Доступ до файлів використанням fat. У чому різниця між FAT32, NTFS і exFAT. Файлова система exFAT

NTFS, FAT або exFAT це абсолютно різні файлові системи, які можуть використовуватися для зберігання даних на різних носіях. Обидві створені в компанії Microsoft і в основному використовуються для Windows, але підтримка в ядрі Linux для них теж є.

Найчастіше NTFS використовується для установки операційної системи Windows або розділів Windows для файлів, в той час як FAT часто застосовується на флешках або інших зовнішніх накопичувачах. Також FAT може часто використовуватися в якості основної файлової системи для Android. У цій статті ми розглянемо відмінності FAT і NTFS, детально розберемо чим вони відрізняються і навіщо потрібні.

Файлова система встановлює основні правила того як будуть організовані дані під час запису на носій, незалежно від того, що це - жорсткий дискабо флеш накопичувач. Файлова система описує яким чином будуть організовані папки.

Певна частина даних під назвою файл розміщується в потрібній області накопичувача. Файлова система виконує всі необхідні обчислення, а також визначає мінімальний неподільний розмір блоку даних, максимальний розмір файлу, стежить за фрагментацією. Існує безліч різних типів файлових систем, це, наприклад, файлові системи для установки ОС, для зовнішніх носіїв, для оптичних дисків, розподілені файлові системи. Але в цій статті ми тільки виконаємо порівняння fat і ntfs.

Що таке файлова система FAT?

Файлові системи fat32 і ntfs дуже сильно відрізняються. FAT розшифровується як File Allocation Table. Це дуже давня файлова система в історії обчислювальних систем. Її історія почалася в 1977 році. Тоді була розроблена 8 бітна файлова система, яка використовувалася в NCR 7200 на основі Intel 8080. Це був термінал введення, який працював з гнучкими дисками. Файлова система була написана співробітником Microsoft, Марком Макдональдом після обговорення її концепції з Білом Гейтсом.

Потім файлова система FAT почала використовуватися в операційній системі MDOS для платформи Z80. Через кілька років були випущені нові версії, такі як FAT12, FAT16 і FAT32.

FAT32 збільшила максимальний розмір тому до 16 Тб, в порівнянні з FAT16. Також було збільшено розмір файлу до 4 Гб. File Allocation Table 32 біт вийшла в серпні 1995 року для Windows 95. Але ця файлова система все ще не може використовуватися для установки важких додатків або зберігання великих файлів. Тому Microsoft розробила нову файлову систему - NTFS, яка позбавлена ​​таких недоліків.

FAT32 - це відмінна файлова система для зовнішніх носіїв, якщо вам потрібно передавати файли розміром не більше ніж 4 Гб. Вона підтримується безліччю різних пристроїв, таких як фотоапарати, камери, музичні плеєри. всі версії Windowsі дистрибутиви Linuxповністю підтримують FAT32. Навіть Apple MacOS її підтримує.

Що таке файлова система NTFS?

Для своїх нових систем Microsoft розробила нову файлову систему - New Technology File System або NTFS. Вона з'явилася в 1993 році, в Windows NT 3.1. NTFS зняла багато обмеження на розміри файлів і диска. Її розробка почалася ще в далекому 1980 році, в результаті об'єднання Microsoft і IBM для створення нової файлової системи з поліпшеною продуктивністю.

Але співпраця компаній тривало недовго, і IBM випустила HPFS, яка використовувалася в OS / 2, а в Microsoft створили NTFS 1.0. Максимальний розмір одного файлу в NTFS може досягати 16 екзабайт, а це значить, що в ній помістяться навіть найбільші файли.

NTFS 3.1 була випущена для Windows XP і отримала безліч цікавих покращень, таких як підтримку зменшення розміру розділів, автоматичне відновлення і символічні посилання, а максимальний розмір диска з файлової системою збільшений до 256 ТБ. Це незважаючи на максимальний розмір файлу в 16 Еб.

З інших цікавих функцій, які були додані пізніше можна відзначити відкладений запис на диск, підтримка дефрагментації, настройка дискових квот, відстеження посилань і шифрування на рівні файлів. При цьому, NTFS зберігає сумісність з колишніми версіями.

Зараз це журнальована файлова система, всі дії з файлами заносяться в спеціальний журнал, за допомогою якого файлова система може бути дуже швидко відновлена ​​при пошкодженнях. NTFS підтримується в Windows XP і пізніших версіях. Якщо порівнювати fat або ntfs, то остання в Linux підтримується в повному обсязі, можливий запис і відновлення при пошкодженнях, а в MacOS підтримується тільки читання.

Що таке файлова система exFAT?

Файлова система exFAT - це ще один проект Microsoft щодо поліпшення старої файлової системи. Її можна пошматувати там, де не підходить FAT32. Вона набагато легше за NTFS, але підтримує файли розміром більше 4 Гб, і теж часто застосовується на флешках і накопичувачах. При її розробці Microsoft використовувала свою технологію пошуку імен файлів по хешу, що дуже сильно покращує продуктивність.

Більшість країн визнають патентне право США, тому будь-яка реалізація exFAT неможлива в будь-яких системах із закритим або відкритим вихідним кодом. Але Microsoft хоче щоб ця файлова система вільно поширювалася і використовувалася. Тому була розроблена версія exFAT на основі FUSE під назвою fuse-exfat. Вона дає повний доступ на читання і запис. Також була створена реалізація на рівні ядра Linux в Samsung, яка зараз теж є у відкритому доступі.

Ця файлова система теж має максимальне обмеження на розмір файлу 16 ЕБ, але вона набагато легше і не має ніяких додаткових можливостей. Якщо говорити про сумісність, то вона повністю підтримується в Windows, MacOS, Android і Linux.

Відмінності FAT і Ntfs

А тепер розглянемо основні відмінності FAT і NTFS у вигляді короткого резюме по кожній з файлових систем:

FAT32

• сумісність: Windows, Mac, Linux, ігрові консолі, практично всі пристрої, які мають USB порт;
• плюси:кроссплатформенность, легкість;
• мінуси:максимальний розмір файлу 4 ГБ і розділу 16 ГБ, що не журнальована;
• Використання:зовнішні носії.

NTFS

• сумісність: Windows, Linux, Xbox One, і тільки читання в Mac;
• плюси:журнальована, великі ліміти на розмір розділу і файлу, шифрування, автоматичне відновлення;
• мінуси:обмежена кроссплатформенность;
• Використання:для установки Windows.

exFAT

• сумісність: Windows XP і вище, MacOS X 10.6.5, Linux (fuse), Android;
• плюси:великий ліміт на розмір розділу і файлу, легка в порівнянні з NTFS;
• мінуси: Microsoft обмежує її використання ліцензійною угодою;
• Використання:для зовнішніх носіїв і зовнішніх жорстких дисків.

висновки

У цій статті ми виконали порівняння fat і ntfs. Це дуже різні файлові системи. Але зрозуміти яка файлова система краще fat або ntfs складно, з одного боку NTFS має набагато більше можливостей, але зате FAT легша і підтримується всюди, де це можливо. Для розділів даних в Linux, які повинні бути доступні в Windows краще використовувати FAT, а не NTFS, оскільки вона підтримується краще. А по-вашому що краще fat або ntfs для Linux?

Вступ

2.1 Система FAT16

2.2 Система FAT32

2.3 Порівняння FAT16 і FAT32

3.1 Система NTFS

3.2 Порівняння NTFS і FAT32

висновок

Список літератури

Вступ

В даний час на одному диску в середньому записується кілька десятків тисяч файлів. Як розібратися у всьому цьому різноманітті з тим, щоб точно адресуватися до файлу? Призначення файлової системи - ефективне рішення, Зазначеного завдання.

Файлова система з точки зору користувача - це "простір", в якому розміщуються файли. А як науковий термін - це спосіб зберігання і організації доступу до даних на інформаційному носії або його розділі. Наявність файлової системи дозволяє визначити, як називається файл, де він знаходиться. Оскільки на IBM PC - сумісних комп'ютерах інформація зберігатися в основному на дисках, то застосовуються на них файлові системи визначають організацію даних саме на дисках (точніше, на логічних дисках). Ми розглянемо файлову систему FAT.

файлова система fat ntfs

1. Історія створення і Загальна характеристикафайлової системи FAT

Файлова система FAT (File Allocation Table) була розроблена Біллом Гейтсом і Марком Макдональд в 1977 році і спочатку використовувалася в операційній системі 86-DOS. Щоб домогтися переносимості програм з операційної системи CP / M в 86-DOS, в ній були збережені раніше прийняті обмеження на імена файлів. Надалі 86-DOS була придбана Microsoft і стала основою для ОС MS-DOS 1.0, випущеної в серпні 1981 року. FAT була призначена для роботи з гнучкими дисками розміром менш 1 Мбайта, і спочатку не передбачала підтримки жорстких дисків. В даний час FAT підтримує файли і розділи розмірів до 2 Гбайт.

У FAT застосовуються такі угоди по іменах файлів:

ім'я повинно починатися з літери або цифри і може містити будь-який символ ASCII, за винятком пробілу і символів "/ \:; | =, ^ *?

