tashuvchiga ma'lumot yozishda sodir bo'ladi: dastur fayl haqidagi ma'lumotlarni (nomi, o'lchami, atributlari) fayl tizimiga o'tkazadi, bu esa uni o'ziga xos qoidalarga muvofiq saqlaydi.

Yaxshiroq tushunish uchun kutubxonachi mijozga uning nomiga qarab kitob berishini tasavvur qiling. Yoki teskari tartibda: mijoz o'qigan kitobini kutubxonachiga qaytaradi, u uni yana saqlashga joylashtiradi. Mijoz kitob qayerda va qanday saqlanishini bilishi shart emas, bu korxona xodimining zimmasida. Kutubxonachi kutubxonani kataloglash qoidalarini biladi va ushbu qoidalarga muvofiq nashrni qidiradi yoki uni qayta joylashtiradi, ya'ni. rasmiy funktsiyalarini bajaradi. IN bu misolda kutubxona - saqlash vositasi, kutubxonachi - fayl tizimi, mijoz - dastur.

Fayl tizimining asosiy funktsiyalari

Fayl tizimining asosiy funktsiyalari:

• fayllar ko'rinishidagi ma'lumotlar tashuvchisiga joylashtirish va tashkil etish;
• saqlash muhitida ma'lumotlarning maksimal qo'llab-quvvatlanadigan hajmini aniqlash;
• fayllarni yaratish, o'qish va o'chirish;
• fayl atributlarini belgilash va o'zgartirish (hajmi, yaratish va o'zgartirish vaqti, fayl egasi va yaratuvchisi, faqat o'qish uchun mo'ljallangan, yashirin fayl, vaqtinchalik fayl, arxivlangan, bajariladigan, fayl nomining maksimal uzunligi va boshqalar);
• fayl tuzilishini aniqlash;
• fayllarni mantiqiy tashkil qilish uchun katalog tashkil etish;
• tizim ishlamay qolganda faylni himoya qilish;
• fayllarni ruxsatsiz kirishdan himoya qilish va ularning mazmunini o'zgartirish.

Qattiq diskda yoki boshqa har qanday vositada yozilgan ma'lumotlar u erda klaster tashkiloti asosida joylashtiriladi. Klaster - bu butun fayl yoki uning bir qismi mos keladigan ma'lum o'lchamdagi hujayraning bir turi.

Agar fayl klaster o'lchamiga ega bo'lsa, u faqat bitta klasterni egallaydi. Agar fayl hajmi hujayra hajmidan oshsa, u bir nechta klaster kataklariga joylashtiriladi. Bundan tashqari, erkin klasterlar bir-birining yonida joylashmasligi mumkin, lekin diskning jismoniy yuzasiga tarqalishi mumkin. Ushbu tizim fayllarni saqlashda bo'sh joydan eng samarali foydalanish imkonini beradi. Fayl tizimining vazifasi faylni bepul klasterlarga yozishda optimal tarzda tarqatish, shuningdek, o'qish paytida uni yig'ish va dastur yoki operatsion tizimga berishdir.

Fayl tizimlarining turlari

Kompyuterlar, saqlash vositalari va operatsion tizimlar evolyutsiyasi jarayonida ko'p sonli fayl tizimlari paydo bo'ldi va ketdi. Bunday evolyutsion tanlov jarayonida bugungi kunda fayl tizimlarining quyidagi turlari asosan qattiq disklar va tashqi xotira qurilmalari (flesh-disklar, xotira kartalari, tashqi qattiq disklar, kompakt disklar) bilan ishlash uchun ishlatiladi:

1. FAT32
2. ISO9660

Oxirgi ikkita tizim kompakt disklar bilan ishlash uchun mo'ljallangan. Ext3 va Ex4 fayl tizimlari bilan ishlaydi operatsion tizimlar yoqilgan Linuxga asoslangan. NFS Plus - bu Apple kompyuterlarida ishlatiladigan OS X operatsion tizimlari uchun fayl tizimi.

Eng keng tarqalganlari fayldir NTFS tizimlari va FAT32 va bu ajablanarli emas, chunki. ular dunyodagi kompyuterlarning aksariyat qismini boshqaradigan Windows operatsion tizimlari uchun mo'ljallangan.

