NTFS файлдық жүйесі

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 17 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министірлігі

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: NTFS файылдық жүйесі, мәліметтерді ұйымдастыру әдістері

Орындаған: Смаил Арнұр
Тексерген: Абдыкеримова Ляззат

Тараз 2022 ж.

Кіріспе.
NFTS файлдық жүйесі.
NTFS файлдық жүйесі қазіргі уақытта бар ең күрделі және сәтті файлдық жүйелердің бірі болып табылады.
NTFS MS-DOS және Microsoft Windows жүйелерінде қолданылатын FAT файлдық жүйесін ауыстырды. NTFS метадеректер жүйесін қолдайды және өнімділікті, сенімділікті және дискілік кеңістіктің тиімділігін арттыру үшін файлдар туралы ақпаратты сақтау үшін арнайы деректер құрылымдарын пайдаланады. NTFS файлдар туралы ақпаратты негізгі файлдар кестесінде (MFT) сақтайды. NTFS-де әртүрлі пайдаланушылар мен пайдаланушылар топтары үшін деректерге қол жеткізуді шектеу (қолжетімділікті басқару тізімдері - Access Control Liists (ACL)), сондай-ақ квоталарды тағайындау (белгілі бір пайдаланушылар алатын дискілік кеңістіктің максималды көлеміне шектеулер) кірістірілген мүмкіндіктері бар. NTFS файлдық жүйенің сенімділігін арттыру үшін журналдық жүйені пайдаланады. NTFS OS2 операциялық жүйесі үшін Microsoft және IBM әзірлеген HPFS (Жоғары өнімділік файлдық жүйесі) файлдық жүйесіне негізделген. Бірақ дәйексөз, журнал жүргізу, қатынасты бақылау және аудит сияқты сөзсіз пайдалы жаңалықтарды алған ол өзінің ата-бабасына (HPFS) тән файлдық операциялардың өте жоғары өнімділігін жоғалтты.
NFTS файлдық жүйесінің келесі мүмкіндіктері бар:
:: Сирек файлдар. Бұл логикалық тұрғыдан өте үлкен файлдар, бірақ дискідегі қажетті орынды ғана алады. Бұл технологияны NT өзі және ДҚБЖ (Дерекқорды басқару жүйелері) пайдаланады.
:: Өзгеріс журналы. Дыбыстағы файлдарға жасалған барлық өзгерістерді тіркеу үшін қызмет етеді. Active Directory каталог қызметі және индекстеу қызметі арқылы пайдаланылады. Ол дискінің түбіріндегі Жүйе көлемі туралы ақпарат қалтасында орналасқан.
:: Қысқа атауларды қолдау. Бұл MS-DOS бағдарламаларымен үйлесімділік үшін қажет. Файл жасалған сайын, NTFS MFT-ге аттың қысқаша баламасын қамтитын қосымша жазба жасайды.
:: Файлдар мен каталогтарды қысу. NTFS MS-DOS DriveSpace және Stack утилиталары сияқты динамикалық, қолданбалы мөлдір файлды және каталогтарды қысуды қамтамасыз етеді. Қысылған төлсипатты бүкіл том үшін де, жеке файлдар мен каталогтар үшін де орнатуға болады. Кластері 4 КБ аспайтын бөлімдерде қысу мүмкін. Қысу коэффициенті деректер түріне байланысты өзгеріп отырады және MS Office бағдарламасымен жасалған мәтіндік құжаттар мен файлдар үшін максималды болып табылады.
:: Көп ағынды файлдар. Бір файлда әртүрлі ақпаратты қамтитын бірнеше атаулы ағындар болуы мүмкін және файл өлшемі негізгі, аты жоқ ағынның мазмұнына сәйкес есептеледі. Көңілді болу үшін сіз дискідегі барлық орынды алатын файлды жасай аласыз, бірақ бағдарламалық жасақтама тұрғысынан ұзындығы нөлге тең.
:: Қатты сілтемелер. Том ішінде бір файл үшін бірнеше атау жасауға болады. Бұл ретте біз файлдардың санын көбейтпейміз, тек қана таңбаша түрін жасаймыз. Файл оған соңғы қатты сілтеме жойылмайынша дискіде қалады. Бұл және одан кейінгі 2 технология UNIX жүйелерінде бұрыннан қолданылып келеді.
:: Нүктелерді қайта анықтау. Кез келген файл немесе каталог қайта анықтау нүктесі бола алады. Бұл атауларды енгізушығару жүйесі арқылы көрсету тәсілі.
:: NTFS ауысулары. Мақсатты каталогты басқа ішкі каталогпен салыстыруға мүмкіндік береді. Тек NTFS 5.0 және 5.1 нұсқаларында қол жетімді.
:: Динамикалық белгіні қадағалау. Таңбашалар арқылы көрсетілген файлдардың қозғалысын қадағалайды, сәйкесінше таңбашалардағы сол файлдарға сілтемені өзгертеді. NTFS 5.0 және 5.1 нұсқасы бар жергілікті дискілерде ғана жұмыс істейді.
:: Таңдамалы қатынасты басқару. Access Control List (ACL) кестелерін пайдалану арқылы файлдар мен қалталарға кіруді икемді түрде шектей аласыз. Қатынас құқықтарын мұралауды бір уақытта пайдалана отырып, жеке пайдаланушылармен де, топтармен де жұмыс істей аласыз.
:: Кіру аудиті. Бұл мүмкіндік аудит журналының көрсетілген файл нысанында орындалған барлық пайдаланушы немесе аудит тобы әрекеттерін жазуын қамтамасыз етеді.
Жоғарыда айтылғандардың барлығына қосымша, бар FAT көлемін CONVERT пәрмені арқылы деректерді жоғалтпай NTFS форматына түрлендіруге болады, алайда бұл шешім түрлендіру процесінің сипатына байланысты өте тиімді емес.