довжина імені не перевищує 8 символів, за ним слідує крапка і необов'язкове розширення довжиною до 3 символів.

регістр символів в іменах файлів не відрізняється і не зберігається.

Структура розділу FAT зображена на табл 1.1 У блоці параметрів BIOS міститься необхідна BIOS інформація про фізичні характеристики жорсткого диска. Файлова система FAT не може контролювати окремо кожен сектор, тому вона об'єднує суміжні сектори в кластери (clusters). Таким чином, зменшується загальна кількість одиниць зберігання, за якими повинна стежити файлова система. Розмір кластера в FAT є ступенем двійки і визначається розміром томи при форматуванні диска (табл.1.2). Кластер являє собою мінімальний простір, яке може займати файл. Це призводить до того, що частина простору диска витрачається даремно. До складу операційної системи входять різні утиліти (DoubleSpace, DriveSpace), призначені для ущільнення даних на диску.

Табл. 1.1 - Структура розділу FAT

Завантажувальний сектор Блок параметрів BIOS (BPB) FATFAT (копія) Кореневий каталогОбласть файлів

Свою назву FAT отримала від однойменної таблиці розміщення файлів. У таблиці розміщення файлів зберігається інформація про кластери логічного диска. Кожному кластеру в FAT відповідає окремий запис, яка показує, що він робить, чи зайнятий даними файлу, або позначений як зіпсований (зіпсований). Якщо кластер зайнятий під файл, то у відповідному записі в таблиці розміщення файлів вказується адреса кластера, що містить наступну частину файлу. Через це FAT називають файлової системою з пов'язаними списками. Оригінальна версія FAT, розроблена для DOS 1.00, використовувала 12-бітну таблицю розміщення файлів і підтримувала розділи обсягом до 16 Мб (в DOS можна створити не більше двох розділів FAT). Для підтримки жорстких дисків розміром більше 32 Мб розрядність FAT була збільшена до 16 біт, а розмір кластера - до 64 секторів (32 Кб). Оскільки кожному кластеру може бути присвоєно унікальний 16-розрядний номер, то FAT підтримує максимально 216, або 65536 кластерів на одному томі.

Табл.1.2 - Розміри кластера

Розмір разделаРазмер кластераТіп FAT< 16 Мб4 КбFAT1216 Мб - 127 Мб2 КбFAT16128 Мб - 255 Мб4 КбFAT16256 Мб - 511 Мб8 КбFAT16512 Мб - 1023 Мб16 КбFAT161 Гб - 2 Гб32 КбFAT16

Оскільки завантажувальний запис занадто мала для зберігання алгоритму пошуку системних файлів на диску, то системні файлиповинні перебувати в певному місці, щоб завантажувальний запис могла їх знайти. Фіксоване положення системних файлів на початку області даних накладає жорсткі обмеження на розміри кореневого каталогу і таблиці розміщення файлів. Внаслідок цього загальна кількість файлів і підкаталогів в кореневому каталозі на диску FAT обмежена 512.

Кожному файлу і подкаталогу в FAT відповідає 32-байтний елемент каталогу, що містить ім'я файлу, його атрибути (архівний, прихований, системний і "тільки для читання ), Дату і час створення (або внесення в нього останніх змін), А також іншу інформацію (табл.1.3).

Табл.1.3 - Елементи каталогу

Файлова система FAT завжди заповнює вільне місцена диску послідовно від початку до кінця. При створенні нового файлу або збільшенні вже існуючого вона шукає найперший вільний кластер в таблиці розміщення файлів. Якщо в процесі роботи одні файли були видалені, а інші змінилися в розмірі, то з'являються в результаті порожні кластери будуть розпорошені по диску. Якщо кластери, що містять дані файлу, розташовані не підряд, то файл виявляється фрагментованим. Сильно фрагментовані файли значно знижують ефективність роботи, так як головки читання / запису при пошуку чергового запису файлу повинні будуть переміщатися від однієї області диска до іншої. До складу операційних систем, що підтримують FAT, зазвичай входять спеціальні утилітидефрагментації диска, призначені підвищити продуктивність файлових операцій.

Ще один недолік FAT полягає в тому, що її продуктивність сильно залежить від кількості файлів, що зберігаються в одному каталозі. При великій кількості файлів (близько тисячі), виконання операції зчитування списку файлів в каталозі може зайняти кілька хвилин. Це обумовлено тим, що в FAT каталог має лінійну невпорядковану структуру, і імена файлів в каталогах йдуть в порядку їх створення. В результаті, чим більше в каталозі записів, тим повільніше працюють програми, так як при пошуку файлу потрібно переглянути послідовно всі записи в каталозі. Оскільки FAT спочатку проектувалася для операційної системи DOS, то вона не передбачає зберігання такої інформації, як відомості про власника або повноваження доступу до файлу / каталогу.является найбільш поширеною файлової системою і її в тій чи іншій мірі підтримують більшість сучасних ОС. Завдяки своїй універсальності FAT може застосовуватися на томах, з якими працюють різні операційні системи.

Хоча немає ніяких перешкод використовувати при форматуванні дискет будь-яку іншу файлову систему, більшість ОС для сумісності використовують FAT. Почасти це можна пояснити тим, що проста структура FAT вимагає менше місця для зберігання службових даних, ніж інші системи. Переваги інших файлових систем стають помітні лише при використанні їх на носіях обсягом понад 100 Мб.

Треба відзначити, що FAT - проста файлова система, що не запобігає псування файлів через ненормального завершення роботи комп'ютера. До складу операційних систем, що підтримують FAT, входять спеціальні утиліти перевіряють структуру і коригувальні невідповідності в файлової системі.

2. Характеристика файлових систем FAT16 і FAT32 і їх порівняння

.1 Система FAT16

Файлова система FAT 16, що є основною для операційних систем DOS, Windows 95/98/Me, Windows NT/2000/XP, а також підтримується більшістю інших систем. FAT 16 являє собою просту файлову систему, розроблену для невеликих дисків і простих структур каталогів. Назва походить від назви методу організації файлів - Таблиця розміщення файлів (File Allocation Table). Ця таблиця розміщується на початку диска. Число 16 означає, що дана файлова система 16-розрядна - для адресації кластерів використовується 16 розрядів. Операційна система використовує Таблицю розміщення файлів для пошуку файлу і визначення кластерів, які цей файл займає на жорсткому диску. Крім того, в Таблиці фіксуються відомості про вільні і дефектних кластерах. Щоб легше було осмислити файлову систему FAT16 уявіть собі зміст книги і як ви працюєте з цим змістом, ось саме також операційна система працює з FAT 16.

Щоб прочитати файл, операційна система повинна знайти по імені файлу запис в папці і прочитати номер першого кластера файла. Перший кластер являє собою початок файлу. Потім необхідно прочитати відповідний першому кластеру файлу елемент FAT. Якщо елемент містить мітку - останній в ланцюжку, то далі ні чого шукати не потрібно: весь файл вміщується в одному кластері. Якщо кластер не останній, то елемент таблиці містить номер наступного кластера. Вміст наступного кластера має бути прочитано слідом за першим. Коли буде знайдений останній кластер в ланцюжку, то, якщо файл не займає весь кластер цілком, необхідно відсікти зайві байти кластера. Зайві байти відсікаються по довжині файлу, що зберігається в запису папки.

Щоб записати файл, операційна система повинна виконати наступну послідовність дій. У вільному елементі папки створюється опис файлу, потім шукається вільний елемент FAT, і посилання на нього розміщується в запису папки. Займається перший кластер, описуваний знайденим елементом FAT. В цей елемент FAT поміщається номер наступного кластера або ознака останнього кластера в ланцюжку.

Операційна система діє таким чином, щоб збирати ланцюжки з сусідніх кластерів по наростанню номера. Зрозуміло, що звернення до послідовно розташованим кластерам відбуватиметься значно швидше, ніж до кластерів, випадковим чином розкиданим по диску. При цьому ігноруються вже зайняті і помічені в FAT як дефектні кластери.

У файлової системи FAT16 під номер кластера відведено 16 розрядів. Тому максимальна кількість кластерів становить 65525, а максимальний розмір кластера 128 секторів. В такому випадку максимальний розмір розділів або дисків в FAT16 становить 4,2 гігабайти. При логічному форматуванні диска або розділу операційна система намагається використовувати мінімальний розмір кластера, при якому получающееся кількість кластерів не перевищує 65525. Очевидно, що чим більше розмір розділу, тим більше повинен бути розмір кластера. Багато операційних систем неправильно працюють з кластером розміром в 128 секторів. В результаті максимальний розмір розділу FAT16 зменшується до 2 гігабайт. Зазвичай, чим більше розмір кластера, тим більше стають втрати дискового простору. Це пов'язано з тим, що останній кластер, яку він обіймав файлом, заповнений лише частково. Наприклад, якщо файл розміром 17 Кбайт записується в розділ з розміром кластера 16 Кбайт, то цей файл займе два кластери, причому перший кластер буде заповнений повністю, а в другому кластері буде записаний тільки 1 Кбайт даних, а решта 15 Кбайт простору другого кластера залишаться заповненими і будуть недоступними для запису інших файлів. Якщо на великих дисках записується велика кількість маленьких файлів, то втрати дискового простору будуть значні. У наступній таблиці 2.1 наводяться відомості про можливі втрати дискового простору при різних розмірах розділу.

