Файловая система это системная программа

Разбираемся что такое FAT32 и NTFS, и в каких случаях они используются

Каждый пользователь, форматируя флешку или накопитель замечал строку «файловая система» с возможностью выбора одного из предложенных вариантов. Современные системы самостоятельно определяют тип накопителя и выбирают оптимальный вариант. Но в некоторых случаях эти настройки приходится вносить вручную.

Чем отличаются файловые системы и для чего они нужны разберем в этой статье.

Что такое ФС?

Файловая система – это инструмент, позволяющий операционной системе и программам обращаться к нужным файлам и работать с ними. При этом программы оперируют только названием файла, его размером и датой созданий. Все остальные функции по поиску необходимого файла в хранилище и работе с ним берет на себя файловая система накопителя.

Файловая система Windows 10 — Основные понятия. Урок для начинающих пользователей.

Основные функции файловой системы:

• Фрагментация файлов и их распределение на носителе.
• Поиск файла при запросе программ.
• Участие в создании, чтении и удалении файлов.
• Работа с атрибутами файлов: изменение названия, размера, времени последнего изменения, доступ к файлу и многое другое.
• Каталогизация и организация файлов.
• Защита файлов от несанкционированного доступа и сбоев системы.
• Определение права доступа к файлам.
• Восстановление информации в случае сбоев.

Таким образом, файловая система устанавливает правила эксплуатации и организацию данных на накопителе, и тем самым экономит ресурсы операционной системы и рабочих программ. К тому же наличие файловой системы позволяет использовать накопитель на разных компьютерах без каких-либо предварительных настроек и оптимизации.

Файловых систем довольно много. Но рядовым пользователям с операционной системой Windows на десктопном ПК знакомы только две. О них и поговорим подробнее.

FAT32

FAT – одна из старейших файловых систем, которая была разработана еще в 1977 году программистами компании Microsoft для гибких дисков.

За период эксплуатации выпускалось несколько версий, которые отличались от предыдущих объемами томов и файлов, которыми способны оперировать.

Современная версия FAT32 вышла в 1995 году. Она может работать с томами размером до 32 ГБ и файлами размером до 4 ГБ. При этом система не работает с накопителями объемом более 8 Тб. Поэтому сегодня FAT32 используется в основном только на флешках, картах памяти фотоаппаратов и музыкальных плееров.

Структура накопителя с FAT32 имеет три области:

• Служебный сектор, который зарезервирован системой.
• Таблица указателей для поиска файлов.
• Область записи данных.

Благодаря отсутствию шифрования, современных систем защиты информации и журнала данных, накопители с файловой системой FAT32 могут работать быстрее, но только с единичными файлами. Работа с массивом небольших файлов может затянуться надолго. Причиной является иерархическая структура, которая подразумевает многоуровневый доступ к файлам, в отличие от бинарного дерева, где доступ к файлам открывается напрямую, независимо от других.

Пишем файловую систему | Системное программирование С++

Однако несмотря на очевидные недостатки, система все еще востребована, и даже предоставляет некоторые преимущества:

• Накопители меньше изнашиваются, благодаря отсутствию журнала.
• Флешки с FAT32 распространены в рабочей среде. На них удобно переносить документы, фотографии, небольшие видеоролики, презентации.
• Флешки с FAT32 используются в качестве установочных.

NTFS

NTFS, или новая технология файловой системы была создана, чтоб устранить недостатки FAT32.

Структура системы хранения данных имеет вид бинарного дерева. В отличие от иерархической, как у FAT32, доступ к информации осуществляется по запросу, а поиск ведется по названию файла. При этом система имеет каталог, отсортированный по названиям. Массив делится на 2 части и отсекается та, в которой данного файла не будет, оставшаяся часть также делиться на 2, и так далее до тех пор, пока не будет найден нужный файл.

Особенности файловой системы NTFS:

• Имена файлов размером до 255 символов.
• Журналирование – действия с файлами выполняются полностью, или не совершается вовсе. Например, если во время копирования файлов отключается питание, то при включении по журналу система проверит, какие файлы были скопированы полностью, а результаты незавершенных процессов удаляются.
• Использование шифрования для защиты данных.

В отличие от предыдущей файловой системы, NTFS может работать с томами объемом 8 ПБ (1 петабайт – 1015 байт), и оперировать более чем 4 миллиардами файлов.