1 - NTFS файлдық жүйесі.
1.1 - NTFS құрылымы.
NTFS бөлімі, теориялық тұрғыдан, сіз қалаған кез келген дерлік өлшем болуы мүмкін. Іс жүзінде NTFS бөлімінің максималды өлшемі қазіргі уақытта тек қатты дискілердің өлшемімен шектеледі. NT4, алайда, бөлімге орнату әрекеті, егер оның кем дегенде бір бөлігі 8-ден көп шегінсе, біраз қиындық тудырады.Дискінің физикалық басынан ГБ, бірақ бұл мәселе тек жүктеу бөліміне әсер етеді.
NTFS құрылымы FAT қарағанда күрделірек болса да, өте қарапайым. Томға бөлінген әрбір сектор белгілі бір файлға жатады, тіпті метадеректер де файлдық жүйенің өзін сипаттайтын ақпарат болып табылады. NTFS атрибутқа негізделген және барлық файлдарды жүйе де, пайдаланушы да анықтайтын атрибуттар жиыны бар нысандар ретінде қарастырады.
NTFS томындағы әрбір файл FAT сияқты негізгі файл кестесіндегі (MFT) жазбамен ұсынылған. MFT-дегі жазбалар алфавит бойынша сұрыпталады, бұл екілік іздеуді пайдалануға мүмкіндік береді, бұл файлдық жүйенің жұмысын айтарлықтай жылдамдатады. Оңтайландыру үшін кэш менеджері жалқау жазу алгоритмін пайдаланады, бұл кезде деректер бірден дискіге жазылмайды, бірақ процессор жүктемесі азайғанша жадта сақталады, содан кейін фондық процесс арқылы дискіге тазартылады. Дегенмен, бұл тәжірибе электр қуаты үзілген жағдайда жағымсыз салдарға толы. Журнал файлдық жүйе құрылымының тұтастығын қамтамасыз етсе де, пайдаланушы деректерін сақтамайды. Сондықтан кез келген өзін құрметтейтін әкімші UPS (үзіліссіз қуат көзі) жоқ серверді орнатпайды. Нәтижесінде, беделді сынақтарға сәйкес, өнімділік бойынша FAT файлдардың аз саны бар шағын көлемде ғана жеңеді, басқа жағдайларда көшбасшылық NTFS-те қалады.
Жалпы фактілерден бастайық. NTFS бөлімі, теориялық тұрғыдан, сіз қалаған кез келген дерлік өлшем болуы мүмкін. Әрине, шектеу бар, бірақ мен оны көрсетпеймін, өйткені ол компьютерлік технологияның дамуының келесі жүзжылдығына - кез келген өсу қарқынында жеткілікті болады. Бұл іс жүзінде қалай жұмыс істейді? Бірдей дерлік. NTFS бөлімінің максималды өлшемі қазіргі уақытта тек қатты дискілердің өлшемімен шектеледі. Дегенмен, NT4 бөлімінде дискінің физикалық басынан 8 ГБ-тан астам қашықтықта орналасқан бөлімге орнату әрекетінде қиындықтар болады, бірақ бұл мәселе тек жүктеу бөліміне әсер етеді.