Табл. 2.1.1 - Втрати дискового простору

Розмір разделаРазмер кластераПотері дискового пространства127 МБ2 КБ2% 128-255 МБ4 Кб4% 256-511 МБ8 Кб10% 512-1023 МБ16 Кб25% 1024-2047 МБ32 Кб40% 2048-4096 Мб64 Кб50%

Можливі два способи зменшення втрат дискового простору. Перший - розбиття дискового простору на дрібні розділи з малим розміром кластера. Другий - використання файлової системи FAT32<#"center">2.2 Система FAT32

Файлова система FAT32 - новіша файлова система на основі формату FAT, вона підтримується Windows 95 OSR2, Windows 98 і Windows Millennium Edition. FAT32 використовує 32-розрядні ідентифікатори кластерів, але при цьому резервує старші 4 біти, так що ефективний розмір ідентифікатора кластера становить 28 біт. Оскільки максимальний розмір кластерів FAT32 дорівнює 32 Кбайт, теоретично FAT32 може працювати з 8-терабайтними томами. Windows 2000 обмежує розмір нових томів FAT32 до 32 Гбайт, хоча підтримує існуючі томи FАТ32 більшого розміру (створені в інших операційних системах). Більше число кластерів, підтримуване FAT32, дозволяє їй управляти дисками більш ефективно, ніж FAT 16. FAT32 може використовувати 512-байтові кластери для томів розміром до 128 Мбайт.

Файлова система FAT 32 в Windows 98 використовується в якості основної. З цією операційною системою поставляється спеціальна програма перетворення диска з FAT 16 в FAT 32. Windows NT і Windows 2000 теж можуть використовувати файлову систему FAT, і тому можна завантажити комп'ютер з DOS-диска і мати повний доступ до всіх файлів. Однак деякі з найпрогресивніших можливостей Windows NT і Windows 2000 забезпечуються її власної файлової системою NTFS (NT File System). NTFS дозволяє створювати на диску розділи обсягом до 2 Тбайт (як і FAT 32), але, крім цього, в неї вбудовані функції стиснення файлів, безпеки та аудиту, необхідні при роботі в мережевому середовищі. А в Windows 2000 реалізується підтримка файлової системи FAT 32. Установка операційної системи Windows NT починається на диску FAT, але за бажанням користувача в кінці установки дані на диску можуть бути конвертовані в формат NTFS.

Можна зробити це і пізніше, скориставшись утилітою Convert. exe, що поставляється разом з операційною системою. Перетворений до системи NTFS розділ диска стає недоступним для інших операційних систем. Щоб повернутися в DOS, Windows 3.1 або Windows 9x, потрібно видалити розділ NTFS, а замість нього створити розділ FAT. Windows 2000 можна встановлювати на диск з файловою системою FAT 32 і NTFS.

Можливості файлових систем FАТ32 набагато ширше можливостей FAT16. Найважливіша її особливість в тому, що вона підтримує диски об'ємом до 2 047 Гбайт і працює з кластерами меншого розміру, завдяки чому істотно скорочує обсяги невикористаного дискового простору. Наприклад, жорсткий диск об'ємом 2 Гбайт в FAT16 використовує кластери розміром по 32 Кбайт, а в FAT32 - кластери розміром по 4 Кбайт. Щоб по можливості зберегти сумісність з існуючими програмами, мережами і драйверами пристроїв, FAT32 реалізована з мінімальними змінами в архітектурі, API-інтерфейсів, структурах внутрішніх даних і дисковому форматі. Але, так як розмір елементів таблиці FAT32 тепер становить чотири байти, багато внутрішні і дискові структури даних, а також API-інтерфейси довелося переглянути або розширити. Окремі API на FАТ32-дисках блокуються, щоб успадковані дискові утиліти не зашкодили вміст FAT32-дисків. На більшості програм ці зміни ніяк не позначаться. Існуючі інструментальні засоби і драйвери будуть працювати і на FAT32-дисках. Однак драйвери блокових пристроїв MS-DOS (наприклад, Aspidisk. Sys) і дискові утиліти потребують модифікації для підтримки FAT32. Всі дискові утиліти, що поставляються Microsoft (Format, Fdisk, Defrag, а також ScanDisk для реального і захищеного режимів), перероблені і повністю підтримують FAT32. Крім того, Microsoft допомагає провідних постачальників дискових утиліт і драйверів пристроїв в модифікації їх продуктів для підтримки FAT32. FAT32 ефективніше FAT16 при роботі з дисками більшого обсягу і не вимагає їх розбиття на розділи по 2 Гбайт. Windows 98 обов'язково підтримує FAT16, так як саме ця файлова система сумісна з іншими операційними системами, в тому числі сторонніх компанії. У MS-DOS реального режиму і в безпечному режимі Windows 98, файлова система FAT32 працює значно повільніше, ніж FAT16. Тому, при запуску програм в режимі MS DOS бажано включити в файл Autoexec. bat або PIF-файл команду для завантаження Smartdrv. exe, що прискорить дискові операції. Деякі застарілі програми, розраховані на специфікацію FAT16, можуть повідомляти неправильну інформацію про обсяг вільного або загального дискового простору, якщо він більше 2 Гбайт. Windows 98 надає нові API-інтерфейси для MS-DOS і Win32, які дозволяють коректно визначати ці показники.

.3 Порівняння FAT16 і FAT32

Табл.2.3.1 - Порівняння файлових систем FAT16 і FAT32

FAT16FAT32Реалізована і використовується більшістю операційних систем (MS-DOS, Windows 98, Windows NT, OS / 2, UNIX). На даний момент підтримується тільки в Windows 95 OSR2 і Windows 98. Дуже ефективна для логічних дисків розміром менше 256 Мбайт. Чи не працює з дисками об'ємом менше 512 Мбайт. Підтримує стиснення дисків, наприклад за алгоритмом DriveSpace. Не підтримує стиснення дисків. Обробляє максимум 65 525 кластерів, розмір яких залежить від обсягу логічного диска. Так як максимальний розмір кластерів дорівнює 32 Кбайт, FAT16 може працювати з логічними дисками об'ємом не більше 2 Гбайт. Здатна працювати з логічними дисками об'ємом до 2 047 Гбайт при максимальному розмірі кластерів в 32 Кбайт.

Максимально можлива довжина файлу в FAT32 дорівнює 4 Гбайт за вирахуванням 2 байтів. Win32-додатки можуть відкривати файли такої довжини без спеціальної обробки. Решта програми повинні використовувати переривання Int 21h, функцію 716С (FAT32) з прапором відкриття, рівним EXTEND-SIZE (1000h).

У файлової системи FAT32 на кожен кластер в таблиці розміщення файлів відводиться по 4 байта, тоді як в FAT16 - по 2, а в FАТ12 - по 1,5.

Старші 4 біта 32-розрядної елемента таблиці FAT32 зарезервовані і не беруть участь у формуванні номера кластера. Програми, безпосередньо зчитувальні FАТ32-таблицю, повинні маскувати ці біти і охороняти їх від зміни при записі нових значень.

Отже, FAT32 має наступні переваги в порівнянні з колишніми реалізаціями файлової системи FAT:

підтримує диски об'ємом до 2 Тбайт;

ефективніше організовує дисковий простір. FAT32 використовує кластери меншого розміру (4 Кбайт для дисків об'ємом до 8 Гбайт), що дозволяє заощадити до 10-15% простору на великих дисках в порівнянні з FAT;

кореневої каталог FAT 32, як і всі інші каталоги, тепер не обмежений, він складається з ланцюжка кластерів і може бути розташований в будь-якому місці диска;

має більш високу надійність: FAT32 здатна переміщати кореневий каталог і працювати з резервною копією FAT, крім того, завантажувальний запис на FАТ32-дисках розширена і тепер включає резервну копіюкритично важливих структур даних, а це означає, що FАТ32-диски менш чутливі до виникнення окремих збійних ділянок, ніж існуючі FAT-томи;

програми завантажуються на 50% швидше.

Табл.2.3.2 - Порівняння розмірів кластерів

Обсяг діскаРазмер кластерів в FAT16, КбайтРазмер кластерів в FAT32, Кбайт256 Мбайт-511 Мбайт8Не поддержівается512 Мбайт - 1023 Мбайт1641024 Мбайт - 2 Гбайт3242 Гбайт - 8 Гбайтное поддержівается48 Гбайт-16 Гбайтное поддержівается816 Гбайт-32 Гбайтное поддержівается16Более 32 Гбайтное поддержівается32

3. Альтернативна файлова система NTFS і її порівняння з FAT32

3.1 Система NTFS

(New Technology File System) - найбільш краща файлова система при роботі з ОС Windows NT, оскільки вона була спеціально розроблена для даної системи. До складу Windows NT входить утиліта convert, що здійснює конвертацію томів з FAT і HPFS в тому NTFS. В NTFS значно розширені можливості по управлінню доступом до окремих файлів і каталогів, введено велике число атрибутів, реалізована відмовостійкість, засоби динамічного стиснення файлів, підтримка вимог стандарту POSIX. NTFS дозволяє використовувати імена файлів довжиною до 255 символів, при цьому вона використовує той же алгоритм для генерації короткого імені, що і VFAT. NTFS має можливість самостійного відновленняв разі збою ОС або обладнання, так що дисковий тім залишається доступним, а структура каталогів не порушується.

