Systemy plików

Każdy system operacyjny jest wyposażony w moduł obsługujący system plików. System plików to struktura danych umieszczonych na dysku, która pomaga logicznie uporządkować dane, dzieląc je na pliki i grupując w folderach (katalogach, teczkach).

Rodzaje systemów plików:

dyskowy system plików (każdy system operacyjny posiada swój własny system plików),

systemy księgujące (systemy z mechanizmem księgującym zwiększającym bezpieczeństwo danych),

sieciowy system plików (jest to protokół umożliwiający przesyłanie poleceń do serwera przez sieć oraz wykonywanie operacji na odległość),

specjalne systemy plików (wirtualne systemy plików – nie umożliwiają zarządzania danymi),

systemy baz danych (systemy plików, w których pliki są identyfikowane na podstawie swojej charakterystyki jak w bazach danych).

Popularne systemy plików Windows

FAT 16

Wspólny dla wielu systemów operacyjnych: MS-DOS, Windows 95 / 98 / Me / NT/ 2000 /2003 / XP, OS/2, Linux i innych systemów typu UNIX.

Istnieje wiele popularnych narzędzi programowych do rozwiązywania problemów i odzyskiwania danych w woluminach FAT16.

W razie awarii systemu operacyjnego można uruchomić komputer przy użyciu dyskietki z DOS.

Efektywny system pod względem prędkości przetwarzania danych w woluminach mniejsych niż 256 MB.

Katalog główny woluminu może zawierać maksymalnie 512 wpisów, a wykorzystanie długich nazw plików (Long File Name) może znacznie ograniczyć ich ilość.

Ograniczenie do 65.536 plików w woluminie. Największy wolumin FAT16 w Windows XP może mieć rozmiar 4 GB i korzysta z klastrów o rozmiarze 64 KB. Dla zachowania zgodności z MS-DOS, Windows 95 / 98 nie powinno się tworzyć woluminów większych niż 2 GB.

FAT16 jest nieefektywny w przypadku dużych woluminów, ponieważ rozmiar klastra szybko się zwiększa. Miejsce na dysku alokowane dla każdego pliku zależy od ziarnistości klastrów, a nie od rozmiaru pliku.

Sektor rozruchowy nie jest zabezpieczany za pomocą kopii bezpieczeństwa.

Brak wbudowanego schematu zabezpieczeń lub kompresji.

FAT 32

Maksymalny rozmiar partycji 32 GB, maksymalny rozmiar pliku 4 GB, kompatybilność z wcześniejszymi systemami Windows),

Katalog główny woluminu FAT32 jest zwykłym łańcuchem klastrów i może być umieszczony w dowolnym miejscu woluminu – w jeden folder może zawierać maksymalnie 65.534 wpisów, a wykorzystanie długich nazw plików (Long File Name) może znacznie ograniczyć ich ilość.

FAT 32 korzysta z mniejszych klastrów (4 KB dla woluminów mniejszych niż 8 GB), jest wydajniejszy niż FAT 16.

FAT32 może automatycznie skorzystać z zapasowej kopii FAT.

Sektor rozruchowy jest automatycznie zabezpieczany w określonej lokalizacji woluminu.

Największy wolumin FAT32 w Windows XP wynosi 32 GB (Windows 98 – 127,54 GB)

Woluminy FAT32 są bezpośrednio dostępne tylko z Windows 95 OSR2 / 98 / Me / NT 4.0 (SP4 albo nowszy) / 2000 / 2003 / XP, a w razie awarii systemu operacyjnego nie można uruchomić komputera z dyskietki DOS lub Windowsa 95.

Brak wbudowanego schematu zabezpieczeń lub kompresji.

NTFS

Odzyskiwanie systemu plików. NTFS gwarantuje spójność woluminu używając technik rejestrowania transakcji i odzyskiwania danych. W przypadku awarii systemu NTFS korzysta ze swojego rejestru w celu automatycznego przywrócenia spójności systemu plików.

NTFS obsługuje wielokrotne strumienie danych, w których nazwa strumienia identyfikuje nowy atrybut danych w pliku. Każdy strumień danych stanowi alternatywny zbiór atrybutów pliku. Strumienie posiadają oddzielne blokady, rozmiary alokacji oraz rozmiary plików, lecz mogą współdzielić jeden plik. Funkcja ta umożliwia zarządzanie danymi jako pojedynczą jednostką. Przy wykorzystaniu wielokrotnych strumieni danych plik może być powiązany z więcej niż jedną aplikacją na raz, np. Microsoft Word oraz FrontPage.

Kompresja woluminów, folderów i plików.

Pliki są kompresowane / rozpakowywane w locie przez system.

Brak ograniczeń ilości wpisów w katalogu głównym.

Maksymalny rozmiar formatowanego woluminu NTFS wynosi 2 TB.

Efektywniejsze zarządzanie przestrzenią dyskową niż w systemie FAT (klastry o rozmiarze 4 KB dla woluminów o rozmiarze do 2 terabajtów).