Таким образом NTFS – современное решение для пользовательского сегмента, позволяющее работать с твердотельными накопителями и жесткими дисками большого объема, имеющими несколько разделов.

Какие еще бывают файловые системы?

На мобильных устройствах с ОС Android используется файловая система ext2/ext4, но только в установленном накопителе. Съемные карты памяти работают на системе FAT32.

Файловая система exFAT – модификация FAT32, отличающаяся возможностью работы с файлами размером более 4 ГБ и имеющая более динамичную систему поиска. Ее использование ограничено лицензионным соглашением.

ReFS – новейшая разработка Microsoft для ОС Windows 8 и Windows 10 Enterprise и Pro для рабочих станций. Возможность создания тома ReFS удалена в Windows 10 Fall Creators Update 2017. Файловая система ReFS отличается высокой степенью надежности хранения файлов и легким их восстановлением в случае сбоя.

ZFS – файловая система, разработанная для систем хранения данных. Главная ее черта – отказоустойчивость. Данные с которыми ведется работа копируются в служебный сектор. Его объем должен быть равен области хранения.

Компания Apple использует собственные файловые системы HFS+ и Apple Xsan.

В дистрибутивах Linux, в зависимости от назначения устройства, используется около десятка файловых систем. Самые распространенные в пользовательском сегменте: Ext2, Ext3, Ext4.

• Все посты
• KVM-оборудование (equipment) (2)
• Powerline-адаптеры (2)
• Безопасность (security) (4)
• Беспроводные адаптеры (4)
• Блоки питания (power supply) (12)
• Видеокарты (videocard) (44)
• Видеонаблюдение (CCTV) (6)
• Диски HDD и твердотельные SSD (60)
• Дисковые полки (JBOD) (2)
• Звуковые карты (sound card) (3)
• Инструменты (instruments) (1)
• Источники бесперебойного питания (ИБП, UPS) (26)
• Кабели и патч-корды (5)
• Коммутаторы (switches) (13)
• Компьютерная периферия (computer peripherals) (42)
• Компьютеры (PC) (42)
• Контроллеры (RAID, HBA, Expander) (4)
• Корпусы для ПК (13)
• Материнские платы для ПК (27)
• Многофункциональные устройства (МФУ) (6)
• Модули памяти для ПК, ноутбуков и серверов (16)
• Мониторы (monitor) (38)
• Моноблоки (All-in-one PC) (8)
• Настольные системы хранения данных (NAS) (2)
• Ноутбуки (notebook, laptop) (34)
• Общая справка (47)
• Охлаждение (cooling) (17)
• Планшеты (tablets) (3)
• Плоттеры (plotter) (1)
• Принтеры (printer) (6)
• Программное обеспечение (software) (41)
• Программное обеспечение для корпоративного потребителя (15)
• Проекторы (projector) (2)
• Процессоры для ПК и серверов (47)
• Рабочие станции (workstation) (5)
• Распределение питания (PDU) (1)
• Расходные материалы для оргтехники (1)
• Расширители Wi-Fi (повторители, репиторы) (3)
• Роутеры (маршрутизаторы) (15)
• Серверы и серверное оборудование (42)
• Сетевые карты (network card) (4)
• Сетевые фильтры (surge protector) (2)
• Системы хранения (NAS) (1)
• Сканеры (scanner) (1)
• Телекоммуникационные шкафы и стойки (6)
• Телефония (phone) (4)
• Тонкие клиенты (thin client) (2)
• Трансиверы (trensceiver) (5)
• Умные часы (watch) (1)

Также вас может заинтересовать

Источник: andpro.ru

Файловая система – это что такое и как работает?

Файловая система обеспечивает логическую структуру данных, позволяя пользователям создавать, перемещать, копировать, удалять и искать файлы по заданным параметрам. С ее помощью работает любой компьютер дома, в офисе, на предприятии, включая 1C сервер и подключенные к нему элементы конфигурации.

Система также эффективно защищает информацию, разрешая либо запрещая к ней доступ определенным пользователям или даже целым группам.

Приобрести устройства с нужной файловой системой помогут IT-инженеры ittelo.ru, которые хорошо разбираются в проблематике, готовы предложить оптимальные по приемлемой цене.