Кожен файл на томі NTFS представлений записом в спеціальному файлі - головною файлової таблиці MFT (Master File Table). NTFS резервує перші 16 записів таблиці розміром близько 1 Мб для спеціальної інформації. Перший запис таблиці описує безпосередньо саму головну файлову таблицю. За нею йде дзеркальна запис MFT. Якщо перший запис MFT зруйнована, NTFS зчитує другий запис, щоб відшукати дзеркальний файл MFT, перший запис якого ідентична першого запису MFT. Місцезнаходження сегментів даних MFT і дзеркального файлу MFT зберігається в секторі початкового завантаження. Копія сектора початкового завантаження знаходиться в логічному центрі диска. Третій запис MFT містить файл реєстрації, застосовуваний для відновлення файлів. Сімнадцята і наступні записи головною файлової таблиці використовуються власне файлами і каталогами на томі.

В журналі транзакцій (log file) реєструються всі операції, що впливають на структуру томи, включаючи створення файлу і будь-які команди, що змінюють структуру каталогів. Журнал транзакцій застосовується для відновлення томи NTFS після збою системи. Запис для кореневого каталогу містить список файлів і каталогів, що зберігаються в кореневому каталозі.

Схема розподілу простору на томі зберігається в файлі бітової карти (bitmap file). Атрибут даних цього файлу містить бітову карту, кожен біт якої представляє один кластер томи і вказує, чи вільний даний кластер або зайнятий деяким файлом.также підтримує файл поганих кластерів (bad cluster file) для реєстрації пошкоджених ділянок на томі і файл томи (volume file) , що містить ім'я томи, версію NTFS і біт, який встановлюється при пошкодженні томи. Нарешті, є файл, який містить таблицю визначення атрибутів (attribute definition table), яка задає типи атрибутів, підтримувані на томі, і вказує чи можна їх індексувати, відновлювати операцією відновлення системи і т.д.распределяет простір кластерами і використовує для їх нумерації 64 розряду , що дає можливість мати 264 кластерів, кожен розміром до 64 Кбайт. Як і в FAT розмір кластера може змінюватися, але необов'язково зростає пропорційно розміру диска. Розміри кластерів, що встановлюються за замовчуванням при форматуванні розділу, наведені в табл.3.1.

Розмір разделаРазмер кластера< 512 Мб512 байт513 Мб - 1024 Мб (1 Гб) 1 Кб1 Гб - 2 Гб2 Кб2 Гб - 4 Гб4 Кб4 Гб - 8 Гб8 Кб8 Гб - 16 Гб16 Кб16 Гб - 32 Гб32 Кб>32 Гб64 КБ дозволяє зберігати файли розміром до 16 ексабайт (264 байт) і має в своєму розпорядженні вбудованим засобом ущільнення файлів в реальному часі. Стиснення є одним з атрибутів файлу або каталогу і подібно до будь-атрибуту може бути знято або встановлено в будь-який момент (стиснення можливо на розділах з розміром кластера не більше 4 Кб). При ущільненні файлу, на відміну від схем ущільнення використовуваних в FAT, застосовується пофайлово ущільнення, таким чином, псування невеликої ділянки диска не приводить до втрати інформації в інших файлах.

Для зменшення фрагментації NTFS завжди намагається зберегти файли в безперервних блоках. Ця система використовує структуру каталогів у вигляді B-дерева, аналогічну високопродуктивної файлової системи HPFS, а не структурі зі зв'язаним списком застосовуваної в FAT. Завдяки цьому пошук файлів в каталозі здійснюється швидше, оскільки імена файлів зберігаються сортувати в лексикографічному порядке.била розроблена як відновлювана файлова система, яка використовує модель обробки транзакцій. Кожна операція введення-виведення, що змінює файл на томі NTFS, розглядається системою як транзакція і може виконуватися як неподільний блок. При модифікації файлу користувачем сервіс файлу реєстрації фіксує всю інформацію необхідну для повторення або відкату транзакції. Якщо транзакція завершена успішно, проводиться модифікація файлу. Якщо немає, NTFS виробляє відкат транзакції.

Незважаючи на наявність захисту від несанкціонованого доступу до даних NTFS не забезпечує необхідну конфіденційність інформації, що зберігається. Для отримання доступу до файлів досить завантажити комп'ютер в DOS з дискети і скористатися яким-небудь стороннім драйвером NTFS для цієї системи.

Починаючи з версії Windows NT 5.0 (нова назва Windows 2000) Microsoft підтримує нову файлову систему NTFS 5.0. У новій версії NTFS були введені додаткові атрибути файлів; поряд з правом доступу введено поняття заборони доступу, що дозволяє, наприклад, при спадкуванні користувачем прав групи на який-небудь файл, заборонити йому можливість змінювати його вміст. Нова система також дозволяє:

вводити обмеження (квоти) на розмір дискового простору, наданого користувачам;

проектувати будь-каталог (як на локальному, так і на віддаленому комп'ютері) В підкаталог на локальному диску.

Цікавою можливістю нової версії Windows NT є ​​динамічне шифрування файлів і каталогів, що підвищує надійність зберігання інформації. До складу Windows NT 5.0 входить файлова система з шифруванням (Encrypting File System, EFS), яка використовує алгоритми шифрування з загальним ключем. Якщо для файлу встановлений атрибут шифрування, то при зверненні користувальницької програмидо файлу для запису або читання відбувається прозоре для програми кодування і декодування файлу.

.2 Порівняння NTFS і FAT32

переваги:

Швидка швидкість доступу до файлів малого розміру;

Розмір дискового простору на сьогоднішній день практично не обмежений;

Фрагментація файлів не впливає на саму файлову систему;

Висока надійність збереження даних і власне самої файлової структури;

Висока продуктивність при роботі з файлами великого розміру;

недоліки:

Більш високі вимоги до обсягу оперативної пам'ятів порівнянні з FAT 32;

Робота з каталогами середніх розмірів утруднена через їх фрагментації;

Більш низька швидкість роботи в порівнянні з FAT 3232

переваги:

Висока швидкість роботи;

Низьке вимога до обсягу оперативної пам'яті;

Ефективна робота з файлами середніх і малих розмірів;

Більш низький знос дисків, внаслідок меншої кількості пересувань головок читання / запису.

недоліки:

Низька захист від збоїв системи;

Чи не ефективна робота з файлами великих розмірів;

Обмеження за максимальним обсягом розділу і файлу;

Зниження швидкодії при фрагментації;

Зниження швидкодії при роботі з каталогами, що містять велику кількість файлів;

Отже, обидві файлові системи зберігають дані в кластерах мінімальний розмір якого дорівнює 512 b. Як правило звичайний розмір кластера дорівнює 4 Kb. На цьому схожість мабуть і закінчуються. Дещо про фрагментацію: швидкість роботи NTFS різко знижується при заповненні диска на 80 - 90%. Це пов'язано з фрагментацією службових і робочих файлів. Чим більше Ви працюєте з таким завантаженим диском, тим сильніше фрагментація і тим нижче продуктивність. У FAT 32 фрагментація робочої областідиска відбувається і на більш ранніх етапах. Справа тут залежить від того, наскільки часто Ви записуєте / перете дані. Як і в NTFS, фрагментація сильно знижує продуктивність. Тепер про оперативну пам'ять. обсяг самої електронної таблиці FAT 32 може займати в ОЗУ порядку декількох мегабайт. Але на допомогу приходить кешування. Що записується в кеш:

Найбільш використовувані каталоги;

Дані про всіх використовуваних в даний момент часу файлах;

Дані про вільний простір диска;

А що ж NTFS? Кешуванню важко піддаються каталоги великих розмірів, а вони можуть досягати розмірів декількох десятків мегабайт. Плюс MFT, плюс інформація про вільне місце на диску. Хоча треба зауважити, що NTFS все ж досить економно витрачає ресурси оперативної пам'яті. В наявності вдала система зберігання даних, в MFT кожен запис приблизно дорівнює 1 Kb. Але все ж вимоги до обсягу ОЗУ вище, ніж для FAT 32. Коротше, якщо Ваша пам'ять менше або дорівнює 64 Mb, то ефективніше з точки зору швидкості виявиться FAT 32. Якщо більше - різниця в швидкості буде маленька, а часто взагалі ніякої. Тепер про сам жорсткому диску. Для використання NTFS бажано наявність Bus Mastering. Що це? Це особливий режим роботи драйвера і контролера. При використанні BM обмін відбувається без участі процесора. Відсутність ВМ позначиться на продуктивності системи. Крім цього, внаслідок використання більш складної файлової системи кількість рухів головок читання / запису зростає, що так само впливає на швидкість. Наявність дискового кешу однаково позитивно позначається, як на NTFS, так і на FAT 32.