Kopiowanie sektora rozruchowego do sektora na kotku woluminu.

Minimalizacja ilości dostępów do dysku, wymaganych do odnalezienia pliku.

Przydzielanie uprawnień do udziałów, folderów i plików, określenie praw grup i użytkowników lokalnych i sieciowych. Można także określić uprawnienia udziałów, stosowane podczas pracy w sieci w kombinacji z uprawnieniami plików i folderów.

System szyfrowania EFS korzystający z kluczy symetrycznych w połączeniu z technologią kluczy publicznych umożliwia zabezpieczenie zawartości plików przed niepowołanym dostępem.

Punkty specjalne, umożliwiające stosowanie nowych technologii takich, jak punkty instalacji woluminów.

Przydziały dyskowe używane do ograniczania ilości przestrzeni dyskowej wykorzystywanej przez użytkowników.

Dziennik zmian umożliwiający śledzenie zmian dokonywanych w systemie plików.

Śledzenie łączy, zapewniające integralność skrótów oraz łączy OLE.

Obsługa plików rozrzedzonych, dzięki której bardzo duże pliki mogą być zapisywane przy wykorzystaniu jedynie niewielkiej przestrzeni dyskowej.

Woluminy NTFS nie są dostępne z poziomu systemów MS-DOS, Windows 95 / 98 / Me.

Dla bardzo małych woluminów, zawierających w większości małe pliki, zarządzanie NTFS może spowodować niewielki spadek wydajności w porównaniu do FAT.

Nowe cechy systemu NTFS

Szyfrowanie systemu plików EFS(Encrypting File System) – technologia umożliwiająca przechowywanie zaszyfrowanych plików w woluminach NTFS. EFS korzysta z szyfrowania za pomocą klucza symetrycznego w połączeniu z technologią kluczy publicznych. Pozwala to zabezpieczyć pliki i zagwarantować, że jedynie ich właściciel będzie miał do nich dostęp. Użytkownicy EFS otrzymują certyfikat cyfrowy oraz parę klucza publicznego i prywatnego. EFS korzysta z zestawu kluczy użytkownika zalogowanego w lokalnym komputerze, w którym przechowywany jest klucz prywatny. Użytkownicy pracują z zaszyfrowanymi plikami i folderami tak samo, jak z innymi plikami. Szyfrowanie jest dla nich przezroczyste, system automatycznie odszyfrowuje plik lub folder. Podczas zapisania pliku wykonywany jest proces jego szyfrowania. Intruzi usiłujący uzyskać dostęp do zaszyfrowanego pliku lub folderu otrzymują komunikat „Odmowa dostępu”.

Przydziały dysków – przydzielanie przestrzeni dyskowej w woluminach NTFS, umożliwia monitorowanie i ograniczanie przestrzeni dyskowej wykorzystywanej przez użytkowników. Przydziały dysku są określane osobno dla każdego użytkownika i woluminu. Pod uwagę brany jest rozmiar jedynie tych plików, których właścicielem jest dany użytkownik. Przydziały są śledzone osobno w każdym woluminie, nawet jeżeli woluminy stanowią oddzielne partycje tego samego fizycznego dysku twardego. Jeżeli jednak w jednym woluminie utworzono wiele udziałów, to przydziały dysku są stosowane dla nich jednocześnie. Wykorzystanie przez użytkownika miejsca we wszystkich tych udziałach nie może przekroczyć przydzielonego mu limitu w danym woluminie.

Punkty specjalne – obiekty systemu plików NTFS, które mogą zostać przypisane dowolnemu plikowi lub folderowi NTFS. Plik lub folder, zawierający punkt specjalny, zyskuje dodatkowe możliwości, które nie wynikają z używanego systemu plików. Punkty specjalne są używane przez wiele nowych technologii magazynowania danych w systemie Windows XP, łącznie z punktami instalacji woluminów.

Punkty instalacji woluminów – element działający w oparciu o punkty specjalne, umożliwiający administratorom przypisanie katalogu głównego jednego z woluminów lokalnych do struktury folderów w innym woluminie, punkt instalacji woluminu może zostać umieszczony w dowolnym pustym folderze głównego woluminu NTFS, instalowane woluminy mogą być sformatowane przy użyciu dowolnego systemu plików Windows XP, jeden wolumin może zawierać wiele punktów instalacji (montowanie urządzenia pamięci masowej do punktu montowania).

Pliki rozrzedzone – technologia umożliwiająca programom tworzenie bardzo dużych plików, z których na dysk zapisywane są jedynie znaczące dane. Plik rozrzedzony posiada atrybut, który nakazuje podsystemowi I/O alokowanie miejsca na dyski jedynie dla znaczących (niezerowych) znajdujących się w nim danych. Dane znaczące są zapisywane na dysku, natomiast dane zerowe (długie ciągi zer) są pomijane. Podczas odczytu pliku rozrzedzonego pominięte dane są odtwarzane. NTFS obsługuje pliki rozrzedzone zarówno w przypadku plików skompresowanych, jak i nieskompresowanych. Możliwe jest odczytanie pliku rozrzedzonego bez odtwarzania całości danych (domyślnie wyłączone). Po skopiowaniu pliku rozrzedzonego do woluminu FAT jest on rozbudowywany do oryginalnego rozmiaru.

