Файловая система Windows NT. Логическая файловая система. Общие принципы организации и основные элементы.

Логическая организация файловой системы

Одной из основных задач операционной системы является предоставление удобств пользователю при работе с данными, хранящимися на дисках. Для этого ОС подменяет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для пользователя логической моделью. Логическая модель файловой системы материализуется в виде дерева каталогов, выводимого на экран такими утилитами, как Norton Commander или Windows Explorer, в символьных составных именах файлов, в командах работы с файлами. Базовым элементом этой модели является файл, который так же, как и файловая система в целом, может характеризоваться как логической, так и физической структурой.

Цели и задачи файловой системы

Файл — это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Файлы хранятся в памяти, на зависящей от энергопитания, обычно — на магнитных дисках. Однако нет правил без исключения. Одним из таких исключений является так называемый электронный диск, когда в оперативной памяти создается структура, имитирующая файловую систему.

Основные цели использования файла перечислены ниже.

Долговременное и надежное хранение информации

Совместное использование информации. Файл может быть создан одним пользователем, а затем использоваться совсем другим пользователем, при этом создатель файла или администратор могут определить права доступа к нему других пользователей. Эти цели реализуются в ОС файловой системой.

Файловая система (ФС) — это часть операционной системы, включающая:

o совокупность всех файлов на диске;

o наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;

o комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами, такие как создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск файлов.

Основные функции в такой ФС нацелены на решение следующих задач:

· именование файлов;

· программный интерфейс для приложений;

· отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;

· устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.

Файловая система Windows 2000

Операционная система Windows 2000 поддерживает несколько файловых систем, самыми важными из которых являются FAT-16, FAT-32 и NTFS (New Technology File System — файловая система новой технологии). Файловая система FAT-16 — это старая файловая система MS-DOS. В ней используются 16-разрядные дисковые адреса, что ограничивает размер дискового раздела двумя гигабайтами. В файловой системе FAT-32 используются 32-разрядные дисковые адреса и поддерживаются дисковые разделы размером до 2 Тбайт. Система NTFS представляет собой новую файловую систему, разработанную специально для Windows NT и перенесенную в Windows 2000. В ней используются 64-разрядные дисковые адреса, таким образом, теоретически эта файловая система может поддерживать дисковые разделы размером до 2й4 байт, хотя по другим техническим причинам их размер ограничен меньшими размерами. Операционной системой Windows 2000 также поддерживаются файловые системы для CD-ROM и DVD, в которых разрешено только чтение. Одна и та же работающая операционная система может одновременно иметь доступ к нескольким файловым системам различного типа.

В данной главе мы обсудим файловую систему NTFS, так как это современная файловая система, не обремененная необходимостью полной совместимости с файловой системой MS-DOS, основанной на файловой системе СР/М, которая разрабатывалась для 8-дюймовых гибких дисков более 20 лет назад.

Основные понятия

Длина имени файла в системе NTFS ограничена 255 символами; полная длина пути ограничивается 32 767 символами. Для имен файлов используется кодировка Unicode, что позволяет пользователям в странах, в которых не используется латинский алфавит (например, в Греции, Японии, Индии, России и Израиле), писать имена файлов на своем родном языке. Так, циХг представляет собой вполне допустимое имя файла. Файловая система NTFS полностью поддерживает имена, чувствительные к регистру (таким образом, foo отличается от Foo и FOO). К сожалению, интерфейсом Win32 API не полностью поддерживается чувствительность к регистру для имен файлов и совсем не поддерживается для имен каталогов, поэтому это преимущество теряется при обращении к программам, обязанным использовать интерфейс Win32 (например, для совместимости с Windows 98).

Файл в системе NTFS — это не просто линейная последовательность байтов, как файлы в системах FAT-32 и UNIX. Вместо этого файл состоит из множества атрибутов, каждый из которых представляется в виде потока байтов. Большинство файлов имеет несколько коротких потоков, таких как имя файла и его 64-битовый идентификатор, плюс один длинный (неименованный) поток с данными. Однако у файла может быть и несколько длинных потоков данных. При обращении к каждому потоку после имени файла через двоеточие указывается имя потока, например foo: stream 1. У каждого потока своя длина. Каждый поток может блокировать- блокироваться независимо от остальных потоков.