Лирикалық шегіну. NT4.0-ді бос дискіге орнату әдісі өте түпнұсқа болып табылады және NTFS мүмкіндіктері туралы түсінбеушілікке әкелуі мүмкін. Орнатушыға дискіні NTFS форматына пішімдегіңіз келетінін айтсаңыз, ол сізге ұсынатын ең үлкен өлшем тек 4 ГБ құрайды. NTFS бөлімінің өлшемі іс жүзінде шексіз болған кезде неге соншалықты кішкентай? Мәселе мынада, орнату бөлімі бұл файлдық жүйені білмейді :) Орнатушы бұл дискіні кәдімгі FAT форматына пішімдейді, оның NT-дегі ең үлкен өлшемі 4 ГБ (өте стандартты емес үлкен 64 Кбайт кластерді пайдалана отырып) және осы FAT-қа NT орнатады. Бірақ операциялық жүйенің бірінші жүктелу процесінде (әлі орнату кезеңінде) бөлім NTFS-ке тез түрлендіріледі; сондықтан пайдаланушы орнату кезінде NTFS өлшеміндегі оғаш шектеуден басқа ештеңені байқамайды.Бөлімнің құрылымы жалпы көрініс болып табылады.
Кез келген басқа жүйе сияқты, NTFS барлық пайдалы кеңістікті кластерлерге бөледі - бір уақытта пайдаланылатын деректер блоктары. NTFS кез келген дерлік кластер өлшемін қолдайды - 512 байттан 64 Кбайтқа дейін, ал 4 КБ кластер белгілі бір стандарт болып саналады. NTFS кластер құрылымында ешқандай ауытқулар жоқ, сондықтан бұл туралы көп айтуға болмайды, жалпы алғанда, қарапайым тақырып.
NTFS дискісі шартты түрде екі бөлікке бөлінеді. Дискінің алғашқы 12% MFT аймағы деп аталатын аймақ үшін сақталған - MFT метафайлы өсетін кеңістік (төменде бұл туралы толығырақ). Бұл аймаққа ешқандай деректер жазу мүмкін емес. MFT аймағы әрқашан бос сақталады - бұл ең маңызды қызметтік файл (MFT) өсіп келе жатқанда фрагменттеліп қалмауы үшін жасалады. Дискінің қалған 88%-ы кәдімгі файлдарды сақтау орны болып табылады.
Дегенмен, бос дискілік кеңістік барлық физикалық бос орынды қамтиды - MFT аймағының толтырылмаған бөліктері де сонда қамтылған. MFT аймағын пайдалану механизмі келесідей: файлдарды әдеттегі кеңістікке жазу мүмкін болмаған кезде, MFT аймағы жай ғана қысқарады (операциялық жүйелердің ағымдағы нұсқаларында дәл екі рет), осылайша файлдарды жазу үшін орын босатады. Кәдімгі MFT аймағында орын босатқанда, аумақ қайтадан кеңеюі мүмкін. Сонымен қатар, қарапайым файлдар да осы аймақта қалатын жағдай жоққа шығарылмайды: мұнда ешқандай ауытқу жоқ. Жүйе оны бос қалдыруға тырысты, бірақ ол жұмыс істемеді. Өмір жалғасуда... MFT метафайлы әлі де фрагменттелуі мүмкін, бірақ бұл қалаусыз болар еді.

