Файловые системы Microsoft Windows

Рассмотрим основные файловые системы, поддерживаемые Windows–FAT16, FAT32. NTFS, а также системы CDFS и UDF. Каждая файловая система имеет свои достоинства и недостатки.

Файловая система FAT16 начала свое существование еще во вре­мена, предшествующие MS-DOS.Она поддерживается всеми ОС Microsoftдля обеспечения совместимости. Ее название File Allocation Table(таблица расположения файлов). Её можно представить как массив-столбец, каждый элемент которого хранит номер следующего кластера в цепочке, принадлежащей какому-либо файлу. Если кластер не занят, то в FAT-таблице он помечен кодом 0. Для каждого файла указывается номер только первого кластера в цепочке кластеров, им занятой. На каждый элемент в таблице FAT16 отводится 16 бит.

Максимальный размер поддерживаемо­го FAT16 тома HDD или его раздела не превышает 4095 Мбайт (4 Гбайт) при размере каждого кластера 64 Кбайт. Во времена MS-DOS 4-гигабайтные HDD казались несбыточной мечтой (роско­шью были диски 20-40 Мбайт), поэтому, такой запас был вполне оправдан.

Том, отформатированный для использования FAT16, разделяет­ся на кластеры. Размер кластера по умолчанию зависит от размера тома и может колебаться от 512 байт до 64 Кбайт. Размер кластера может отличаться от значения по умолчанию, но должен иметь одно из зна­чений, предписанных для этой ФС.

Не рекомендуется использовать файловую систему FAT 16 на томах больше 511 Мб, так как для небольших файлов дисковое про­странство будет использоваться крайне неэффективно: файл разме­ром 1 байт будет занимать 16, 32 или 64 Кб. Независимо от размера кластера файловая система FAT16 не поддерживается для томов боль­ше 4 Гбайт.

Начиная с Windows 95 OSR2, появилась поддержка 32 битной FAT. Для систем на базе Windows NT эта файловая система впервые стала поддерживаться в Windows 2000. Если КАТ16 может поддержи­вать тома объемом до 4 Гб, то FAT32 способна обслуживать. тома объемом до 2 Тб. Размер кластера в FAT32 может изменяться от 1 (512 б) до 64 секторов (32 Кб). Для хранения значений кластеров FAT32 требуется 4 байт (32 бит, а не 16, как в FAT16).

Основным отличием FAT32 от FAT16 является то, что изменил­ся размер логического диска. FAT32 поддерживает тома до 127 Гб. При этом, если при использовании FAT16 с 2-гигабайтнымн диска­ми требовался кластер размером и 32 Кб, то в FAT32 кластер разме­ром в 4 Кб подходит для дисков объемом от 512 Мб до 8 Гб.

Это приводит к более эффективному использованию дискового пространства – чем меньше кластер, тем меньше места требуется для хранения файла и, как следствие, диск реже становится фрагментированным.

При применении FAT32 максимальный размер файла может достигать 4 Гб минус 2 байта. Если при использовании FAT16 макси­мальное число вхождений в корневой каталог ограничивалось 512, то FAT32 позволяет увеличить это число до 65535.

При создании файла с длинным именем Windows создает соот­ветствующее имя в формате 8.3 и одно или более вхождений в ката­лог для хранения длинного имени (по 13 символов из длинного име­ни файла на каждое вхождение). Каждое последующее вхождение хранит соответствующую часть имени файла в формате Unicode. Та­кие вхождения имеют атрибуты идентификатор тома, только чте­ние, системный и скрытый – набор, который игнорируется MS-DOS.

В состав Windows 2000 входит поддержка новой версии файло­вой системы NTFS, которая, в частности, обеспечивает средства защи­ты информации, контроль над доступом и ряд других возможностей.

Как и при использовании FAT, основной информационной еди­ницей в NTFS является кластер. При формировании файловой сис­темы NTFS программа форматирования создает файл Master File Table (MTF) и другие области для хранения метаданных. Метаданные ис­пользуются NTFS для реализации файловой структуры. Первые 16 записей и MTF зарезервированы самой NTFS. Местоположение файлов метаданных записано в загрузочном секторе диска. Если пер­вая запись в MTF повреждена, NTFS считывает вторую запись для нахождении копии нерпой. Полная копия загрузочного сектора рас­полагается в конце тома. В MTF хранятся метаданные, такие как ко­пия первых четырех записей (гарантирует доступ к MTF в случае, если первый сектор поврежден). MTF содержит информацию о томе – метку и номер версии. В MTF находится таблица имен атрибутов и описания, корневой каталог и др. Остальные строки MTF содер­жат записи для каждого файла и каталога, расположенных на дан­ном томе.

Обычно один файл использует одну запись в MTF, но если у файла большой набор атрибутов или он становится слишком фрагментированным, то для хранения информации о нем могут потре­боваться дополнительные записи. В этом случае первая запись о фай­ле, называемая базовой записью, хранит местоположение других записей. Данные о файлах и каталогах небольшого размера (до 1500 байт) полностью содержатся в первой записи.

В Windows 2000 обеспечивается поддержка файловой системы CDFS, отвечающей стандарту ISO 9660, описывающему расположение информации на CD-ROM. Поддерживаются длинные имена файлов и соответствии с ISO 9660.

Поддержка файловой системы UDF является одним из новшеств Windows 2000. Universal Disk Format – это файловая система, отвеча­ющая стандарту ISO I3346 и используемая для обмена данными с накопителями CD-ROM и DVD.