Что такое файловая система

Работа с большими объемами и потоками информации требует упорядоченности и структурированности. Файловая система – это основной механизм управления данными на компьютере или сервере, устанавливающий порядок их размещения на носителях.

Главные преимущества ФС в следующем:

• обеспечивает распределение данных по категориям;
• упрощает их хранение, поиск;
• улучшает эффективность работы компьютеров.

Выбор ФС зависит от среды поддержки, целей и требований пользователя. Кроме того, важно выяснить, что такое сервер для конкретной организации, чтобы разбираться с его функциями и требованиями к используемой на нем системе.

Классификация файловых систем

Перед тем как купить сервер, другое устройство, работающее с данными, необходимо разобраться с их ФС. Классификация обычно основана на двух критериях – типе устройства и особенностях реализации.

По типу устройства выделяются:

• ФС для жестких дисков – NTFS для Windows, HFS+ для MacOS, EXT разных поколений для Linux;
• на съемные носители – FAT для Windows и не только, HFS+ для MacOS;
• для сетевых хранилищ – NFS, CIFS/SMB и иные.

По особенностям реализации применяются отличающиеся методы распределения и обработки информации. FAT и NTFS хранят данные в виде цепочек, HFS+ и UFS – бинарных деревьев, EXT, ReiserFS и XFS – сложных конфигураций.

Задачи файловой системы

Решая проблему, как выбрать сервер для 1C, следует разобраться со стоящими перед ФС задачами. Основными среди них выступают:

• создавать, копировать, перемещать и удалять данные;
• обеспечивать доступ для работы программам и пользователям;
• защищать данные, не допускать их утерю или повреждение;
• управлять свободным пространством на носителе;
• оптимизировать размещение и выполнение операций – сжимать, кэшировать.

Реализуемые задачи помогают сохранять весь объем данных, гарантируют их доступность и безопасность, что является необходимым условием успешной работы с компьютерной техникой.

Персональные инструменты

Персональные инструменты ФС – это набор программных средств, которые помогают пользователям эффективно с ними работать. Наделены функциями:

• управлять файлами, папками – создавать, удалять, перемещать, архивировать, распаковывать;
• заниматься поиском данных;
• сжимать файлы и дефрагментировать диски;
• защищать данные паролем, создавать пользовательские макросы и скрипты для выполнения рутинных операций.

Целью разработки таких инструментов является максимальное удобство работы пользователя с имеющимися объемами информации. Важно также снижать временные и ресурсные затраты.

Основные функции файловых систем

Основными функциями ФС выступают:

• структурировать информацию, облегчать доступ к ней и обеспечивать ее целостность;
• задавать доступность файлов и директорий на основании уровня привилегий конкретного пользователя;
• хранить метаданные – название, дату создания, размер;
• безопасно перемещать и копировать;
• создавать точки восстановления ФС, защищать ее от нежелательного проникновения и вирусных атак;
• оптимизировать работу.

Используемые системы кэшируют, фрагментируют данные, что ускоряет рабочие процессы, повышают эффективность использования ресурсов компьютера.

Операционные системы и типы файловых систем

ОС компьютеров представлены тремя основными видами – Windows от Microsoft, macOS от Apple и Linux. Под них разработаны и применяются разные виды систем, хотя это не исключает совместимость с другими ОС:

• Windows – использует NTFS для всех носителей информации, а также FAT32 для флеш-карт;
• Apple – применяет разработки HFS+, HFSX, APFS и некоторые другие;
• Linux – задействует EXT2, EXT3, EXT4, JFS, которые являются стандартными для такой ОС.

Для устройств с ОС Android применяется ФС EXT4, для microSD – FAT32. Однако для пользователей нет необходимости вникать в это, так как все настравиается по умолчанию.

Практический пример использования файловых систем

Увеличить память на гаджетах помогают карты microSD, которые отформатированы под FAT32. Однако она не позволяет устанавливать на microSD программы и записывать информацию с основной памяти устройства. Решить проблему помогает Linux. С его помощью на карте создается раздел с файловой системой EXT, в котором доступно выполнение указанных операций.

Недостатком файловой системы FAT32 является также то, что она перезаписывает сектора при любых изменениях. Это приводит к быстрому выходу флеш-карт из строя. В этом отношении практичнее выглядит NTFS, которая обладает большей устойчивостью и гибкостью при записи.