висновок

Переваги FAT - низькі накладні витрати на зберігання даних і тотальна сумісність з величезною кількістю операційних систем і апаратних платформ. Цією файлової системою як і раніше користуються для форматування дискет, де великий обсяг розділу, підтримуваний іншими файловими системами, Не грає ролі, а низькі накладні витрати дозволяють економно використовувати малий обсяг дискети (NTFS вимагає для зберігання даних більше місця, що абсолютно не прийнятно для дискет).

Область застосування FAT32 насправді набагато вже - цю файлову систему варто застосовувати, якщо Ви збираєтеся отримувати доступ до розділів і з допомогою Windows 9x і за допомогою Windows 2000 / XP. Але так як актуальність Windows 9x сьогодні практично зійшла нанівець, то і використання цієї файлової системи не представляє особливого інтересу.

Список літератури

1. http: // yura. puslapiai. lt / archiv / per / fat.html

У FAT імена файлів мають формат 8.3 і складаються тільки з символів кодування ASCII. У VFAT була додана підтримка довгих (до 255 символів) імен файлів (англ. Long File Name, LFN) В кодуванні UTF-16LE, при цьому LFN зберігаються одночасно з іменами у форматі 8.3, ретроспективно званими SFN (англ. Short File Name). LFN нечутливі до регістру при пошуку, проте, на відміну від SFN, які зберігаються в верхньому регістрі, LFN зберігають регістр символів, зазначений при створенні файлу.

Структура системи FAT

У файлової системи FAT суміжні сектори диска об'єднуються в одиниці, які називаються кластерами. Кількість секторів в кластері дорівнює ступеню двійки (див. Далі). Для зберігання даних файлу відводиться ціла кількість кластерів (мінімум один), так що, наприклад, якщо розмір файлу складає 40 байт, а розмір кластера 4 кбайт, реально зайнятий інформацією файлу буде лише 1% відведеного для нього місця. Для уникнення подібних ситуацій доцільно зменшувати розмір кластерів, а для скорочення обсягу адресної інформації і підвищення швидкості файлових операцій - навпаки. На практиці вибирають певний компроміс. Так як ємність диска цілком може і не виражатися цілим числом кластерів, зазвичай в кінці тому присутні т. Н. surplus sectors - «залишок» розміром менше кластера, який не може відводитися ОС для зберігання інформації.

Простір томи FAT32 логічно розділене на три суміжні області:

• Зарезервована область. Містить службові структури, які належать завантажувального запису розділу (Partition Boot Record - PBR, для відмінності від Master Boot Record - головний запис завантаження диска; також PBR часто некоректно називається завантажувальним сектором) і використовуються при ініціалізації томи;
• Область таблиці FAT, що містить масив індексних покажчиків ( «осередків»), відповідних кластерів області даних. Зазвичай на диску представлено дві копії таблиці FAT з метою надійності;
• Область даних, де записано власне вміст файлів - тобто текст текстових файлів, кодоване зображення для файлів малюнків, оцифрований звук для аудіофайлів і т. Д. - а також т. Н. метадані - інформація щодо імен файлів і папок, їх атрибутів, часу створення і зміни, розмірів і розміщення на диску.

В FAT12 і FAT16 також спеціально виділяється область кореневого каталогу. Вона має фіксоване положення (безпосередньо після останнього елемента таблиці FAT) і фіксований розмір в секторах.

Якщо кластер належить файлу, то відповідна йому осередок містить номер наступного кластера цього ж файлу. Якщо осередок відповідає останньому кластеру файлу, то вона містить спеціальне значення (FFFF 16 для FAT16). Таким чином вибудовується ланцюжок кластерів файлу. Невживаних кластерам в таблиці відповідають нулі. «Поганим» кластерам (які виключаються з обробки, наприклад, з причини нечитаності відповідної області пристрої) також відповідає спеціальний код.

При видаленні файлу перший знак імені замінюється спеціальним кодом E5 16 і ланцюжок кластерів файлу в таблиці розміщення обнуляється. Оскільки інформація про розмір файлу (яка розташовується в каталозі поруч з ім'ям файлу) при цьому залишається недоторканою, в разі, якщо кластери файлу розташовувалися на диску послідовно і вони не були перезаписані новою інформацією, можливо відновлення віддаленого файлу.

завантажувальний запис

Перша структура томи FAT називається BPB (англ. BIOS parameter block ) І розташована в зарезервованої області, в нульовому секторі. Ця структура містить інформацію, що ідентифікує тип файлової системи і фізичні характеристики носія (дискети або розділу на жорсткому диску).

BIOS Parameter Block

BPB в принципі був відсутній в FAT, яка обслуговувала MS-DOS 1.x, так як в той час передбачалося лише два різних типи томи - одно- і двосторонні п'ятидюймовий дискети на 360 кб, причому формат томи визначався за першим байту області FAT. BPB був введений в MS-DOS 2.x в початку 1983 роки як обов'язкова структура завантажувального сектора, По якій надалі слід визначати формат томи; стара схема визначення за першим байту FAT втратила підтримку. Також в MS-DOS 2.0 була введена ієрархія файлів і папок (до цього всі файли зберігалися в кореневому каталозі).

Структура BPB в MS-DOS 2.x містила 16-бітове поле «загальної кількості секторів», що означало принципову непридатність цієї версії FAT для томів обсягом більше 2 16 = 65 536 секторів, тобто більше 32 Мб при стандартному розмірі сектора 512 байт. У MS-DOS 4.0 (1988) вищеназване поле BPB було розширено до 32 біт, що означало збільшення теоретичного розміру тому до 2 32 = 4 294 967 296 секторів, тобто до 2 ТБ при 512-байтним секторі.

Наступна модифікація BPB з'явилася разом з Windows 95 OSR2, в якій була введена FAT32 (в серпні 1996 року). Було знято двухгігабайтное обмеження на розмір тому, тому FAT32 теоретично може мати розмір до 8 Тб. Втім, розмір кожного окремого файлу при цьому не може перевищувати 4 Гб. BIOS Parameter Block FAT32 в цілях сумісності з ранніми версіями FAT повторює BPB FAT16 аж до поля BPB_TotSec32 включно, далі йдуть відмінності.

«Завантажувальний сектор» FAT32 в дійсності представляє собою три 512-байтних сектора - сектора 0, 1 і 2. Кожен з них містить сигнатуру 0xAA55 за адресою 0x1FE, тобто в останніх двох байтах, в разі якщо розмір сектора дорівнює 512 байт. Якщо ж розмір сектора більш, ніж 512 байт, то сигнатура міститься як за адресою 0x1FE, так і в останніх двох байтах нульового сектора, тобто дублюється.

FSInfo

Завантажувальний запис розділу FAT32 містить структуру під назвою FSInfo, Використовувану для зберігання значення числа вільних кластерів томи. FSInfo, як правило, займає сектор 1 (див. Поле BPB_FSInfo) і має наступну структуру (адреси відносно початку сектора):

• FSI_LeadSig. 4-байтовая підпис 0x41615252, свідчить, що сектор використовується для структури FSInfo.
• FSI_Reserved1. Проміжок з 4-го по 483-й байт сектора включно, обнуляється.
• FSI_StrucSig. Ще одна підпис, розташована за адресою 0x1E4 і містить значення 0x61417272.
• FSI_Free_Count. Четирёхбайтовое поле за адресою 0x1E8, містить останнє відоме системі значення числа вільних кластерів томи. Значення 0xFFFFFFFF означає, що число вільних кластерів невідомо і має обчислюватися.
• FSI_Nxt_Free. Четирёхбайтовое поле за адресою 0x1EC, містить номер кластера, від якого повинен починатися пошук вільних кластерів по таблиці індексних покажчиків. Зазвичай це поле містить номер останнього кластера FAT, відведеного для зберігання файлу. Значення 0xFFFFFFFF означає, що пошук вільного кластера повинен проводитися з самого початку таблиці FAT, тобто з другого кластера.
• FSI_Reserved2. Зарезервоване 12-байтное поле за адресою 0x1F0.
• FSI_TrailSig. Підпис 0xAA550000 - останні 4 байти сектора FSInfo.

Сенс введення FSInfo в оптимізації роботи системи, так як в FAT32 таблиця індексних покажчиків може мати значні розміри і її побайтовой перегляд може зайняти значний час. Однак значення полів FSI_Free_Count і FSI_Nxt_Free можуть не відповідати дійсності і повинні перевірятися на адекватність. Крім того, вони навіть не оновлюються в резервної копії FSInfo, розташованої, як правило, в секторі 7.