Endi FAT32 ma'lumotlar xavfsizligi va himoyasida ishonchliligi tufayli yanada rivojlangan NTFS tizimi bilan faol ravishda almashtirilmoqda. Buning ustiga oxirgi versiyalari Agar qattiq disk bo'limi FAT32 formatida formatlangan bo'lsa, Windows operatsion tizimi o'zini o'rnatishga ruxsat bermaydi. O'rnatuvchi sizdan bo'limni NTFS formatida formatlashingizni so'raydi.

NTFS fayl tizimi yuzlab terabayt hajmli va bitta fayl hajmi 16 terabaytgacha bo'lgan disklarni qo'llab-quvvatlaydi.

FAT32 fayl tizimi 8 terabaytgacha bo'lgan disklarni va 4 Gb gacha bo'lgan bitta fayl hajmini qo'llab-quvvatlaydi. Ko'pincha, bu FS flesh-disklar va xotira kartalarida qo'llaniladi. Ular FAT32 da formatlashadi tashqi drayvlar zavodda.

Biroq, 4 GB fayl hajmini cheklash bugungi kunda allaqachon katta kamchilikdir, chunki... Yuqori sifatli videoni tarqatish tufayli filmning fayl hajmi ushbu chegaradan oshib ketadi va uni ommaviy axborot vositalarida yozib olish mumkin bo'lmaydi.

OT komponentlaridan biri fayl tizimi - tizim va foydalanuvchi ma'lumotlarining asosiy xotirasi. Barcha zamonaviy operatsion tizimlar bir yoki bir nechta fayl tizimlari bilan ishlaydi, masalan, FAT (Fayllarni taqsimlash jadvali), NTFS (NT fayl tizimi), HPFS (yuqori samarali fayl tizimi), NFS (tarmoq fayl tizimi), AFS (Andrew fayl tizimi). , Internet fayl tizimi.

Fayl tizimi operatsion tizimning bir qismi bo'lib, uning maqsadi foydalanuvchini taqdim etishdir foydalanuvchilar uchun qulay interfeys saqlangan ma'lumotlar bilan ishlashda tashqi xotira, va taqdim eting almashish bir nechta foydalanuvchilar va jarayonlar tomonidan fayllar.

Keng ma'noda "fayl tizimi" tushunchasi quyidagilarni o'z ichiga oladi:

Diskdagi barcha fayllar to'plami;

Fayllarni boshqarish uchun foydalaniladigan ma'lumotlar tuzilmalari to'plami, masalan, fayl kataloglari, fayl deskriptorlari, bo'sh va foydalanilgan disk maydonini taqsimlash jadvallari;

Fayllarni boshqarishni amalga oshiradigan tizimli dasturiy vositalar to'plami, xususan: fayllarni yaratish, yo'q qilish, o'qish, yozish, nomlash, qidirish va boshqa operatsiyalar.

Fayl tizimi odatda kompyuterni yoqgandan so'ng operatsion tizimni yuklashda ham, ish paytida ham qo'llaniladi. Fayl tizimi quyidagi asosiy funktsiyalarni bajaradi:

Aniqlaydi mumkin bo'lgan usullar ommaviy axborot vositalarida fayllar va fayl tuzilishini tartibga solish;

Fayl tarkibiga kirish usullarini amalga oshiradi va fayllar va fayl tuzilishi bilan ishlash vositalarini taqdim etadi. Bunday holda, ma'lumotlarga kirish fayl tizimi tomonidan nom bo'yicha ham, manzil bo'yicha ham (sektor soni, sirt va ommaviy axborot vositalarining treklari) tashkil etilishi mumkin;

Saqlash vositalaridagi bo'sh joyni kuzatadi.

Ilova dasturi faylga kirganda, u ma'lum bir fayldagi ma'lumotlar qanday joylashganligi va u qanday turdagi jismoniy tashuvchilarda (CD, qattiq disk yoki flesh-xotira bloki) saqlanganligini bilmaydi. Dastur faqat fayl nomini, uning hajmini va atributlarini biladi. U ushbu ma'lumotlarni fayl tizimi drayveridan oladi. Bu faylning jismoniy muhitda (masalan, qattiq diskda) qayerda va qanday yozilishini aniqlaydigan fayl tizimi.

