СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Часть 1. Физическая структура NTFS

Лирическое отступление

Структура раздела – общий взгляд

MFT и его структура

Метафайлы

Файлы и потоки

Каталоги

Сжатие

Безопасность

Hard Links

Symbolic Links (NT5, NT5.1)

Шифрование (NT5, NT5.1)

Часть 2. Особенности дефрагментации NTFS

Средства решения?

Часть 3. Что выбрать?

Часть 4. Журналирование NTFS

Принцип

Журналируемые операции

Отложенная запись и контрольные точки журналирования

Проблемы отложенного журналирования: концепция дублирования информации

Допущения, обеспечивающие надежность

Часть 5. Программный RAID

RAID 0 (параллельные диски)

RAID 1 (зеркальные диски)

RAID 5 (параллельные диски с четностью)

Допущения, обеспечивающие надежность

Часть 6. Стратегия восстановления томов NTFS

Часть 7. Быстродействие FAT и NTFS

1.Теория

Поиск данных файла

Поиск свободного дискового пространства

Работа с каталогами и файлами

2.Практика

Объем оперативной памяти (кэширование)

Быстродействие дискового накопителя

Размер кластера

Другие соображения

3.Выводы

Список литературы

Введение

Операционные системы Microsoft семейства Windows NT нельзя представить без файловой системы NTFS - одной из самых сложных и удачных из существующих на данный момент файловых систем. Ниже рассказывается об особенностях и недостатках этой системы, на каких принципах основана организация информации, как поддерживать систему в стабильном состоянии, какие возможности предлагает NTFS как их можно использовать обычному пользователю и производится сравнение двух файловых систем, таких как NTFS и FAT по быстродействию.

Часть 1. Физическая структура NTFS

Начнем с общих фактов. Раздел NTFS, теоретически, может быть почти какого угодно размера. Предел, конечно, есть, но я даже не буду указывать его, так как его с запасом хватит на последующие сто лет развития вычислительной техники - при любых темпах роста. Как обстоит с этим дело на практике? Почти так же. Максимальный размер раздела NTFS в данный момент ограничен лишь размерами жестких дисков. В NT4, правда, будут возникать проблемы при попытке установки на раздел, если хоть какая-нибудь его часть отступает более чем на 8 Гб от физического начала диска, но эта проблема касается лишь загрузочного раздела.

Лирическое отступление

Метод установки NT4.0 на пустой диск довольно оригинален и может навести на неправильные мысли о возможностях NTFS. Если вы укажете программе установки, что желаете отформатировать диск в NTFS, максимальный размер, который она вам предложит, будет всего 4 ГБ. Почему так мало, если размер раздела NTFS на самом деле практически неограничен? Дело в том, что установочная секция просто не знает этой файловой системы. Программа установки форматирует этот диск в обычный FAT, максимальный размер которого в NT составляет 4 ГБ (с использованием не совсем стандартного огромного кластера 64 КБ), и на этот FAT устанавливает NT. А вот уже в процессе первой загрузки самой операционной системы (еще в установочной фазе) производится быстрое преобразование раздела в NTFS; так что пользователь ничего и не замечает, кроме странного "ограничения" размера NTFS при установке.

Структура раздела – общий взгляд

Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры - блоки данных, используемые одновременно. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров - от 512 байт до 64 КБ, неким стандартом же считается кластер размером 4 КБ. Никаких аномалий кластерной структуры NTFS не имеет, поэтому на эту, в общем-то, довольно банальную тему, сказать особо нечего.

Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT зону - пространство, в которое растет метафайл MFT (об этом ниже). Запись каких-либо данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой - это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свободное место - незаполненные куски MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT-зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT-зона просто сокращается (в текущих версиях операционных систем ровно в два раза), освобождая таким образом место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона может снова расширится. При этом не исключена ситуация, когда в этой зоне остались и обычные файлы: никакой аномалии тут нет. Что ж, система старалась оставить её свободной, но ничего не получилось. Метафайл MFT все-таки может фрагментироваться, хоть это и было бы нежелательно.

MFT и его структура

Файловая система NTFS представляет собой выдающееся достижение структуризации: каждый элемент системы представляет собой файл - даже служебная информация. Самый главный файл на NTFS называется MFT, или Master File Table - общая таблица файлов. Именно он размещается в MFT зоне и представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска, и, как не парадоксально, себя самого. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 КБ), и каждая запись соответствует какому либо файлу (в общем смысле этого слова). Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны операционной системе - они называются метафайлами, причем самый первый метафайл - сам MFT. Эти первые 16 элементов MFT - единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Интересно, что вторая копия первых трех записей, для надежности - они очень важны - хранится ровно посередине диска. Остальной MFT-файл может располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах диска - восстановить его положение можно с помощью его самого, "зацепившись" за самую основу - за первый элемент MFT.

Метафайлы

Первые 16 файлов NTFS (метафайлы) носят служебный характер. Каждый из них отвечает за какой-либо аспект работы системы. Преимущество настолько модульного подхода заключается в поразительной гибкости - например, на FAT-е физическое повреждение в самой области FAT фатально для функционирования всего диска, а NTFS может сместить, даже фрагментировать по диску, все свои служебные области, обойдя любые неисправности поверхности – конечно кроме первых 16 элементов MFT.

Метафайлы находятся в корневом каталоге NTFS диска - они начинаются с символа-имени "$", хотя получить какую-либо информацию о них стандартными средствами сложно. Любопытно, что и для этих файлов указан вполне реальный размер - можно узнать, например, сколько операционная система тратит на каталогизацию всего вашего диска, просмотрев размер файла $MFT. В следующей таблице приведены используемые в данный момент метафайлы и их назначение.