Śledzenie łączy – system NTFS umożliwia śledzenie łączy, dzięki któremu zachowywana jest integralność skrótów do plików oraz łączy OLE w złożonych dokumentach. Frakcja śledzenia łączy korzysta z unikalnego identyfikatora obiektu (ID) w celu lokalizowania plików źródłowych po ich przeniesieniu w obrębie lokalnego systemu lub domeny Windows XP. Identyfikator obiektu jest przypisywany do pliku wtedy, gdy jest do niego tworzony skrót lub łącze OLE. NTFS potrafi zachowywać integralność odwołania do plików. Funkcja śledzenia łączy naprawia zerwane łącza w następujących sytuacjach:

– Została zmieniona nazwa pliku źródłowego.

– Plik źródłowy został przeniesiony w obrębie woluminu, pomiędzy dwoma woluminami w tym
samym komputerze lub pomiędzy dwoma komputerami w tej samej domenie Windows XP.

– Wolumin zawierający plik źródłowy został zainstalowany w innym komputerze używającym
systemu Windows XP i znajdującym się w tej samej domenie Windows XP.

– Została zmieniona nazwa komputera zawierającego plik źródłowy i używającego systemu
Windows XP.

– Została zmieniona nazwa udziału sieciowego zawierającego plik źródłowy.

Dziennik zmian udostępnia trwały rejestr zmian dokonywanych w plikach w woluminie. NTFS korzysta z dziennika zmian w celu śledzenia informacji o dodawanych, usuwanych i modyfikowanych plikach w każdym woluminie. Gdy dowolny plik jest tworzony, modyfikowany lub usuwany, NTFS dodaje odpowiedni rekord do dziennika zmian w danym woluminie. Każdy rekord w dzienniku zmian zajmuje 80-100 bajtów. Dziennik zmian posiada określony limit rozmiaru. Po jego osiągnięciu usuwana jest część najstarszych rekordów.

Uprawnienia plików i folderów – NTFS w Windows XP, Vista i Windows 7 umożliwia stosowanie uprawnień dziedziczonych. Funkcja ta zmniejsza ilość czasu i operacji wejścia/wyjścia koniecznych do zmiany uprawnień wielu plików i podkatalogów. Na przykład, jeżeli użytkownik chce zmienić uprawnienia całego drzewa katalogów zawierającego kilka tysięcy plików, to wystarczy, aby ustawił odpowiednie uprawnienia dla folderu nadrzędnego.

Popularne systemy plików Linux:

Ext2 (secondo extender file system)

Posiada mechanizm, który zapobiega fragmentacji dysku. Może obsłużyć partycję o wielkości do 16384 GB (przy rozmiarze bloku 1kB). Największym plikiem jaki może przechować dochodzi do 2 TB. Nazwa jednego pliku może zawierać do 255 znaków.

Ext3 (third extender file system)

Posiada system ext2 a dodatkowo dołączony został system księgowania (journaling) w tym może pracować w trzech trybach: journal, ordered (domyślnie), writeback. Ext3 nie posiada dynamicznej alokacji węzłów (definiuje się ją przy tworzeniu systemu plików). – Ext4 (obsługa woluminów do 1PB, rezerwacja obszarów dla nowych plików – obniżenie ryzyka fragmentacji danych).

raiserfs

System może obsłużyć partycje do 16TB i pliki do 8TB, posiada dynamiczną alokację i-węzłów. System szczególnie polecany w systemach które obsługują dużą ilość małych plików np. serwery poczty.

zsf (Unix File System)

Na tym systemie można założyć partycję o wielkości do 16 EB i pliki do 16EB (EB – eksabajt 10 do 18). Opracowany przez firmę Sun. Jest standardowym systemem plików w Solaris, na razie jądro Linuksa nie obsługuje tego systemu plików.

xfs

Wykorzystywany w systemach z dużą ilością dużych plików. Obsługuje 16EB partycje oraz 8EB pliki.

Popularne systemy plików Apple Mac OS X

HFS / HFS+ / HFSX

Jest to wysoko wydajny, obsługujący księgowanie system plików stosowany przez systemy operacyjne z rodziny MacOS w urządzeniach Apple. Ten system plików jest także używany przez systemy operacyjne urządzeń przenośnych firmy Apple (np. iPhone, iPod itp.).

elpcmaniak

Informatyk z zawodu, interesuję się majsterkowaniem i elektroniką. Po godzinach lubię tworzyć...Kocham góry!

Poczytaj jeszcze...

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.