Структура тома с файловой системой NTFS.

Файловая система NTFS использует следующие единицы дискового хранения: сектор, кластер (размер кластера в секторах является степень 2), том.

Том – логический раздел диска, состоящий некоторого количества кластеров и используемый файловой системой для распределения дискового пространства. Том может занимать как весь диск, так и его часть или охватывать несколько дисков (RAID’s).

Размер кластера от 512 байт до 64 Кбайт. Стандартными считаются кластера 2 Кбайта или 4 Кбайта. Все дисковое пространство NTFS делится на две неравные части.

Загрузка сектора диска

Главная файловая таблица MFT

Системные файлы

Область файлов

Первые 12% диска – загрузочный сектор диска (размер до 16 физических секторов).

MFT (Master Fail Table) – специальный файл главной системы. Структура данных которого, позволяет определить место нахождения всех остальных файлов. Запись, каких либо данных в эту область невозможна. Далее идет область длиной в 1 Мбайт для системных файлов. MFT представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска, в том числе и самого себя. MFT поделен га записи фиксированного размера в 1 Кбайт и каждая запись соответствует какому либо файлу.

Первые 16 файлов носят служебный характер и называются метафайлами, причем самый первый это MFT. Они хранятся в области системных файлов за MFT-зоной, так же как и копии первых 16 записей MFT. Метафайлы находятся в корневом каталоге тома, их имена начинаются с символа $.

Файл в томе с файловой системой NTFS идентифицируется файловой ссылкой (File Reference) которая представляется как 64 разрядное число. Файловая ссылка состоит из номера файла, который соответствует позиции его файловой записи и MFT и номера последовательности. Последний увеличивается всякий раз, когда данная позиция MFT используется повторно. Что позволяет файловой системе выполнить внутренние проверки целостности.

Каждый файл NTFS представлен с помощью атрибутов (поток) т.е. у него нет как таковых просто данных, а есть атрибуты. Один из атрибутов и есть данные файла. Таким образом, базовая сущность у файла только одна – номер в MFT, а все остальное атрибуты. Такой подход можно эффективно использовать. Например, файлу можно «прилепить» еще один атрибут или поток записав в него любые данные. В W2K, таким образом, записана информация об авторе содержание файлы. Атрибуты или потоки не видны стандартными средствами работы с файлами: наблюдаемый размер, размер основного потока, который содержит традиционные данные. Можно иметь файл нулевой длины при стирании которого, освободиться 1 Гбайт памяти. (На идей подмен потока основано написание вируса)

Таким образом, файл состоит из набора атрибутов (потока, данные, хранящиеся в файлах рассматриваются как атрибуты).

Атрибуты файлов в NTFS.

1. стандартная информация о файле. Традиционные атрибуты: только для чтения, скрытый, архивный, системный, время создания, число каталогов ссылающихся на файл.
2. список атрибутов, из которых состоит файл.
3. имя файла в символах Unicode. Файл может иметь несколько атрибутов имен, как в Unix системах.
4. дескриптор защиты. Структура данных защиты предохраняющая файл от несанкционированного доступа. Этот атрибут определяет, кто владелец файла и кто имеет доступ к нему.
5. данные. Соответственно данные файла – его содержимое. По умолчанию у файла есть один безымянный атрибут данных, и он может иметь дополнительно именованные данные.

Пункты 1-5 обязательны для каждого файла.

Имя файла в NTFS может содержать любые символы, включая национальный алфавит, т.к. они представлены в Unicode (16 битное представление, максимальная длина 255 символов).

Каталог NTFS представляет собой специальный файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске.

Файл каталога поделен на записи, каждая содержит имя файла, базовый атрибут, ссылку на элемент MFT который представляет полную информацию об элементе каталога.

Корневой каталог не чем не отличается от обычного, кроме специальной ссылки на него из начала MFT. Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево, т.е. в каталоге имена файлов располагаются таким образом, что бы можно было понять, к какой группе относительно данного элемента находится искомое имя, выше или ниже. Если поиск начинается со среднего элемента, то каждое обращение сужает зону поиска в 2 раза. Если файлы отсортированы по алфавиту, то при поиске производится сравнение начальных букв.

Вопросы к аттестации

1. Понятие операционной системы. Операционная система как виртуальная машина. Операционная система как система управления ресурсами. Операционная система как постоянно функционирующее ядро.
2. Понятие операционной среды. Программная среда. Основная и дополнительная программная среда.
3. Эволюция ОС.
4. Основные функции операционных систем
5. Основные принципы построения ОС
6. Архитектура операционной системы. Общий подход. Привилегированный и пользовательский режимы работы.
7. Архитектурные особенности современных операционных систем. Монолитное ядро. Слоеные системы. Виртуальные машины. Микроядерная архитектура. Смешанные системы.
8. Классификация операционных систем. Особенности областей применения.
9. Классификация операционных систем. Поддержка многозадачности.
10. Классификация операционных систем. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность.
11. Классификация операционных систем. Поддержка многонитевости.
12. Классификация операционных систем по способу взаимодействия с компьютером.
13. Классификация операционных систем по типу централизации.
14. Классификация операционных систем. Многопроцессорная обработка.
15. Классификация операционных систем. Поддержка многопользовательского режима.
16. Классификация операционных систем по типу аппаратуры.
17. Классификация операционных систем. Особенности областей использования
18. Классификация операционных систем. Особенности методов построения.
19. Понятие процесса. Состояния процесса. Информационные структуры процесса.
20. Планирование процессов. Уровни планирования. Основные цели планирования.
21. Алгоритмы планирования процессов.
22. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность
23. Синхронизация процессов. Критические ресурсы. Гонки. Критические секции.
24. Программные алгоритмы организации взаимодействия процессов. Запрет прерываний. Блокирующие переменные.
25. Программные алгоритмы организации взаимодействия процессов. Семафоры. Монитор. Сообщения
26. Понятие тупика. Условия возникновения тупиков. Основные направления борьбы с тупиками.
27. Средства синхронизации потоков в ОС Windows. Функции и объекты ожидания.
28. Основные функции ОС по управлению памятью. Типы адресов.
29. Методы распределения памяти без использования дискового пространства. Распределение памяти фиксированными разделами. Распределение памяти разделами переменной величины. Распределение памяти перемещаемыми разделами
30. Понятие виртуальной памяти
31. Методы распределения памяти с использованием дискового пространства. Страничное распределение памяти
32. Сегментное распределение памяти
33. Странично-сегментное распределение памяти
34. Своппинг
35. Понятие файловой системы. Файл. Типы и атрибуты файлов. Логическая организация файла.
36. Операции над файлами и каталогами. Защита файлов.
37. Общая модель файловой системы.
38. Методы выделения дискового пространства.
39. Управление свободным и занятым дисковым пространством.
40. Отображаемые в память файлы
41. Производительность файловой системы
42. Современные архитектуры файловых систем
43. Файловая система FAT 12/16/32 – логическая и физическая организация
44. Файловая система NTFS – логическая и физическая организация.
45. Файловая система NTFS – журналирование, безопасность, сжатие, шифрование.
46. Устройство файловых систем Unix-семейства
47. Защищенный режим работы процессора
48. FreeBSD - концепция работы с пользователями. Выполнение команд от имени других пользователей. Утилита SUDO.
49. FreeBSD – ограничения пользователей.
50. Назначение прав доступа к файлам и каталогам в ОС FreeBSD.
51. Настройка сетевых параметров FreeBSD. Команды, утилиты.