Файловые системы Windows NT

Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта

Уральский Государственный Университет Путей  Сообщения 

      Кафедра СТЗИ 
 
 
 
 
 

Реферат на тему «Файловые системы, поддерживаемые Windows NT (NTFS, FAT-12/16/32/VFAT, DFS, характеристики, обслуживание».  
 
 
 
 

Выполнил: Титов В.В.

ст. гр. ИТЗ-318

Проверила: Жайворонская О.Ю. 
 
 
 
 
 

г. Екатеринбург, 2011

 

Содержание.  

1. Введение…………………………………………………………………………..4
2. Файловая система NTFS…………………………………………………………7
1. MFT и его структура………………………………………………………8
2. Метафайлы…………………………………………………………………9
3. Файлы и потоки…………………………………………………………..10
4. Журналирование…………………………………………………………11
5. Сжатие…………………………………………………………………….11
6. Безопасность……………………………………………………………...12
7. Hard Links…………………………………………………………………13
8. Symbolic Links (NT5)…………………………………………………….13
9. Шифрование (NT5)………………………………………………………13
10. Каталоги…………………………………………………………………..13
3. Файловая система FAT-12/16/32/VFAT………………………………………..16
1. Структура…………………………………………………………………16

1. Загрузочные секторы главного и дополнительного разделов……16

2. Загрузочный сектор логического диска……………………………17

3. Корневой  каталог…………………………………………………….18

4. Таблица размещения файлов………………………………………..18

5. Область данных………………………………………………………19

     3.2.     Ошибки файловой системы FAT………………………………………..19

           3.2.1. Потерянные кластеры………………………………………………..19

           3.2.2. Пересекающиеся файлы……………………………………………..20

           3.2.3. Неверный файл или каталог………………………………………….20

     3.3.     VFAT……………………………………………………………………...20

4. Файловая  система DFS………………………………………………………….21

4.1.     Технический обзор распределенной файловой системы……………..21

       4.1.1. Корень DFS…………………………………………………………...21

            4.1.2. Хост тома DFS………………………………………………………..22

            4.1.3. Таблица Partition Knowledge Table………………………………….24

            4.1.4. Безопасность………………………………………………………….26

5. Заключение………………………………………………………………………27
6. Список литературы……………………………………………………………...30
7. Приложение……………………………………………………………………...31

 

Введение.

     В данной работе представлен обзорный материал о файловых системах семейства  операционных систем Windows NT. Но для начала нужно определиться, что же есть файловая система, и представить общую структуру операционных систем семейства Windows NT.

     Файловая  система - это часть операционной системы, назначение которой состоит  в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

     В широком смысле понятие "файловая система" включает:

• совокупность всех файлов на диске;
• наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;
• комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

        Теперь немного о семействе Windows NT. При разработке структуры Windows NT была в значительной степени использована концепция микроядра. В соответствии с этой идеей ОС разделена на несколько подсистем, каждая из которых выполняет отдельный набор сервисных функций - например, сервис памяти, сервис по созданию процессов, или сервис по планированию процессов. Каждый сервер выполняется в пользовательском режиме, выполняя цикл проверки запроса от клиента на одну из его сервисных функций. Клиент, которым может быть либо другая компонента ОС, либо прикладная программа, запрашивает сервис, посылая сообщение на сервер. Ядро ОС (или микроядро), работая в привилегированном режиме, доставляет сообщение нужному серверу, затем сервер выполняет операцию, после этого ядро возвращает результаты клиенту с помощью другого сообщения. Структурно Windows NT может быть представлена в виде двух частей: часть операционной системы, работающая в режиме пользователя, и часть операционной системы, работающая в режиме ядра (рис 1).

      Часть Windows NT, работающая в режиме ядра, называется executive - исполнительной частью. Она включает ряд компонент, которые управляют  виртуальной памятью, объектами (ресурсами), вводом-выводом и файловой системой (включая сетевые драйверы), взаимодействием процессов и частично системой безопасности. Эти компоненты взаимодействуют между собой с помощью межмодульной связи. Каждая компонента вызывает другие с помощью набора тщательно специфицированных внутренних процедур.

Рис 1. Структура  Windows NT.

     Вторую  часть Windows NT, работающую в режиме пользователя, составляют серверы - так называемые защищенные подсистемы. Серверы Windows NT называются защищенными подсистемами, так как каждый из них выполняется в отдельном процессе, память которого отделена от других процессов системой управления виртуальной памятью NT executive. Так как подсистемы автоматически не могут совместно использовать память, они общаются друг с другом посредством посылки сообщений. Сообщения могут передаваться как между клиентом и сервером, так и между двумя серверами. Все сообщения проходят через исполнительную часть Windows NT. Ядро Windows NT планирует нити защищенных подсистем точно так же, как и нити обычных прикладных процессов.

     Итак, после краткого изложения общих  вопросов по данной теме будут рассмотрены  сами файловые системы, поддерживаемые Windows NT.

 

Файловая  система NTFS

     Раздел NTFS, теоретически, может быть почти  какого угодно размера. Предел, конечно, есть, (Приложение стр.30) но 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. Но вот, например, NT4 будет испытывать 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. Метод инсталляции 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 Гбайт (с использованием не совсем стандартного огромного кластера 64 Кбайта), 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" на размер NTFS при установке.

     Рис 2. Структура раздела NTFS - общий взгляд. 
 

     Как и любая другая система, NTFS делит  все полезное место на кластеры - блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти любые размеры  кластеров - от 512 байт до 64 Кбайт, неким  стандартом же считается кластер размером 4 Кбайт. 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.

     2.1. 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, и каждая запись соответствует какому-либо файлу. 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.

     2.2. Метафайлы