Сжатие файлов и каталогов

В Windows 2000 поддерживается сжатие файлов и каталогов, расположенных на NTFS - томах. Сжатые файлы доступны для чтения и записи любыми Windows – приложениями. Для этого нет необходимости в их предварительной распаковки. Используемый алгоритм сжатия схож с тем, который используется в Double Space (MS – DOS 6.0 ) и Drive Space (MS – DOS 6.22), но имеет одно существенное отличие – под управлением MS – DOS выполняется сжатие целого первичного раздела или логического устройства, тогда как под NTFS можно упаковывать отдельные файлы и каталоги.

Алгоритм сжатия в NTFS разработан с учетом поддержки кластеров размером до 4 Кбайт. Если величина кластера больше 4 Кбайт, функция сжатия NTFS становится недоступными.

Самовосстановление NTFS

Файловая система NTFS обладает способностью самовосстановления и может поддерживать свою целостность за чет использования протокола выполняемых действий и ряда других механизмов.

NTFS рассматривает каждую операцию, модифицирующую системные файлы на NTFS – томах, как транзакцию и сохраняет информацию о такой транзакции в протоколе. Начатая транзакция может либо полностью завершена, либо откатывается. В последнем случае NTFS – том возвращается в состояние, предыдущее началу транзакции. Для того чтобы управлять транзакциями, NTFS записывает все операции, входящие в транзакцию, в файл протокола, перед тем как осуществить запись на диск. После того, как транзакция завершена, все операции выполняются. Таким образом, под управлением NTFS не может быть незавершенных операций. В случае дисковых сбоев незавершенные операции просто отменяются.

Под управлением NTFS также выполняются операции, позволяющие «на лету» определять дефектные кластеры для файловых операций. Этот механизм называется cluster remapping.

Стабильность файловой системы

Прежде чем начать разговор о стабильности файловой системы, необходимо дать несколько сухих определений.

Логическими ошибками файловой системы являются неправильные сведения о размере и данных файла или некорректные имена файлов.Стабильность файловой системы определяется частотой, условиями появления и характером ошибок.

Еще один термин – журналирование. Этим не очень благозвучным словом называют ведение журнала всех изменений и операций, производимых над данными. Журналирование помогает установить тип возможной ошибки, произошедшей при сбое в работе операционной системе, и используется при самовосстановлении файловой системы.

FAT 32, в отличие от NTFS, не является журналируемой, так что не стоит пренебрегать проверкой диска при перезагрузке ОС, если до этого произошел сбой, повлекший некорректное выключение и перезагрузку операционной системы. Наиболее распространенная ошибка – неправильно записанные данные о количестве свободного места. Возникает эта ошибка во многом по той причине, что данные о количестве свободного места записываются в специально отведенное место на диске, а не вычисляются, как это происходит в FAT 16.

Рассмотрим пример. При копировании файла происходит сбой, ОС не успевает записать обновленные данные о свободном месте на разделе, хотя на самом деле оно уменьшилось. Журнал операций отсутствует, в результате чего невозможно определить последнюю выполнявшуюся процедуру. Остается один выход – полная проверка диска на наличие логических ошибок.

В целях профилактики полезно каждые два месяца проводить дефрагментацию, так как кластеры, в которых находятся данные файлы, могут фрагментироваться ( т.е. несколько кластеров, на которых записан длинный файл, располагаются не строго по порядку и друг за другом, а разбросаны по диску). Со временем поиск следующего кусочка файла происходит все дольше и дольше.

Ликвидацией последствий фрагментации занимаются специальные программы-дефрагментаторы, собирающие части разбросанных по диску файлов в один массив. Посоветовать какой – либо дефрагментатор как лучший в своем классе довольно сложно. Можно лишь рекомендовать не пользоваться для этих целей стандартной программой, поставляемой с ОС Windows, так как кроме символического отсутствия цена (это «бесплатное» приложение, поставляемое в комплекте с ОС от Microsoft) и работоспособности никаких других плюсов у данной программы нет.

3.3 Файловая система UNIX

Наиболее интересна структура файловых систем в ОС семейства Unix. В этих ФС каталог не содержит почти никакой информации о файле. Там хранится только имя файла и номер его инода (i – node – сокращение от index node: индексная запись). Иноды всех файлов в данной ФС собраны в таблице, которая наз. таблицей инодов. В ранних версиях Unix таблица инодов занимала фиксированное пространство в начале устройства; в современных файловых системах эта таблица разбита на участки, распределенные по диску.