Operatsion tizim nuqtai nazaridan, butun disk hajmi 512 bayt yoki undan kattaroq bo'lgan klasterlar (xotira maydonlari) to'plamidir. Fayl tizimi drayverlari klasterlarni fayllar va kataloglarga (aslida ushbu katalogdagi fayllar ro'yxatini o'z ichiga olgan fayllar) tashkil qiladi. Xuddi shu drayverlar qaysi klasterlar hozirda foydalanilayotgani, qaysi biri bepul va qaysi biri noto'g'ri deb belgilanganligini kuzatib boradi. Disklarda ma'lumotlar qanday saqlanishini va OS ularga qanday kirishni ta'minlashini aniq tushunish uchun hech bo'lmaganda umumiy ma'noda diskning mantiqiy tuzilishini tushunish kerak.

3.1.5 Diskning mantiqiy tuzilishi

Kompyuter ma'lumotni saqlashi, o'qishi va yozishi uchun birinchi navbatda qattiq disk qismlarga bo'linishi kerak. Unda tegishli dasturlar yordamida bo'limlar yaratiladi - bu "qattiq diskni qismlarga ajratish" deb ataladi. Ushbu bo'linmasdan, operatsion tizimni qattiq diskka o'rnatish mumkin bo'lmaydi (garchi Windows XP va 2000 bo'linmagan diskda o'rnatilishi mumkin bo'lsa-da, ular o'rnatish jarayonida bu qismlarni o'zlari bajaradilar).

Qattiq disk bir nechta bo'limlarga bo'linishi mumkin, ularning har biri mustaqil ravishda qo'llaniladi. Bu nima uchun? Bitta diskda turli bo'limlarda joylashgan bir nechta turli xil operatsion tizimlar bo'lishi mumkin. Har qanday OT uchun ajratilgan bo'limning ichki tuzilishi ushbu operatsion tizim tomonidan to'liq aniqlanadi.

Bundan tashqari, diskni qismlarga ajratishning boshqa sabablari ham bor, masalan:

MS DOS dan katta hajmli disklardan foydalanish imkoniyati
32 MB;

Agar disk shikastlangan bo'lsa, faqat diskdagi ma'lumotlar yo'qoladi;

Diskni qayta tashkil etish va chiqarish kichik o'lcham kattasiga qaraganda osonroq va tezroq;

Har bir foydalanuvchi o'z mantiqiy drayverini tayinlashi mumkin.

Diskni foydalanishga tayyorlash operatsiyasi deyiladi formatlash, yoki ishga tushirish. Barcha mavjud disk maydoni tomonlarga, treklarga va sektorlarga bo'linadi, treklar va tomonlar noldan boshlanadi va sektorlar birdan boshlanadi. Disk yoki disklar to'plamidan bir xil masofada joylashgan treklar to'plami silindr deb ataladi. Shunday qilib, sektorning jismoniy manzili quyidagi koordinatalar bilan aniqlanadi: trek raqami (silindr - C), disk tomoni raqami (bosh - H), sektor raqami - R, ya'ni. CHR.

Qattiq diskning birinchi sektori (C=0, H=0, R=1) asosiy yuklash yozuvini o'z ichiga oladi – Ustoz Yuklash yozuvi . Ushbu yozuv butun sektorni egallamaydi, faqat uning boshlang'ich qismini egallaydi. Master Boot Record - bu tizim bo'lmagan yuklash dasturi.

Birinchisining oxirida qattiq sektor diskda disk bo'limlari jadvali mavjud - Bo'lim jadvali. Ushbu jadval maksimal to'rtta bo'limni tavsiflovchi to'rt qatorni o'z ichiga oladi. Jadvaldagi har bir satr bitta bo'limni tavsiflaydi:

1) faol bo'lim yoki yo'q;

2) bo'lim boshiga mos keladigan sektor raqami;

3) bo'lim oxiriga to'g'ri keladigan sektor raqami;

4) sektorlar bo'yicha bo'lim hajmi;

5) operatsion tizim kodi, ya'ni. Ushbu bo'lim qaysi operatsion tizimga tegishli?