Визначення типу FAT томи

Визначення типу FAT томи (тобто вибір між FAT12, FAT16 і FAT32) проводиться ОС за кількістю кластерів в томі, яке в свою чергу визначається з полів BPB. Перш за все обчислюється кількість секторів кореневого каталогу:

RootDirSectors = (BPB_RootEntCnt * 32) / BPB_BytsPerSec

DataSec = TotSec - (BPB_ResvdSecCnt + (BPB_NumFATs * FATSz) + RootDirSectors)

Нарешті, визначається кількість кластерів області даних:

CountofClusters = DataSec / BPB_SecPerClus

За кількістю кластерів проводиться однозначне відповідність з файлової системою:

• CountofClusters< 4085 - FAT12
• CountofClusters = 4085 ÷ 65524 - FAT16
• CountofClusters> 65524 - FAT32

Згідно з офіційною специфікації, це єдиний допустимий спосіб визначення типу FAT. Штучне створення томи, що порушує зазначені правила відповідності, призведе до його некоректної обробки Windows. Проте, рекомендується уникати значень CountofClusters, близьких до критичних (4085 і 65525), для вірного визначення типу файлової системи будь-якими, часто некоректно написаними драйверами.

Згодом FAT стали широко використовувати в різних пристрояхдля сумісності між DOS, Windows, OS / 2, Linux. Майкрософт не виявляла намірів примушувати до їх ліцензування [ уточнити] .

У лютому 2009 року Майкрософт подала в суд на компанію TomTom, виробника автомобільних навігаційних систем на основі Linux, звинувачуючи її в порушенні патентів.

Примітки

1. http://cd.textfiles.com/megademo2/INFO/OS2_HPFS.TXT
2. www.microsoft.com/mscorp/ip/tech/fathist.asp в archive.org
3. Microsoft Extensible Firmware Initiative FAT32 File System Specification 1.03. Microsoft (6 грудня 2000). - Документа в форматі Microsoft Word, 268 Кб. Читальний зал
4. What About VFAT? . TechNet Archive. Microsoft (15 жовтня 1999). Процитовано 22 серпня 2011. Процитовано 5 травня 2010.
5. Не слід плутати розширення файлової системи VFAT з однойменною драйвером файлової системи, який з'явився в Windows for Workgroups 3.11 і призначений для обробки викликів функцій MS-DOS (INT 21h) в захищеному режимі (див .: KB126746: Windows for Workgroups Version History. VERSION 3.11 → Non-Network Features. Microsoft (14 листопада 2003). Процитовано 22 серпня 2011. Процитовано 5 травня 2010.)
6. Federal Patent Court declares FAT patent of Microsoft null and void (англ.). heise online. Heise Zeitschriften Verlag (2 березня 2007). Читальний зал
7. Brian Kahin. Microsoft Roils the World with FAT Patents (англ.). The Huffington Post (10 березня 2009). Процитовано 22 серпня 2011. Перевірено 10 березня 2009.
8. Ryan Paul. Microsoft suit over FAT patents could open OSS Pandora "s Box (англ.). Ars Technica. Condé Nast Publications (25 лютого 2009). Читальний зал
9. Glyn Moody.(Англ.). ComputerworldUK. IDG (5 березня 2009). Процитовано 22 серпня 2011. Перевірено 9 березня 2009.
10. Steven J. Vaughan-Nichols. Linux companies sign Microsoft patent protection pacts (англ.). Блоги Computerworld. IDG (5 березня 2009). Процитовано 22 серпня 2011. Перевірено 9 березня 2009.
11. Erica Ogg. TomTom countersues Microsoft in patent dispute (англ.). CNet (19 березня 2009). Процитовано 22 серпня 2011. Процитовано 20 березня 2009.

посилання

• ECMA-107 (англ.) Стандарт FAT

FAT(Англ. File Allocation Table- «таблиця розміщення файлів») - класична архітектура файлової системи, яка через свою простоту все ще широко використовується для флеш-накопичувачів. Використовується в дискетах, і деяких інших носіях інформації. Раніше використовувалася і на жорстких дисках.

Файлова система була розроблена Біллом Гейтсом і Марком Мак Дональдом в 1977 році і спочатку використовувалася в операційній системі 86-DOS. Надалі 86-DOS була придбана Microsoft і стала основою для ОС MS-DOS 1.0, випущеної в серпні 1981 року. FAT була призначена для роботи з гнучкими дисками розміром менше 1 Мб, і спочатку не передбачала підтримки жорстких дисків.

Зараз існує чотири версії FAT - FAT8, FAT12, FAT16і FAT32. Вони відрізняються розрядністю записів в дискової структурі, тобто кількістю біт, відведених для зберігання номера кластера. FAT12 застосовується в основному для дискет, FAT16 - для дисків малого обсягу, FAT32- для жорстких дисків. На основі FAT була розроблена нова файлова система exFAT(Extended FAT), яка використовується переважно для флеш-накопичувачів.

Файлова система FAT заповнює вільне місце на диску послідовно від початку до кінця. При створенні нового файлу або збільшенні вже існуючого вона шукає перший вільний кластер в таблиці розміщення файлів. Якщо одні файли були видалені, а інші змінилися в розмірі, то з'являються в результаті порожні кластери будуть розпорошені по диску. Якщо кластери, що містять дані файлу, розташовані не підряд, то файл виявляється фрагментованим. Сильно фрагментовані файли значно знижують ефективність роботи, так як головки читання / запису при пошуку чергового запису файлу повинні будуть переміщатися від однієї області диска до іншої. Бажано, щоб кластери, виділені для зберігання файлу, йшли підрив, так, як це дозволяє скоротити час його пошуку. Однак, це можна зробити тільки за допомогою спеціальної програми, подібна процедура отримала назву дефрагментаціїфайлу.

Недоліком FAT так само є те, що її продуктивність залежить від кількості файлів, що знаходяться в одному каталозі. При великій кількості файлів (близько тисячі), виконання операції зчитування списку файлів в каталозі може зайняти кілька хвилин. FAT не передбачає зберігання такої інформації, як відомості про власника або повноваження доступу до файлу.

FAT - проста файлова система, що не запобігає псування файлів через ненормального завершення роботи комп'ютера, вона є однією з найбільш поширених файлових систем, і її підтримують більшість ОС.

Організація файлової системи fat

Всі сучасні дискові операційні системи забезпечують створення файлової системи, призначеної для зберігання даних на дисках і забезпечення доступу до них .. Для того, щоб дані могли бути записані на диск, його поверхню необхідно структурувати -т.е. розділити на сектораі доріжки.

A- доріжка

C- кластер

Малюнок 1 Структура диска

доріжки- це концентричні кола, що покривають поверхню диска. Найближчою до краю диска доріжці присвоєно номер 0, наступної за нею - 1 і т.д. Якщо дискета двостороння, то пронумеровані обидві її сторони. Номер першої сторони - 0, номер другої - 1.

Кожна доріжка розбивається на ділянки, звані секторами. Секторам також присвоюються номери. Першому сектору на доріжці присвоюється номер 1, другому - 2 і т.д.

Жорсткий диск складається з однієї або декількох круглих пластин. Для зберігання інформації використовуються обидві поверхні пластини. Кожна поверхня розбивається на доріжки, доріжки, в свою чергу, - на сектори. Доріжки однакового радіусу складають циліндр. Таким чином, всі нульові доріжки складають циліндр з номером нуль, доріжки з номером 1 - циліндр з номером 1 і т.д.

Тому поверхню жорсткого диска можна розглядати як тривимірну матрицю, вимірами якої є номери поверхні, циліндраі сектора.Під циліндром розуміється сукупність всіх доріжок, що належать різним поверхням і знаходяться на рівній відстані від осі обертання.

Файлова система FAT16 почала своє існування ще за часів, що передували MS-DOS, і підтримується всіма операційними системами Microsoft для забезпечення сумісності. Її назва File Allocation Table (таблиця розташування файлів) відмінно відображає фізичну організацію файлової системи, до основних характеристик якої можна віднести те, що максимальний розмір підтримуваного томи (жорсткого диска або розділу на жорсткому диску) не перевищує 4095 Мбайт. За часів MS-DOS 4-гігабайтні жорсткі диски здавалися нездійсненною мрією (розкішшю були диски об'ємом 20-40 Мбайт), тому такий запас був цілком виправданим.

Том, відформатований для використання FAT16, розділяється на кластери. Розмір кластера за замовчуванням залежить від розміру тому і може коливатися від 512 байт до 64 Кбайт. У табл. 2 показано, як розмір кластера залежить від розміру тому. Відзначимо, що розмір кластера може відрізнятися від значення за замовчуванням, але повинен мати одне із значень, вказаних в табл. 2.

Не рекомендується задіяти файлову систему FAT16 на томах більше 511 Мбайт, так як для відносно невеликих за обсягом файлів дисковий простір буде використовуватися вкрай неефективно (файл розміром в 1 байт буде займати 64 Кбайт). Незалежно від розміру кластера файлова система FAT16 не підтримує для томів більше 4 Гбайт.