Файловые системы Windows

Разные версии Windows применяют отличающиеся файловые системы. Сначала они были представлены FAT16 и FAT32, впоследствии – NTFS и новейшей ReFS.

Предпочтения зависят не столько от желаний пользователя, сколько от изначальных разработок производителя и целесообразности. В большинстве случаев по умолчанию задействуется установленная ФС. Какие-либо действия предпринимаются, если возникают проблемы в работе, и нужно выбрать что-то другое.

Если используются съемные диски, то лучше прибегать к FAT32 для совместимости с другими устройствами. При работе на компьютере, где хранится много данных, применяется NTFS либо ReFS.

Файловые системы macOS

Для macOS имеются собственные ФС от компании Apple, что логично и продуктивно. Среди них выделяются:

• HFS+ – продвинутый и доработанный вариант HFS, активно использовавшегося ранее;
• APFS – усовершенствованный аналог HFS+, который получает все большее распространение для устройств Apple и используется с iOS, macOS, tvOS и watchOS;
• Apple Xsan – является кластерной файловой системой для работы с большими объемами данных и нацелена на расширенные серверные продукты.

Для съемных носителей допустимы ФС FAT32, exFAT. Они хорошо читаются macOS, вполне совместимы и удобны для работы.

Файловые системы Linux

Большая вариативность ФС и открытость кода – отличительная особенность Linux. Они используются в зависимости от стоящих перед носителем задач, а также связаны с поколениями устройств.

Среди ФС Linux выделяются:

• Extended Filesystem, представленная EXT2, EXT3, EXT4, которые ценятся за свою стабильность;
• JFS, характеризующаяся экономичностью;
• ReiserFS, работающая только с Linux;
• XFS для больших файлов;
• Btrfs, отличающаяся своими качествами производительности и устойчивости.

Такие системы, как NTFS, FAT32, вполне совместимы для работы с ОС Linux и не требуют проведения отдельных манипуляций.

Дополнительные файловые системы

ОС Unix, которая разработана на основе Linux, обычно использует UFS. То же самое касается ОС Solaris. Однако часто используются альтернативные файловые системы – ZFS и JFS.

Распространены кластерные системы по работе с файлами. К их числу принадлежат:

• ZFS – предназначена для Sun Solaris OS;
• Apple Xsan – работает с большими объемами информации;
• VMFS – разработка VMware для кластера;
• GFS – рассчитана на Linux.

Чаще подобные системы ориентируются на отдельные продукты, решение специфических задач. Их не всегда можно встретить в устройствах серийного производства.

FAT (таблица распределения файлов)

История FAT (File Allocation Table) начинается в 1977 году, когда она была разработана для продуктов Microsoft. В развитии прошла несколько этапов. Выделяются версии FAT12, FAT16, FAT32, где цифры указывают число бит, от которых отталкивается система.

ФС FAT активно применялась в предыдущих версиях Windows, сейчас распространена на многих сменных дисках. Она позиционируется как простая и быстрая система, хотя и с существенными ограничениями. В настоящее время представлена главным образом FAT32, которая незаменима для съемных устройств. Это объясняется высоким уровнем совместимости с разными ОС и поколениями компьютеров.

NTFS (файловая система новой технологии)

NTFS (New Technology File System) – это новая и более продвинутая файловая система, которая появилась в 1993 году. Она представляет новый уровень безопасности, надежности и производительности.

NTFS имеет множество преимуществ:

• поддерживает файлы размером до 16 ЭБ;
• имеет хорошие показатели по фрагментации;
• проверяет диски на ошибки, обеспечивает надежность их работы;
• обладает функциями безопасности, включая шифрование, права доступа.

Является стандартным вариантом для большинства пользователей Windows и рекомендуется для использования на всех устройствах с данной ОС.

ReFS (Resilient File System)

ReFS (Resilient File System) – это новейшая файловая система от Microsoft, которая была представлена с версией Windows Server 2012. Она разработана для предоставления большей стабильности в корпоративных средах.

• запись делается на новом пространстве диска;
• изменения производятся только после копирования данных;
• гарантирует надежность хранения и восстановления информации.