Agar bo'lim operatsion tizimni yuklash dasturini o'z ichiga olsa, faol deb nomlanadi. Bo'lim elementidagi birinchi bayt bo'lim faoliyati bayrog'i (0 - faol emas, 128 (80H) - faol). U bo'limning tizimli (yuklanadigan) ekanligini va kompyuter ishga tushganda operatsion tizimni undan yuklash kerakligini aniqlash uchun ishlatiladi. Faqat bitta bo'lim faol bo'lishi mumkin. Yuklash menejerlari deb ataladigan kichik dasturlar diskning birinchi sektorlarida joylashgan bo'lishi mumkin. Ular interaktiv tarzda foydalanuvchidan qaysi bo'limdan yuklashni so'raydi va bo'lim faolligi bayroqlarini mos ravishda moslashtiradi. Bo'limlar jadvali to'rt qatorga ega bo'lganligi sababli, diskda to'rttagacha turli xil operatsion tizimlar bo'lishi mumkin, shuning uchun diskda turli xil operatsion tizimlarga tegishli bir nechta asosiy bo'limlar bo'lishi mumkin.

Ikkisi DOSga, biri UNIX ga tegishli bo'lgan uchta bo'limdan iborat qattiq diskning mantiqiy tuzilishiga misol 3.2a-rasmda keltirilgan.

Har bir faol bo'lim o'ziga xos xususiyatga ega yuklash kirish– ushbu OTni yuklaydigan dastur.

Amalda, disk ko'pincha ikkita bo'limga bo'linadi. Bo'limlarning o'lchamlari, ular faol deb e'lon qilinganmi yoki yo'qmi, foydalanuvchi qattiq diskni foydalanishga tayyorlash jarayonida o'rnatadi. Bu yordamida amalga oshiriladi maxsus dasturlar. DOS da bu dastur FDISK, Windows-XX versiyalarida Diskadministrator deb ataladi.

DOS da asosiy bo'lim hisoblanadi Birlamchi bo'lim, bu operatsion tizim yuklagichi va OTning o'zini o'z ichiga olgan bo'lim. Shunday qilib, asosiy bo'lim faol bo'lim bo'lib, C: nomli mantiqiy disk sifatida ishlatiladi.

WINDOWS operatsion tizimi (ya'ni WINDOWS 2000) terminologiyani o'zgartirdi: faol bo'lim tizim bo'limi deb ataladi va yuklash bo'limi mantiqiy disk bo'lib, u o'z ichiga oladi. tizim fayllari WINDOWS. Yuklash mantiqiy drayveri bir xil bo'lishi mumkin tizim bo'limi, lekin bir xil qattiq diskning boshqa qismida yoki boshqa qattiq diskda bo'lishi mumkin.

Kengaytirilgan bo'lim Kengaytirilgan bo'lim nomlari D: dan Z: gacha bo'lgan bir nechta mantiqiy disklarga bo'linishi mumkin.

3.2b-rasmda qattiq diskning mantiqiy tuzilishi ko'rsatilgan, unda faqat ikkita bo'lim va to'rtta mantiqiy disk mavjud.

Windows oilasining fayl tizimlari.

Fayl tizimi ma'lumotlarni jismoniy tashuvchilarda saqlash tamoyillarini belgilaydi. Masalan, fayl tizimi fayl ma'lumotlarini qanday saqlash kerakligini, fayl haqida qanday ma'lumotlarni (masalan, nom, yaratilgan sana va boshqalar) va qanday saqlash kerakligini belgilaydi. Ma'lumotlarni saqlash formati fayl tizimining asosiy xususiyatlarini aniqlaydi.

Fayl tizimlarining xususiyatlarini ko'rib chiqishda klaster tushunchasi muhim tushunchadir. Klaster- bu ommaviy axborot vositalarida joylashtirilgan ma'lumotlarning minimal blokidir. Fayl tizimi ko'proq uchun klasterlardan foydalanadi samarali boshqaruv disk maydoni. Klaster o'lchami har doim disk sektori o'lchamiga ko'paytiriladi. Katta klaster o'lchamlarining mumkin bo'lgan kamchiliklari kamroq samarali foydalanishdir disk maydoni, chunki bitta fayl va katalog ma'lumotlariga har doim klasterlarning butun soni ajratiladi. Misol uchun, agar klaster hajmi 32 KB bo'lsa, u holda 100 baytli fayl diskda 32 KB ni egallaydi.