Починаючи з Microsoft Windows 95 OEM Service Release 2 (OSR2) в Windows з'явилася підтримка 32-бітної FAT. Для систем на базі Windows NT ця файлова система вперше стала підтримуватися в Microsoft Windows 2000. Якщо FAT16 може підтримувати томи обсягом до 4 Гбайт, то FAT32 здатна обслуговувати томи обсягом до 2 Тбайт. Розмір кластера в FAT32 може змінюватися від 1 (512 байт) до 64 секторів (32 Кбайт). Для зберігання значень кластерів FAT32 потрібно 4 байт (32 біт, а не 16, як в FAT16). Це означає, зокрема, що деякі файлові утиліти, розраховані на FAT16, не можуть працювати з FAT32.

Основною відмінністю FAT32 від FAT16 є те, що змінився розмір логічного розділу диска. FAT32 підтримує томи обсягом до 127 Гбайт. При цьому, якщо при використанні FAT16 з 2-гігабайтними дисками був потрібний кластер розміром в 32 Кбайт, то в FAT32 кластер розміром в 4 Кбайт підходить для дисків об'ємом від 512 Мбайт до 8 Гбайт (табл. 4).

Це відповідно означає більш ефективне використання дискового простору - чим менше кластер, тим менше місця потрібно для зберігання файлу і, як наслідок, диск рідше стає фрагментованим.

При застосуванні FAT32 максимальний розмір файлу може досягати 4 Гбайт мінус 2 байта. Якщо при використанні FAT16 максимальне число входжень в кореневій каталог обмежувалося 512, то FAT32 дозволяє збільшити це число до 65 535.

FAT32 накладає обмеження на мінімальний розмір тому - він повинен бути не менше 65 527 кластерів. При цьому розмір кластера не може бути таким, щоб FAT займала більше 16 Мбайт-64 Кбайт / 4 або 4 млн. Кластерів.

При використанні довгих імен файлів дані, необхідні для доступу з FAT16 і FAT32, не перекриваються. При створенні файлу з довгим ім'ям Windowsстворює відповідне ім'я в форматі 8.3 і одне або більше входжень в каталог для зберігання довгого імені (по 13 символів з довгого імені файлу на кожне входження). Кожне наступне входження зберігає відповідну частину імені файлу в форматі Unicode. Такі входження мають атрибути «ідентифікатор томи», «тільки читання», «системний» і «прихований» - набір, який ігнорується MS-DOS; в цій операційній системі доступ до файлу здійснюється по його «псевдоніму» в форматі 8.3.

До складу Microsoft Windows 2000, входить підтримка нової версії файлової системи NTFS, яка, зокрема, забезпечує роботу з сервісами каталогів Active Directory, точки перерахунку (reparse points), засоби захисту інформації, контроль за доступом і ряд інших можливостей.

Як і при використанні FAT, основною інформаційною одиницею в NTFS є кластер. У табл. 5 показані розміри кластерів за замовчуванням для томів різної ємності.

При формуванні файлової системи NTFS програма форматування створює файл Master File Table (MTF) та інші області для зберігання метаданих. Метадані використовуються NTFS для реалізації файлової структури. Перші 16 записів в MFT зарезервовані самої NTFS. Місцезнаходження файлів метаданих $ Mft і $ MftMirr записано в завантажувальному секторі диска. Якщо перший запис в MFT пошкоджена, NTFS зчитує другий запис для знаходження копії першої. Повна копія завантажувального сектора розташовується в кінці тому. У табл. 6 перераховані основні метадані, збережені в MFT.

Решта записи MFT містять записи для кожного файлу і каталогу, розташованих на даному томі.

Зазвичай один файл використовує одну запис в MFT, але якщо у файлу великий набір атрибутів або він стає занадто фрагментованим, то для зберігання інформації про нього можуть знадобитися додаткові записи. У цьому випадку перший запис про фото, звана базової записом, зберігає місце розташування інших записів. Дані про файлах і каталогах невеликого розміру (до 1500 байт) повністю утримуються в першому записі.

Кожен зайнятий сектор на NTFS-томі належить тому чи іншому файлу. Навіть метадані файлової системи є частиною файлу. NTFS розглядає кожен файл (або каталог) як набір файлових атрибутів. Такі елементи, як ім'я файлу, інформація про його захист і навіть дані в ньому, є атрибутами файлу. Кожен атрибут ідентифікується кодом певного типу і, опціонально, ім'ям атрибута.

Якщо атрибути файлу вміщуються в файловий запис, вони називаються резидентними атрибутами. Такими атрибутами завжди є ім'я файлу і дата його створення. У тих випадках, коли інформація про фото занадто велика, щоб уміститися в одну MFT-запис, деякі атрибути файлу стають нерезидентними. Резидентні атрибути зберігаються в одному або більше кластерах і являють собою потік альтернативних даних для поточного томи (про це - трохи нижче). Для опису місцезнаходження резидентних і нерезидентних атрибутів NTFS створює атрибут Attribute List.

У табл. 7 показані основні атрибути файлів, певні в NTFS. У майбутньому цей список може бути розширений.

У Windows 2000 забезпечується підтримка файлової системи CDFS, що відповідає стандарту ISO'9660, що описує розташування інформації на CD-ROM. Підтримуються довгі імена файлів відповідно до ISO'9660 Level 2.

При створенні CD-ROM для використання під управлінням Windows 2000 слід мати на увазі наступне:

• всі імена каталогів та файлів повинні містити менше 32 символів;
• всі імена каталогів та файлів повинні складатися тільки з символів верхнього регістру;
• глибина каталогів не повинна перевищувати 8 рівнів від кореня;
• використання розширень імен файлів не обов'язково.

Порівняння файлових систем

Під управлінням Microsoft Windows 2000, можливе використання файлових систем FAT16, FAT32, NTFS або їх комбінацій. Вибір операційної системи залежить від наступних критеріїв:

• того, як використовується комп'ютер;
• апаратної платформи;
• розміру і числа жорстких дисків;
• безпеки інформації

Файлові системи FAT

Як ви вже могли помітити, цифри в назві файлових систем - FAT16 і FAT32 - вказують на число біт, необхідних для зберігання інформації про номери кластерів, використовуваних файлом. Так, в FAT16 застосовується 16-бітова адресація і, відповідно, можливе використання до 2 16 адрес. У Windows 2000 перші чотири біта таблиці розташування файлів FAT32 необхідні для власних потреб, тому в FAT32 число адрес досягає 2 28.

У табл. 8 показані розміри кластерів для файлових систем FAT16 і FAT32.

Крім істотних відмінностей в розмірі кластера FAT32 також дозволяє кореневого каталогу розширюватися (в FAT16 число входжень обмежена 512 і може бути навіть нижче при використанні довгих імен файлів).

переваги FAT16

Серед переваг FAT16 можна відзначити наступні:

• файлова система підтримується операційними системами MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, а також деякими операційними системами UNIX;
• існує велика кількість програм, що дозволяють виправляти помилки в цій файлової системи і відновлювати дані;
• при виникненні проблем із завантаженням з жорсткого диска система може бути завантажена з флоппі-диска;
• дана файлова система досить ефективна для томів обсягом менше 256 Мбайт.

недоліки FAT16

До основних недоліків FAT16 відносяться:

• кореневої каталог не може містити більше 512 елементів. Використання довгих імен файлів істотно скорочує число цих елементів;
• FAT16 підтримує не більше 65 536 кластерів, а так як деякі кластери зарезервовані операційною системою, число доступних кластерів - 65 524. Кожен кластер має фіксований розмір для даного логічного пристрою. При досягненні максимального числа кластерів при їх максимальному розмірі (32 Кбайт) максимальний обсяг підтримуваного томи обмежується 4 Гбайт (під управлінням Windows 2000). Для підтримки сумісності з MS-DOS, Windows 95 і Windows 98 обсяг томи під FAT16 не повинен перевищувати 2 Гбайт;
• в FAT16 не підтримує вбудований захист файлів і їх стиснення;
• на дисках великого обсягу втрачається багато місця за рахунок того, що використовується максимальний розмір кластера. Місце під файл виділяється виходячи з розміру файлу, а кластера.

переваги FAT32

Серед переваг FAT32 можна відзначити наступні:

• виділення дискового простору виконується більш ефективно, особливо для дисків великого обсягу;
• кореневої каталог в FAT32 являє собою звичайну ланцюжок кластерів і може перебувати в будь-якому місці диска. Завдяки цьому FAT32 не накладаються ніяких обмежень на кількість елементів в кореневому каталозі;
• за рахунок використання кластерів меншого розміру (4 Кбайт на дисках об'ємом до 8 Гбайт) зайняте дисковий простір зазвичай на 10-15% менше, ніж під FAT16;
• FAT32 є більш надійною файлової системою. Зокрема, вона підтримує можливість переміщення кореневого каталогу і використання резервної копії FAT. Крім цього завантажувальний запис містить ряд критичних для файлової системи даних.

недоліки FAT32

Основні недоліки FAT32:

• розмір тому при використанні FAT32 під Windows 2000 обмежений 32 Гбайт;
• томи FAT32 недоступні з інших операційних систем - тільки з Windows 95 OSR2 і Windows 98;
• Не підтримується резервна копія завантажувального сектора;
• в FAT32 не підтримує вбудований захист файлів і їх стиснення.