ReFS поддерживает масштабирование от систем с одним диском до кластеров с многодисковой конфигурацией. При этом обеспечивает стабильность и производительность.

Файловая система FAT32

FAT32 (File Allocation Table 32) используется многими сменными носителями и хорошо подходит для работы с ними с разных устройств, включая старые модели. Относится к числу наиболее простых и классических, но по-прежнему сохраняющей свои позиции при проведении операций с данными.

В FAT32 содержится определенное зонирование:

• загрузочный сектор;
• непосредственно таблица с указателями;
• зона, содержащая сохраненные данные.

К достоинствам FAT32 относится ее универсальность. Среди недостатков – ограниченность файловых объемов в 4 Гб, с которыми готова работать. Имеются лимиты и для всего раздела.

Файловая система exFAT

exFAT (Extended File Allocation Table) разработана Microsoft в 2006 году. Она предназначена для использования на съемных носителях, таких как флеш-накопители, карты памяти и внешние жесткие диски.

Преимущества exFAT заключаются в следующем:

• имеет поддержку файлов размером до 16 Эбайт;
• обладает эффективной системой кэширования, высоким уровнем фрагментации;
• обеспечивает совместимость между разными ОС – Windows и macOS.

Однако не поддерживается Linux. Если планируется работа с носителем на нескольких ОС или значительным числом небольших файлов, стоит рассмотреть другие варианты.

Файловые системы на базе FUSE

Платформа Unix предоставляет желающим возможность построить свою собственную файловую систему. С этой целью используется специально разработанная база – FUSE (Filesystem in Userspace). Она представляет собой интерфейс, где можно выполнить необходимые для создания ФС действия.

Примерами применения FUSE выступает монтирование:

• USB-флешек, иных съемных устройств при подсоединении к Linux;
• ФС для Android при подключении к Linux;
• сетевой ФС SSHFS для удаленного использования системы.

При работе с FUSE пользователь имеет доступ на подключение только к точке монтирования.

Наращиваемые файловые системы

Основной особенностью наращиваемой файловой системы является возможность постоянно увеличивать ее емкость. При этом нет необходимости прерывать работу ФС.

Преимуществами наращиваемых файловых систем являются:

• гибкость – реагируют на изменение объема данных и обеспечивают свободное место;
• экономичность – минимизируют расходы на увеличение дискового пространства;
• безопасность – обеспечивает надежную защиту данных, устраняет механические ошибки и сбои.

Однако такие ФС могут снизить производительность. Хотя в целом – это удобный инструмент, способный сделать управление гибким и безопасным.

Кластеризованные файловые системы

Особенностью кластеризованных ФС является то, что они устанавливаются сразу на группе серверов. Однако управлять такой сложной структурой можно как единой и взаимосвязанной системой.

Такая кластеризация позволяет:

• создавать резервированные копиидля защиты от сбоев ФС;
• использовать доступные для хранения пространства;
• задействовать весь имеющийся в распоряжении потенциал кластера.

В качестве примеров подобных систем выступают Oracle, VMware VMFS, Blue Whale. Зачастую ФС создаются под решение определенной задачи обслуживания уникальных кластеров.

Файловые системы с общим диском

Это также кластеризованные ФС, для которых характерно использование целой сети по размещению информации. Она создает многопользовательскую среду, так как дает возможность нескольким компьютерам иметь доступ к одному и тому же набору файлов и папок.

Одно из основных преимуществ систем с общим диском – сокращаются затраты на хранение данных. Не нужно копировать один и тот же набор на несколько компьютеров, достаточно создать один диск, доступный всем пользователям.

Такая технология используется для Linux-компьютеров. Применяется также для платформ Windows, например Distributed File System (DFS).

В чем разница между FAT32, NTFS, exFAT, HFS, EXT3, EXT4?

FAT32, NTFS, exFAT, HFS, EXT3 и EXT4 являются наиболее распространенными. Их основные особенности и отличия:

1. Используется на съемных дисках – флешках, картах памяти. Отличается универсальностью для работы с разными платформами, хотя имеет ограничения по объемам.
2. Представляет новый уровень безопасности и надежности. Поддерживает большие файловые объемы, функции безопасности.
3. Создана для преодоления ограничений FAT32. Низкая фрагментация.
4. Разработка для Mac-компьютеров. Работает с атрибутами. Имеет функции безопасности.
5. EXT3 и EXT4. Работают с Linux. EXT4 ориентирована на новые технологии хранения данных.