MFT және оның құрылымы.
NTFS файлдық жүйесі құрылымдаудың көрнекті жетістігі болып табылады: жүйенің әрбір элементі файл, тіпті қызметтік ақпарат. NTFS жүйесіндегі ең маңызды файл MFT немесе Master File Table - жалпы файлдық кесте деп аталады. Ол MFT аймағында орналасқан және барлық басқа дискілік файлдардың орталықтандырылған каталогы болып табылады, және, парадоксальды, өзі. MFT белгіленген өлшемдегі (әдетте 1 КБ) жазбаларға бөлінеді және әрбір жазба файлға сәйкес келеді (сөздің жалпы мағынасында). Алғашқы 16 файл сервистік сипатқа ие және операциялық жүйе үшін қолжетімсіз - олар метафайлдар деп аталады, ал ең бірінші метафайл MFT өзі болып табылады. Бұл алғашқы 16 MFT элементтері дискінің бекітілген орны бар жалғыз бөлігі болып табылады. Бір қызығы, алғашқы үш жазбаның екінші көшірмесі сенімділік үшін - олар өте маңызды - дискінің дәл ортасында сақталады.
Метафайлдар.
Алғашқы 16 NTFS файлдары (метафайлдары) қызмет сипатында. Олардың әрқайсысы жүйенің кейбір аспектілеріне жауапты. Мұндай модульдік тәсілдің артықшылығы таңғажайып икемділікте жатыр - мысалы, FAT бойынша, FAT аймағындағы физикалық зақымның өзі бүкіл дискінің жұмысына қауіпті және NTFS дискідегі фрагментті, оның барлық қызметтерін ауыстыра алады. кез келген беткі ақауларды айналып өтетін аймақтар - алғашқы 16 MFT элементтерін қоспағанда.
Метафайлдар NTFS дискісінің түбірлік каталогында орналасқан - олар $ таңбасынан басталады, дегенмен олар туралы стандартты құралдардың көмегімен кез келген ақпаратты алу қиын. Бір қызығы, бұл файлдардың да өте нақты өлшемі бар - мысалы, $MFT файлының өлшеміне қарап операциялық жүйе бүкіл дискіні каталогтауға қанша жұмсайтынын біле аласыз. Төмендегі кестеде қазіргі уақытта қолданылатын метафайлдар мен олардың мақсаты берілген.
$MFT өзі MFT.
$MFTmirr - дискінің ортасында орналастырылған алғашқы 16 MFT жазбасының көшірмесі.
$LogFile - журналды қолдау файлы (төменде қараңыз).
$Volume - қызметі туралы ақпарат - том белгісі, файлдық жүйе нұсқасы және т.б.
$AttrDef -- томдағы стандартты файл атрибуттарының тізімі.
$ - түбірлік каталог.
$ Bitmap - Томның бос кеңістігінің картасы.
$Boot - жүктеу секторы (егер бөлім жүктелетін болса).
$Quota - файлы, ол пайдаланушылардың дискілік кеңістікті пайдалану құқықтарын қамтиды (тек NT5-те жұмыс істей бастады).
$Upcase файлы - ағымдағы томдағы файл атауларындағы бас және кіші әріптер арасындағы сәйкестік кестесі. Бұл негізінен NTFS файл атаулары Юникодта жазылғандықтан қажет, ол 65 мың түрлі таңбадан тұрады, үлкен және кіші эквиваленттерді іздеу өте тривиальды емес.
Файлдар мен ағындар.
Сонымен, жүйеде файлдар бар - файлдардан басқа ештеңе жоқ. Бұл тұжырымдама NTFS жүйесінде нені қамтиды?
Ең алдымен, міндетті элемент MFT-дегі жазба болып табылады, өйткені бұрын айтылғандай, барлық дискілік файлдар MFT-де айтылған. Нақты деректерден басқа файл туралы барлық ақпарат осы жерде сақталады.
Файл атауы, өлшемі, дискідегі жеке фрагменттердің орналасуы және т.б. Егер ақпарат үшін бір MFT жазбасы жоқ болса, онда міндетті түрде қатарда емес, бірнешеу пайдаланылады.
Қосымша элемент - файлдық деректер ағындары. Міндетті емес анықтамасы біртүрлі болып көрінуі мүмкін, бірақ, соған қарамастан, мұнда таңқаларлық ештеңе жоқ. Біріншіден, файлда деректер болмауы мүмкін - бұл жағдайда ол дискінің бос орнын пайдаланбайды. Екіншіден, файл өте үлкен болмауы мүмкін. Содан кейін өте сәтті шешім пайда болады: файл деректері тікелей MFT-де, бір MFT жазбасында негізгі деректерден қалған жерде сақталады. Жүздеген байтты алатын файлдардың әдетте негізгі файл аймағында олардың физикалық нұсқасы болмайды - мұндай файлдың барлық деректері бір жерде - MFT-де сақталады.
Файл деректеріне қатысты жағдай өте қызықты. NTFS жүйесіндегі әрбір файл, жалпы алғанда, біршама дерексіз құрылымға ие - оның деректері жоқ, бірақ ағындар бар. Ағындардың бірі біз үшін әдеттегі мағынаға ие - файл деректері. Бірақ көптеген файл атрибуттары да ағындар болып табылады! Осылайша, файлдың тек бір негізгі нысаны бар - MFT-дегі нөмір, ал қалғанының бәрі міндетті емес. Бұл абстракцияны өте ыңғайлы нәрселер жасау үшін пайдалануға болады - мысалы, файлға кез келген деректерді жазу арқылы басқа ағынды жабыстыруға болады - мысалы, Windows 2000-де орындалғандай, файлдың авторы мен мазмұны туралы ақпарат (файл сипаттарындағы ең оң жақ қойынды, шолғыштан қаралған). Бір қызығы, бұл қосымша ағындар стандартты құралдармен көрінбейді: байқалатын файл өлшемі тек дәстүрлі деректерді қамтитын негізгі ағынның өлшемі болып табылады. Мысалы, нөлдік ұзындықтағы файл болуы мүмкін, оны жойған кезде 1 ГБ бос орын босатылады - жай ғана қандай да бір айлакер бағдарлама немесе технология оған гигабайт көлеміндегі қосымша ағынды (балама деректер) жабыстырғандықтан. Бірақ шын мәнінде, қазіргі уақытта ағындар іс жүзінде қолданылмайды, сондықтан гипотетикалық мүмкін болса да, мұндай жағдайлардан қорықпау керек. NTFS жүйесіндегі файл тек дискідегі каталогтарды елестетуден гөрі тереңірек және жаһандық ұғым екенін есте сақтаңыз. Соңында: файл атауында кез келген таңбалар болуы мүмкін, оның ішінде ұлттық алфавиттердің толық жиынтығы, өйткені деректер Юникодта - 65535 түрлі таңбаны беретін 16 биттік ұсынуда ұсынылған. Файл атауының максималды ұзындығы - 255 таңба.