Hozirgi vaqtda bir-biridan maqsadli foydalanish (masalan, faqat ma'lum turdagi ommaviy axborot vositalariga mo'ljallangan) va turli xarakteristikalari bilan farq qiluvchi juda ko'p fayl tizimlari mavjud. Quyidagi fayl tizimlari Windows XP va Windows Server 2003 da qo'llab-quvvatlanadi:

• FAT(Fayllarni taqsimlash jadvali) MS-DOS uchun ishlab chiqilgan fayl tizimi boʻlib, Windows 3.x va 9x uchun asosiy hisoblanadi. Windows XP va Windows Server 2003 FATning uchta turini qo'llab-quvvatlaydi: FAT12, FAT16 va FAT32. Birinchi ikkitasi eski Microsoft operatsion tizimlari bilan moslikni ta'minlaydi. Bundan tashqari, FAT12 floppi disklarda ma'lumotlarni saqlash formati sifatida ishlatiladi. FAT 32 - bu Windows 95 OSR2, Windows 98 va Windows Millenium tizimlarida qo'llaniladigan FATning o'zgartirilgan versiyasi.
• NTFS(Windows NT fayl tizimi) - Windows NT uchun maxsus ishlab chiqilgan va Windows 2000, Windows XP, Windows 2003 tomonidan meros qilib olingan fayl tizimi.
  CDFS(Compact Disk File System) - CD fayl tizimi.
  UDF(Universal Disk formati) zamonaviy magnit-optik drayvlar va birinchi navbatda, DVD texnologiyasi tomonidan qo'llaniladigan universal disk formatidir.

Har bir tizim o'zining foydali xususiyatlariga ega, ammo tizimlarni himoya qilish va tekshirish imkoniyatlari har xil. Fayl tizimini tanlashga quyidagi omillar ta'sir qiladi: kompyuterdan foydalanish maqsadi, apparat platformasi, qattiq disklar soni va ularning sig'imi, xavfsizlik talablari, tizimda qo'llaniladigan ilovalar.

FAT12 va FAT16 fayl tizimlari.

Fayl tizimi FAT(Fayllarni taqsimlash jadvali) o'z nomini ma'lumotlarni tashkil etish usuli nomiga - fayllarni taqsimlash jadvaliga muvofiq oldi. FAT (yoki FAT16) dastlab kichik drayvlar va oddiy katalog tuzilmalariga qaratilgan edi. Keyin u bilan ishlash yaxshilandi katta disklar va kuchli shaxsiy kompyuterlar.

Windows XP va Windows Server 2003 uchta sababga ko'ra FAT fayl tizimini qo'llab-quvvatlaydi:

• Windowsning oldingi versiyalaridan operatsion tizimni yangilash imkoniyatiga ega bo'lish;
• bir nechta yuklash opsiyalari bilan boshqa operatsion tizimlar bilan muvofiqligi uchun;
• floppi disk formati kabi.

Har bir FAT versiyasi nomi diskdagi klasterlarni aniqlash uchun ishlatiladigan bit chuqurligini ko'rsatadigan raqamni o'z ichiga oladi. FAT12-dagi 12-bitli klaster identifikatori disk bo'limi hajmini 212 (4096) klaster bilan cheklaydi. Windows 512 baytdan 8 KB gacha bo'lgan o'lchamdagi klasterlardan foydalanadi, shuning uchun FAT12 hajmining hajmi 32 MB bilan cheklangan. Shuning uchun Windows FAT12 dan 5,25 va 3,5 dyuymli floppi disklar uchun format sifatida foydalanadi, 1,44 MB gacha ma'lumotlarni saqlashga qodir.

FAT16 - 16-bitli klaster identifikatorlari tufayli - 216 (65 536) tagacha klasterga murojaat qilishi mumkin. Windows-da FAT16 klasterining hajmi 512 baytdan 64 KB gacha, shuning uchun FAT16 hajmi 4 GB bilan cheklangan. Windows tomonidan ishlatiladigan klasterlarning hajmi tovush hajmiga bog'liq.