Что такое HFS/HFS+?

HFS (Hierarchical File System) – разработка Apple для Mac-компьютеров. Хорошо работает с атрибутами – именами, типами, метками. Также имеет функции безопасности, включая шифрование хранящейся информации.

HFS+ пришла на смену HFS в 1998 году. Она представляет собой улучшенную версию предшественницы и учитывает ее недостатки. Функционал HFS+ усовершенствован, имеется 32-битная адресация. ФС HFS с приставкой Плюс поддерживает работу большинства современных продуктов Apple, включая всевозможные гаджеты и устройства. Хотя при этом и не обладает некоторыми возможностями NTSF.

Что такое EXT3 и EXT4?

EXT3 и EXT4 представляют Linux и работают на ее платформах. EXT3 ведет отсчет с 2001 года и выступает предшественником EXT4, который появился на 5 лет позже. Третья версия EXT имеет поддержку журналирования, которая защищает от потери данных.

EXT4 отличается множеством вариаций дополнительного функционала – поддержка файлов размером до 16 ТБ, наиболее новых технологий хранения данных. Этим объясняется его активное использование помимо Linux в ОС Android.

Хотя сами разработчики отмечают промежуточный характер EXT4. Видят в ней систему, которая принадлежит еще к прошлому поколению.

exFAT против NTFS

exFAT наделена большими возможностями по совместимости с устройствами и ОС. У нее меньше объем, что удобно для небольших устройств.

NTFS отличается современным функционалом – ведет журналы, сжимает файловые объемы, поддерживает альтернативность потоков информации. Однако ключевая особенность – надежность, способность противостоять сбоям в работе.

Поэтому приоритетность использования представляется для большинства случаев следующим образом: работать с компьютерными дисками лучше при помощи NTFS, со съемными носителями желательно ориентироваться на exFAT.

NTFS против FAT32

FAT32 страдает недостаточным присутствием многих важных для ФС функций, имеет ограничения, низкие гарантии по безопасности. В этом отношении NTFS обладает значительными преимуществами, включая восстановление и сжатие файлов.

Однако у FAT32 есть одно важное достоинство, которое способно превзойти многие плюсы NTFS – способность работать с разными устройствами и ОС, включая macOS. Хотя FAT32 удерживает позиции одного из самых приемлемых вариантов для флеш-носителей, для работы на компьютере с Windows все-таки необходимо ориентироваться на возможности NTFS.

FAT32 против exFAT

Оба варианта предназначены для флеш-карт без претензий на работу с более сложными устройствами. Поэтому выбор между ними – дело предпочтений и условий использования. FAT32 совместим с большинством устройств, что делает его востребованным для разных платформ. Слабое место – ограничения по объему файлов. Однако это не приводит к вытеснению exFAT, хотя последний задумывался как усовершенствованная версия.

exFAT испытывает проблемы со старыми машинами и некоторыми дистрибутивами Linux, зато обеспечивает просмотр видео высокого качества, отличается большей скоростью выполнения операций.

EXT4 против NTFS

Варианты хороши для постоянной и устойчивой работы на компьютерах, при обработке больших объемов информации.

Однако имеют свои плюсы и минусы:

1. Разработан для Linux. Является журналируемой ФС, не нуждается в утилитах фрагментации, проводит быструю проверку дисков. Но есть нюанс – его разделы не читаются ОС Windows.
2. NTFS обеспечивает безопасность удаления и шифрование любых файлов, а также сжатие. Способен читать и записывать в Windows, отдельных видах Linux. В macOS доступен только для чтения.

При определении необходимой файловой системы следует учитывать тип компьютера, установленную ОС.

Источник: www.ittelo.ru

Файловая система это системная программа

Файловая система обеспечивает работу пользователей и программ с файлами (чтение и запись информации на диске), а так же ведет учет свободных и занятых кластеров на диске.

Файловая система осуществляет работу с данными на диске, основываясь на адресах секторов.