Например, в файловой системе BSD Unix FFS (Fast File System – быстрая файловая система), которая в Unix SVR4 называется просто UFS(Unix File System), диск разбит на группы цилиндров. Каждая группа цилиндров содержит копию суперблока[1], битовую карту свободных блоков для данного участка и таблицу инодов для файлов, расположенных в пределах этого участка. Такая распределенная структура имеет два преимущества:

- ускорение доступа к системным структурам данных. Когда системные данные расположены вблизи от блоков пользовательских данных, уменьшается расстояние, на которое перемещаются головки дисковода

- повышенная устойчивость к сбоям носителя. При повреждении участка поверхности диска теряется только небольшая часть системных данных. Далее потеря суперблока не приводит к потере структуры файловой системы.

Суперблок

Битмап свободных блоков

Таблица инодов

Блоки данных

Копия суперблока

Битмап свободных блоков

Таблица инодов

Блоки данных

Копия суперблока

Битмап свободных блоков

Таблица инодов

Блоки данных

Рисунок. Блоки цилиндров FFS

Сложные файловые системы.

Структуры сложных ФС отличаются большим разнообразием, однако, можно выделить несколько общих принципов. Практически все современные ФС разделяют список свободных блоков и структуры, отслеживающие размещение файлов. Чаще всего вместо стека свободных блоков используется битовая карта.

Также ФС UFS использует механизм, по-английски называемый block sub allocation (т.е. размещение частей блоков). В этих ФС кластеры имеют большой размер, но есть возможность разделить кластер на несколько блоков меньшего размера и записать в эти блоки «хвосты» от нескольких разных файлов. Это, безусловно, усложняет ФС, но позволяет одновременно использовать преимущества, свойственное и большим, и маленьким блокам.

Контрольные вопросы по файловым системам

1. Основное назначение файловой системы
2. Какие ОС поддерживают FAT16
3. Какие ОС поддерживают FAT32
4. Какие ОС поддерживают NTFS
5. Какую файловую систему поддерживают все операционные системы MICROSOFT
6. Почему не рекомендуется задействовать FAT16 на томах больше 511 Мбайт
7. Максимальный объем тома для FAT16
8. Как организован том при использовании FAT16
9. Что такое вхождение в каталог
10. Сколько вхождений в каталог имеет файл с именем, состоящим из 32 символов
11. Сколько вхождений может иметь корневой каталог в FAT16
12. Какая информация хранится в FAT
13. Сколько бит отводится в FAT16 на имя файла
14. Сколько бит отводится в FAT16 на номер начального кластера
15. Сколько бит отводится в FAT16 на размер файла
16. Что означают цифры в названии FAT16 и FAT32
17. Файл фрагментирован – что это означает
18. Какие программы существуют для дефрагментации дисков
19. С помощью каких утилит можно внести изменения в FAT-таблицу
20. Сколько копий имеет FAT
21. Какие утилиты автоматически исправляют FAT
22. Что делает программа NDD с потерянными кластерами и что такое потерянные кластеры
23. Файл занимает один кластер. Какое значение будет указано в кластере
24. FAT32 способна обслуживать тома объемом …
25. Сколько бит требуется для хранения значений кластеров FAT32
26. Сколько бит требуется для хранения значений кластеров FAT16
27. Для дисков объемом 2 Гбайт размер кластера в FAT16 …, в FAT32 ….
28. Где более эффективно используется дисковое пространство – в FAT16 или FAT32
29. Файл объемом 1 Кбайт в FAT16 на диске 2 Гбайт занимает …. Кбайт
30. Объем дискового пространства выделяется под файл, исходя из размера файла или размера кластера?
31. Где хранятся метаданные в NTFS
32. Местоположение файлов $Mft и $MftMirr
33. Где хранится копия загрузочного сектора в NTFS
34. Где хранится информация о занятых кластерах в NTFS
35. Где хранится информация о дефектных кластерах в NTFS
36. Какой файл содержит список действий, необходимых для восстановления NTFS
37. Файловые атрибуты в NTFS
38. Резидентные атрибуты файла в NTFS
39. Нерезидентные атрибуты файла в NTFS
40. Преимущества FAT16
41. Преимущества FAT32
42. В какой файловой системе поддерживается встроенная защита файлов
43. В какой файловой системе поддерживается резервная копия загрузочного сектора
44. Где содержатся уникальные дескрипторы файлов в NTFS
45. Недостатки FAT16
46. Недостатки FAT32
47. Для томов небольшого объема какую файловую систему лучше применять
48. Какая файловая система может самовосстанавливаться в случае системных сбоев
49. Какая файловая система рекомендуется для использования при установке WINDOWS’2000
50. В какой файловой системе возможно задание атрибутов доступа к файлам и папкам