FAT16 da standart klaster o'lchamlari (Windowsda)

FAT fayl tizimi ma'lumotlarni himoya qilish xususiyatlarini ta'minlamaydi va avtomatik tiklash. Shuning uchun u faqat kompyuterdagi muqobil tizim MS-DOS yoki Windows 95/98 bo'lsa, shuningdek, floppi disklarda ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi. Aks holda, FAT dan foydalanish tavsiya etilmaydi.

Fayl tizimi FAT32.

FAT ning o'zgartirilgan versiyasi - FAT32- FAT16-dan kattaroq bo'limlarni yaratish va kichikroq klasterlardan foydalanish imkonini beradi, bu esa disk maydonidan yanada samarali foydalanishga olib keladi. FAT32 birinchi marta Windows 95 OSR2 da paydo bo'ldi. U Windows 98 va Windows Millenium-da ham qo'llab-quvvatlanadi.

FAT32 32-bitli klaster identifikatorlaridan foydalanadi, lekin eng muhim 4 bitni saqlaydi, shuning uchun samarali klaster identifikatori hajmi 28 bit. FAT32 klasterlarining maksimal hajmi 32 KB bo'lganligi sababli, FAT32 nazariy jihatdan 8 terabayt hajmni ishlay oladi. Biroq, Windows XP/Windows 2003 da FAT32 ilovasi 32 Gb dan katta hajmlarni yaratishga imkon bermaydi, biroq OS har qanday hajmdagi mavjud FAT32 jildlaridan foydalanishi mumkin.

FAT32 jildlarida klaster hajmi (standart)

Klasterlarning maksimal soniga qo'shimcha ravishda, FAT32 ning FAT12 va FAT16 ga nisbatan afzalligi quyidagilardan iborat:

• FAT32 ildiz katalogining saqlash joyi oldindan belgilangan hajm maydoni bilan cheklanmaydi, shuning uchun uning hajmi cheklanmaydi;
• Kattaroq ishonchlilik uchun FAT32 yuklash sektorining ikkinchi nusxasini saqlaydi.

NTFS fayl tizimi.

NTFS fayl tizimi Windows NT uchun maxsus ishlab chiqilgan va Windowsning keyingi versiyalarida takomillashtirilgan eng ishonchli fayl tizimidir.

NTFS 64 bitli klaster indekslaridan foydalanadi. Bu NTFS-ga 1B ekzabayt (1B milliard GB) gacha bo'lgan hajmlarga murojaat qilish imkonini beradi. Biroq, Windows XP NTFS hajmlarining hajmini 32-bitli klasterlar, ya'ni 128 TBgacha (64 KB klasterlardan foydalangan holda) hal qilish mumkin bo'lgan qiymatlar bilan cheklaydi.

NTFS hajmlaridagi klaster hajmi:

NTFS ning eng muhim xususiyatlaridan biri bu tiklanish qobiliyati. Agar tizim kutilmaganda ishdan chiqsa, FAT hajmidagi papka va fayl tuzilishi haqidagi ma'lumotlar yo'qolishi mumkin. NTFS barcha kiritilgan o'zgarishlarni qayd qiladi. Bu hajm tuzilishidagi ma'lumotlarni yo'q qilishdan qochadi (Biroq, ba'zi hollarda fayl ma'lumotlari yo'qolishi mumkin). Fayl va papkalarni shifrlash va ularga kirishni cheklash qobiliyati tufayli NTFS fayl tizimidan foydalanish kompyuteringiz xavfsizligini oshiradi.

NTFS FAT bilan solishtirganda bir qator qo'shimcha funktsiyalarni qo'llab-quvvatlaydi. Ularning asosiylari quyida keltirilgan:

• fayllar va kataloglarni himoya qilish
• faylni siqish
• ko'p tarmoqli fayllarni qo'llab-quvvatlash
• havolani kuzatish
• disk kvotalari
• shifrlash
• qayta ishlash nuqtalari
• ulanish nuqtalari
• soya nusxalari