CHS (от англ. Cylinder, Head, Sector — цилиндр, головка, сектор) — система адресации сектора, как минимальной единицы хранения данных в накопителях на жёстких магнитных дисках, накопителях на гибких магнитных дисках и схожих устройствах, основанная на использовании физических адресов геометрии дискового накопителя (в не дисковых накопителях — лентах, сетевых системах хранения, твердотельных накопителях — не используется).

https://ru.wikipedia.org/wiki/CHS

Работа с программами основывается на именах файлов.

Цели, состав и функции

Цели использования файловой системы:

• Экранирование физической организации долговременного хранилища данных.
• Создание простой модели (логической) этого хранилища.
• Предоставление программам и пользователям удобного набора команд для манипулирования файлами.

Состав файловой системы определяется следующими компонентами:

1. Все файлы на диске.
2. Наборы структур данных, которые используются для управления файлами.
3. Комплекс системных программных средств которые реализуют различные операции над файлами (создание, запись, чтение, поиск и другие).

Функции файловой системы:

• Отображение логической модели данных на физическую организацию хранилища данных. То есть структура файлов и папок на компьютере переноситься на физический жесткий диск. А именно на конкретные сектора.
• Обеспечение устойчивости файловой системы к сбоям и ошибкам.
• Предоставление программного интерфейса для приложений. Что бы программы могли работать с файлами.
• Обеспечение совместного доступа к файлу несколькими процессами. О процессах я рассказывал в основах операционных систем.
• Защита файлов от несанкционированного доступа.

Какие бывают файловые системы

Для Windows используются два файловые системы:

1. FAT (File Allocation Table).
2. NTFS (New Technology File System).

Для UNIX систем это:

1. UFS (Unix File System).
2. S5 (применительно к System V).

1. Ext (Extended File System).
2. Reiser.

Физическая организация файловых систем

Обычные HDD диски состоят из:

1. Дорожек. Концентрических колец предназначенных для хранения данных, размеченных на диске. Они состоят из одинакового числа секторов.
2. Секторов. Сектор является наименьшей адресуемой единицей дискового устройства для обмена данными. Размер сектора фиксирован.
3. При низкоуровневом форматировании создаются дорожки и сектора, на диск записывается информация для определения границ секторов.

Логические диски

При работе в операционной системы мы работаем с логическими дисками или разделами. Физический диск может быть разбит на один или несколько логических дисков.

Логический диск или раздел это часть (или весь) физического диска, которую операционная система представляет пользователю как логическое устройство.

На одном логическом диске может использоваться только одна файловая система.

На моем примере.

В моем случае диск C это часть физического SSD диска. Диски D и E — полностью два физических диска. Часто один физический диск разбивают на два логически C и D.

Возможные варианты организации логических дисков:

• Один физический – один логический.
• Один физический – несколько логических.
• Несколько физических – один логический.

Вариант несколько физических = дин логический обычно используется в RAID массивах.

RAID (англ. Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых (самостоятельных) дисков) — технология виртуализации данных для объединения нескольких физических дисковых устройств в логический модуль для повышения отказоустойчивости и/или производительности.

https://ru.wikipedia.org/wiki/RAID

На картинке выше видно что один диск (диск C) помечен как загружаемый (системный) иконкой слева.

Высокоуровневое форматирование диска

Высокоуровневое форматирование диска необходимо для создания логического диска и файловой системы на нем.

При форматировании пространство логического диска разбивается на кластеры определенного размера.

Кластер (блок) является минимальной единицей хранения данных, используемой в файловой системе.

При форматировании на диск записывается следующая информация:

1. Загрузчик операционной системы.
2. Сведения о границах областей отведенных под файлы и каталоги.
3. Информация о поврежденных областях.
4. Информация о доступном и неиспользуемом пространстве.

Служебная область содержит общую информацию о файловой системе, свободных кластерах, о размещении файлов в кластерах.

Главная таблица файлов – MFT содержит как минимум одну запись для каждого файла и запись для себя. На кластеры делится весь раздел диска, а не только область данных.

В файловой системе NTFS данные организуются следующим образом.

Возникает вопрос, а что же такое файл?

Файл это неструктурированная последовательность байтов, в которую можно записывать и из которой можно считывать информацию. Файл это логический объект, позволяющий обращаться к информации по имени.

За счет использования файлов в операционной системе появилась возможность простого доступа пользователей и приложений к информации по имени.