Каталогтар.
NTFS каталогы - дискідегі деректердің иерархиялық құрылымын құра отырып, басқа файлдар мен каталогтарға сілтемелерді сақтайтын арнайы файл. Каталог файлы блоктарға бөлінген, олардың әрқайсысында файл атауы, негізгі атрибуттары және MFT элементіне сілтеме бар, ол каталог элементі туралы толық ақпаратты береді. Ішкі каталог құрылымы екілік ағаш болып табылады. Бұл мынаны білдіреді: мысалы, FAT сияқты сызықтық каталогта берілген аты бар файлды табу үшін, операциялық жүйе дұрысын тапқанша каталогтағы барлық жазбаларды қарап шығуы керек. Екінші жағынан, екілік ағаш файл атауларын файлды іздеу жылдамырақ орындалатындай етіп орналастырады - файлдың орналасқан жері туралы сұрақтарға екі мәнді жауаптар алу арқылы. Екілік ағаш жауап бере алатын сұрақ: берілген элементке қатысты қажетті атау қай топта - жоғарыда немесе төменде? Біз осындай сұрақты ортаңғы элементке бастаймыз және әрбір жауап іздеу аймағын орта есеппен екі есе тарылтады. Файлдар, айталық, жай ғана алфавит бойынша сұрыпталған және сұраққа анық түрде жауап беріледі - бастапқы әріптерді салыстыру арқылы. Екі есе тарылған іздестіру аймағы, ортаңғы элементтен қайтадан бастап, ұқсас жолмен зерттеле бастайды.
Қорытынды: 1000 файлдың ішінен бір файлды іздеу үшін, мысалы, FAT орта есеппен 500 салыстыруды орындауы керек (файл іздеудің ортасында болуы мүмкін), ал ағашқа негізделген жүйе шамамен шамамен 12 (2^10 = 1024). Іздеу уақытын үнемдейтіні анық. Дегенмен, дәстүрлі жүйелерде (FAT) бәрі осылай жұмыс істейді деп ойламауыңыз керек: біріншіден, екілік ағаш түріндегі файлдар тізімін жүргізу өте қиын, екіншіден, қазіргі заманғы жүйенің (Windows2000) жұмысында тіпті FAT немесе Windows98) ұқсас оңтайландыру іздеуін пайдаланады. Бұл сіздің білім қорабыңызға қосу үшін тағы бір факт. Мен сондай-ақ, ағаш түріндегі каталогқа файлды қосу сызықтық каталогқа қарағанда қиынырақ деген жалпы қате пікірді (мен жақында бөлістім) жоққа шығарғым келеді: бұл уақыт бойынша салыстырмалы түрде салыстырмалы операциялар - мәселе каталогқа файлды қосу үшін алдымен сол атаудағы файлдың әлі жоқ екеніне көз жеткізу керек :) - және мұнда сызықтық жүйеде біз жоғарыда сипатталған файлды табуда қиындықтарға тап боламыз, бұл көбірек файлды каталогқа қосудың өте қарапайымдылығын өтеуден гөрі.
Каталог файлын жай оқу арқылы қандай ақпаратты алуға болады? dir пәрмені дәл солай жасайды. Ең қарапайым дискілік шарлауды орындау үшін әрбір файл үшін MFT-ге көтерілудің қажеті жоқ, сізге каталог файлдарынан файлдар туралы ең жалпы ақпаратты оқу қажет. Негізгі диск каталогы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.