Файлова система NTFS

При роботі в Windows 2000 Microsoft рекомендується відформатувати всі розділи жорсткого диска під NTFS, за винятком тих змін, коли використовується кілька операційних систем (крім Windows 2000 і Windows NT). Застосування NTFS замість FAT дозволяє використовувати функції, доступні в NTFS. До них, зокрема, відносяться:

• можливість відновлення. Ця можливість «вбудована» в файлову систему. NTFS гарантує збереження даних за рахунок того, що використовує протокол і деякі алгоритми відновлення інформації. У разі системного збою NTFS використовує протокол і додаткову інформацію для автоматичного відновленняцілісності файлової системи;
• стиснення інформації. Для томів NTFS Windows 2000 підтримує стиснення окремих файлів. Такі стислі файли можуть використовуватися Windows-додатками без попереднього розпаковування, яка відбувається автоматично при читанні з файлу. При закритті і збереженні файл знову упаковується;
• крім цього можна виділити наступні переваги NTFS:

Деякі функції операційної системи вимагають наявності NTFS;

Швидкість доступу набагато вище - NTFS мінімізує число звернень до диску, необхідних для знаходження файлу;

Захист файлів і каталогів. Тільки на томах NTFS можливе завдання атрибутів доступу до файлів і папок;

При використанні NTFS Windows 2000 підтримує томи обсягом до 2 Тбайт;

Файлова система підтримує резервну копію завантажувального сектора - вона розташовується в кінці тому;

NTFS підтримує систему шифрування Encrypted File System (EFS), що забезпечує захист від несанкціонованого доступу до вмісту файлів;

При використанні квот можна обмежити обсяг дискового простору, займаного користувачами.

недоліки NTFS

Говорячи про недоліки файлової системи NTFS, слід зазначити, що:

• NTFS-томи недоступні в MS-DOS, Windows 95 і Windows 98. Крім цього ряд функцій, реалізованих в NTFS під Windows 2000, недоступний в Windows 4.0 і раніших версіях;
• для томів невеликого обсягу, що містять багато файлів невеликого розміру, можливе зниження продуктивності в порівнянні з FAT.

Файлова система і швидкість

Як ми вже з'ясували, для томів невеликого обсягу FAT16 або FAT32 забезпечує більш швидкий доступдо файлів в порівнянні з NTFS, так як:

• FAT має більш простою структурою;
• розмір каталогів менше;
• FAT не підтримує захист файлів від несанкціонованого доступу - системі не потрібно перевіряти права доступу до файлів.

NTFS мінімізує число звернень до диска і час, необхідний для знаходження файлу. Крім того, якщо розмір каталогу досить малий, щоб поміститися в одному записі MFT, вся запис зчитується за один раз.

Одне входження в FAT містить номер кластера для першого кластера каталогу. Для перегляду файлу FAT потрібно пошук по всій файлової структурі.

Порівнюючи швидкість операцій, що виконуються для каталогів, що містять короткі і довгі імена файлів, слід враховувати, що швидкість операцій для FAT залежить від самої операції і розміру каталогу. Якщо FAT шукає неіснуючий файл, пошук виконується по всьому каталозі - ця операція займає більше часу, ніж пошук по структурі, заснованій на B-деревах, використовуваної в NTFS. Середній час, необхідне для пошуку файлу, в FAT виражається як функція від N / 2, в NTFS - як log N, де N - це число файлів.

Ряд наступних факторів впливає на швидкість читання і запису файлів під управлінням Windows 2000:

• фрагментація файлу. Якщо файл сильно фрагментований, NTFS звичайно потрібно менше звернень до диску, ніж FAT для знаходження всіх фрагментів;
• розмір кластера. Для обох файлових систем розмір кластера за замовчуванням залежить від обсягу томи і завжди виражається ступенем числа 2. Адреси в FAT16 - 16-бітові, в FAT32 - 32-бітові, в NTFS - 64-бітові;
• розмір кластера за замовчуванням в FAT базується на тому факті, що таблиця розташування файлів може мати не більше 65 535 входжень - розмір кластера являє собою функцію від обсягу томи, поділеної на 65 535. Таким чином, розмір кластера за замовчуванням для томи FAT завжди більше, ніж розмір кластера для томи NTFS того ж обсягу. Відзначимо, що більший розмір кластера для томів FAT означає, що томи FAT можуть бути менш фрагментованими;
• розташування файлів невеликого розміру. При використанні NTFS файли невеликого розміру містяться в MFT-записи. Розмір файлу, що міститься в одну запис MFT, залежить від числа атрибутів цього файлу.

Максимальний розмір томів NTFS

Теоретично NTFS підтримує тому з числом кластерів до 2 32. Але тим не менш крім відсутності жорстких дисків такого об'єму існують і інші обмеження на максимальний розмір тому.

Одним з таких обмежень є таблиця розділів. Індустріальні стандарти обмежують розмір таблиці розділів 2 32 секторами. Іншим обмеженням є розмір сектора, що звичайно дорівнює 512 байт. Оскільки розмір сектора може змінитися в майбутньому, поточний розмір дає обмеження на розмір одного тому - 2 Тбайт (2 32 x 512 байт = 2 41). Таким чином, 2 Тбайт є практичним межею для фізичних і логічних томів NTFS.

У табл. 11 показані основні обмеження NTFS.

Управління доступом до файлів і каталогів

При використанні томів NTFS можна встановлювати права доступу до файлів і каталогів. Ці права доступу вказують, які користувачі і групи мають доступ до них і який рівень доступу допустимо. Такі права доступу розповсюджуються як на користувачів, що працюють за комп'ютером, на якому розташовуються файли, так і на користувачів, що звертаються до файлів через мережу, коли файл розташовується в каталозі, відкритому для віддаленого доступу.

Під NTFS можна також встановлювати дозволу на віддалений доступ, що об'єднуються з дозволами на доступ до файлів і каталогів. Крім цього файлові атрибути (тільки читання, прихований, системний) також обмежують доступ до файлу.

Під управлінням FAT16 і FAT32 теж можливо встановлювати атрибути файлів, але вони не забезпечують права доступу до файлів.

У версії NTFS, використовуваної в Windows 2000, з'явився новий тип дозволу на доступ - успадковані дозволу. Вкладка Security містить опцію Allow inheritable permissions from parent to propagate to this file object, Яка за замовчуванням знаходиться в активному стані. Дана опція істотно скорочує час, необхідний на зміну прав доступу до файлів і підкаталогів. Наприклад, для зміни прав доступу до дерева, що містить сотні підкаталогів і файлів, досить включити цю опцію - в Windows NT 4 необхідно змінити атрибути кожного окремого файлу і підкаталогу.

На рис. 5 показані діалогова панель Properties і вкладка Security (розділ Advanced) - перераховані розширені права доступу до файлу.

Нагадаємо, що для томів FAT можна управляти доступом тільки на рівні томів і такий контроль можливий тільки при віддаленому доступі.

Стиснення файлів і каталогів

У Windows 2000 підтримується стиснення файлів і каталогів, розташованих на NTFS-томах. Стислі файли доступні для читання і запису будь-якими Windows-додатками. Для цього немає необхідності в їх попередньої розпакування. Використовуваний алгоритм стиснення схожий з тим, який використовується в DoubleSpace (MS-DOS 6.0) і DriveSpace (MS-DOS 6.22), але має одну істотну відмінність - під управлінням MS-DOS виконується стиснення цілого первинного розділу або логічного пристрою, тоді як під NTFS можна упаковувати окремі файли і каталоги.

Алгоритм стиснення в NTFS розроблений з урахуванням підтримки кластерів розміром до 4 Кбайт. Якщо величина кластера більше 4 Кбайт, функції стиснення NTFS стають недоступними.

самовідновлення NTFS

Файлова система NTFS має здатність самовідновлення і може підтримувати свою цілісність за рахунок використання протоколу виконуваних дій і ряду інших механізмів.

NTFS розглядає кожну операцію, модифікує системні файли на NTFS-томах, як транзакцію і зберігає інформацію про такий транзакції в протоколі. Розпочата транзакція може бути або повністю завершена (commit), або відкочується (rollback). В останньому випадку NTFS-тому повертається в стан, що передує початку транзакції. Для того щоб управляти транзакціями, NTFS записує всі операції, що входять в транзакцію, в файл протоколу, перед тим як здійснити запис на диск. Після того як транзакція завершена, всі операції виконуються. Таким чином, під керуванням NTFS не може бути незавершених операцій. У разі дискових збоїв незавершені операції просто скасовуються.

Під управлінням NTFS також виконуються операції, що дозволяють «на льоту» визначати дефектні кластери і відводити нові кластери для файлових операцій. Цей механізм називається cluster remapping.

В даному оглядіми розглянули різні файлові системи, підтримувані в Microsoft Windows 2000,, обговорили пристрій кожної з них, відзначили їх достоїнства і недоліки. Найбільш перспективною є файлова система NTFS, яка володіє великим набором функцій, недоступних в інших файлових системах. Нова версія NTFS, підтримувана систем Microsoft Windows 2000, має ще більшу функціональність і тому рекомендується для використання при установці операційної системи Win 2000.

КомпьютерПресс 7 «2000