Наличие имени файла позволяет получать доступ к информации независимо от адресов кластеров, в которых располагается файл. Существует возможность определения прав доступа пользователей к файлу.

Типы файлов

Обычные файлы — это файлы которые содержат информацию произвольного характера. Они имеют произвольную структуру. Операционная система должна распознавать как минимум один тип файлов, это собственные исполняемые файлы.

Специальные файлы – фиктивные файлы, которые ассоциируются с устройствами ввода-вывода.

Каталоги – файлы, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователем по какому-либо признаку. Каталоги могут содержать файлы любых типов, включая каталоги.

Другие — тип файлов, содержащий символьные связи, именованные конвейеры, отображаемые в памяти.

Иерархическая структура файловой системы состоит из следующих элементов:

• Дерево – файл может входить только в один каталог.
• Сеть – файл может входить в несколько каталогов.

Корневым называют каталог верхнего уровня.

Монтирование логических дисков

Монтированием логических дисков называют встраивание логического диска в иерархическую структуру файлов операционной системы.

В качестве точки монтирования может выступать любой пустой каталог существующей файловой системы. При монтировании он становится корневым для файловой системы монтируемого диска.

Возможности файловой системы

Учет свободных кластеров

Использование связного списка номеров свободных кластеров. В каждом кластере, входящем в список, помещаются номера свободных кластеров и ссылка на следующий кластер из списка. При этом в оперативной памяти достаточно хранить один кластер из списка.

Использование битового массива. Свободные кластеры помечаются 1, а занятые 0 (или наоборот). В оперативной памяти достаточно хранить один кластер битового массива. Выделяемые файлу свободные кластеры располагаются близко друг к другу, что приводит к увеличению быстродействия.

Дисковые квоты

Дисковая квота – максимальное количество файлов и блоков (кластеров), назначаемое пользователю для хранения данных.

Гибкий лимит – при превышении гибкого лимита во время регистрации пользователю выдается предупреждение, и счетчик предупреждений уменьшается на 1. Если счетчик равен 0, то в регистрации отказывается.

Жесткий лимит – лимит который не может быть превышен.

Резервное копирование

Резервное копирование это процесс создания на носителе, предназначенном для восстановления данных в оригинальном месте их расположения в случае их повреждения или разрушения.

Существуют следующие способы повышения эффективности и удобства резервного копирования:

• Сохранение не всей файловой системы, а только некоторых каталогов.
• Инкрементное резервное копирование: сохраняются только файлы, изменявшиеся после последнего резервного копирования.
• Хранение резервных копий на других носителях, а так же в удаленном месте.
• Сжатие резервируемых данных.
• Быстрое фиксирование состояния файловой системы путем копирования критических структур данных для решения проблемы изменения данных во время резервного копирования.
• Возможность восстановления в исходное место размещения, в другое место с сохранением структуры каталогов и без сохранения структуры.

Физическое резервное копирование это последовательное копирование всех кластеров диска.

Логическое резервное копирование это проверка каталогов и сохранение содержащихся в них информации.

Преимущества физического копирования:

• простота реализации;
• высокая скорость.

• резервирование свободных кластеров;
• невозможность восстановления отдельных файлов;
• невозможность инкрементного резервного копирования.

Логическое резервирование происходит следующим образом:

• Резервируются файлы, которые были изменены. Резервируются каталоги, содержащиеся в пути к этому файлу.
• Создается битовый массив, индексированный по номеру индексного дескриптора.
• Рекурсивно исследуется каталоги, пометки снимаются с каталогов, в которых нет модифицированных файлов и каталогов.
• Резервируются все помеченные каталоги, перед каталогом записывается его атрибуты.
• Резервируются все помеченные файлы, перед файлом записываются его атрибуты.
• Исследуются все элементы начального каталога и помечаются модифицированные файлы и все каталоги, в которых рекурсивно ищутся все модифицированные файлы.

Далее создается резервная копия.

Восстановление файловой системы из резервной копии происходит следующим образом:

1. Создается пустая файловая система.
2. Восстанавливаются данные последней полной архивации, сначала каталоги, а затем файлы.
3. Восстанавливаются данные из инкрементных резервных копий.
4. Восстанавливается список свободных кластеров.

Теперь вы знаете основы файловых систем.

Анатолий Бузов / об авторе

Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.

Источник: abuzov.com