Лекция: Вопрос 24. Файловая система NTFS.
Файловая система NTFS (New Technology File System) была разработана еще для Windows NT 3.1, однако долго находилась в тени мейнстрима того времени — FAT, которому Microsoft в каждой новой версии «подкрашивала фасад» для соответствия запросам времени. Основным недостатком NTFS была большая требовательность к системным ресурсам, компьютеры просто не могли извлечь преимуществ из NTFS, зато замедление работы было очень заметно.
Проблема недостатка вычислительной мощности процессора и объема оперативной памяти решалась «сам собой», и c Windows NT 4.0 начался поход NTFS на пользовательские компьютеры. Windows 2000 принес NTFS3 в качестве основной и рекомендуемой файловой системы как на рабочие, так и на домашние системы. На данный момент NTFS3.1 (не путайте версию файловой системы с версией ОС, далее просто NTFS) является самой распространенной файловой системой, и популярность ее нельзя «оправдать» лишь маркетингом Microsoft, NTFS на самом деле одна из самых функциональных и технологичных файловых систем на рынке.
Файловая система Windows NT (NTFS) обеспечивает такое сочетание производительности, надежности и эффективности, которое невозможно предоставить с помощью любой из реализаций FAT (как FAT16, так и FAT32). Основными целями разработки NTFS являлись обеспечение скоростного выполнения стандартных операций над файлами (включая чтение, запись, поиск) и предоставления дополнительных возможностей, включая восстановление поврежденной файловой системы на чрезвычайно больших дисках.
NTFS обладает характеристиками защищенности, поддерживая контроль доступа к данным и привилегии владельца, играющие исключительно важную роль в обеспечении целостности жизненно важных конфиденциальных данных. Папки и файлы NTFS могут иметь назначенные им права доступа вне зависимости от того, являются они общими или нет. NTFS — единственная файловая система в Windows NT/2000, которая позволяет назначать права доступа к отдельным файлам. Однако, если файл будет скопирован из раздела или тома NTFS в раздел или на том FAT, все права доступа и другие уникальные атрибуты, присущие NTFS, будут утрачены.
Файловая система NTFS, как и FAT, в качестве фундаментальной единицы дискового пространства использует кластеры. В NTFS размер кластера по умолчанию (когда он не задается ни командой format, ни в оснастке Управление дисками) зависит от размера тома. Если для форматирования тома NTFS используется утилита командной строки FORMAT, то нужный размер кластера можно указать в качестве параметра этой команды. Размеры кластеров по умолчанию приведены в табл. 3.
Примечание
Если размер кластера превышает 4 Кбайт, то это делает невозможным применение функции сжатия NTFS. Для установки размера кластера используется команда format с ключом /a: size, где size — размер кластера, отличающийся от устанавливаемого по умолчанию. Следует отметить, что в общем случае настоятельно рекомендуется использовать размер, устанавливаемый по умолчанию.
Основную информацию о томе NTFS содержит загрузочный сектор раздела (Partition Boot Sector), который начинается с сектора 0 и может иметь длину до 16 секторов. Он состоит из двух структур:
Блок параметров BIOS. Эта структура содержит информацию о строении тома и структурах файловой системы.
Код, описывающий, как найти и загрузить файлы для любой из установленных на компьютере операционных систем. Для систем Windows NT/2000, установленных на компьютерах х86, этот код вызывает загрузку NTLDR.
Форматирование тома для NTFS приводит к созданию нескольких системных файлов и главной таблицы файлов (Master File Table, MFT). MFT содержит информацию обо всех файлах и папках, имеющихся на томе NTFS. NTFS — это объектно-ориентированная файловая система, которая обрабатывает все файлы как объекты с атрибутами. Практически все объекты, существующие на томе, представляют собой файлы, а все что имеется в файле, представляет собой атрибуты — включая атрибуты данных, атрибуты системы безопасности, атрибуты имени файла. Каждый занятый сектор на томе NTFS принадлежит какому-нибудь файлу. Частью файла являются даже метаданные файловой системы (информация, которая представляет собой описание самой файловой системы).
В Windows 2000 была введена новая версия NTFS — NTFS 5.0. Новые структуры данных, появившиеся в составе этой реализации, позволяют использовать новые возможности Windows 2000, например, квоты на использование диска для каждого пользователя, шифрование файлов, отслеживание ссылок, точки перехода (junction points), встроенные наборы свойств (native
property sets). Кроме того, добавлять дополнительное дисковое пространство к томам NTFS 5.0 можно без перезагрузки. Новые возможности NTFS 5.0 приведены в табл. 4.
Возможность использования файловых сервисов и сервисов печати для Macintosh (File and Print Services for Macintosh) Обеспечивается только в Windows NT/2000 Server
NTFS — наилучший выбор для работы с томами большого объема. При этом следует учесть, что если к системе предъявляются повышенные требования (к числу которых относятся обеспечение безопасности и использование эффективного алгоритма сжатия), то часть из них можно реализовать только с помощью NTFS. Поэтому в ряде случаев нужно использовать NTFS даже на небольших томах.
Ограничения файловых систем и вопросы совместимости
В приведенных ниже таблицах (табл. 5 и 6) собраны данные о совместимости файловых систем NTFS и FAT, а также ограничения, налагаемые на каждую из этих файловых систем.