Características de los sistemas de archivos FAT32, NTFS y exFAT. Grasa del sistema de archivos

Materia: Sistemas operativos.
Pregunta: No. 7

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Sistema de archivos – Se trata de un conjunto de especificaciones y su correspondiente software que se encargan de crear, destruir, organizar, leer, escribir, modificar y mover la información de los archivos, así como de controlar el acceso a los archivos y gestionar los recursos que utilizan los archivos.

Hay tres versiones de FAT: FAT-12, FAT-16 y FAT-32. Se diferencian en la cantidad de bits asignados para almacenar el número del clúster. FAT-12 se utiliza principalmente para disquetes, FAT-16 para discos pequeños.

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GORDO 16 — Tabla de asignación de archivos :

El sistema de archivos FAT16 se desarrolló antes de la creación de MS DOS y actualmente es compatible con todos los sistemas operativos de Microsoft para garantizar la compatibilidad.

Su nombre refleja perfectamente la organización del sistema de archivos.

Principales características del sistema de archivos:

• § Tamaño máximo de un volumen admitido (disco duro o partición) = 4095 MB. Durante el período de uso de MS DOS 4, los discos Gigabyte parecían una quimera.
• § Un volumen formateado para usar FAT16 se divide en grupos. El tamaño del clúster predeterminado depende del tamaño del volumen y puede oscilar entre 512 bytes y 64 KB.

No se recomienda utilizar el sistema de archivos FAT16 en volúmenes superiores a 511 MB, ya que para archivos relativamente pequeños, el espacio en disco se utilizará de manera extremadamente ineficiente: un archivo de 1 byte de tamaño

los niños ocupan 64 KB. Independientemente del tamaño del clúster, el sistema de archivos FAT16 no es compatible con volúmenes superiores a 4 GB.

El primer sector del volumen es el sector de arranque. Luego vienen las tablas FAT1 y FAT2.

tabla de grasa es parte del sistema de archivos FAT. Contiene elementos que describen los estados de los clústeres del volumen.

FAT2 es una copia de FAT1.

Cuando se utiliza el sistema de archivos FAT16, la segunda copia de la tabla FAT siempre va seguida de directorio raíz. La única diferencia entre el directorio raíz y los demás es que el directorio raíz está ubicado en una ubicación específica y tiene un número fijo de entradas. Cada directorio y archivo utiliza una o más entradas. Por ejemplo: si el número de apariciones fijas del directorio raíz es 512 y se crean 100 subdirectorios, se puede crear un máximo de 412 archivos (512–100) en el directorio raíz.

Para cada archivo y directorio, la información se almacena en el sistema de archivos de acuerdo con la estructura:

Cada elemento del directorio contiene el número de grupo inicial del archivo descrito por el elemento. Este número es un puntero a la FAT, que contiene información sobre los grupos restantes del archivo, organizados en una lista vinculada.

En FAT16, los clusters pueden tener diferentes significados:

(0)000h clúster libre,

(F)FF0h–(F)FF6h reservado,

(F)FF7h grupo defectuoso,

(F)FF8h – (F)FFFh fin del archivo,

(0)002h–(F)FEFh número del siguiente grupo del archivo.

La ubicación de los archivos por grupo se muestra arriba: hay tres archivos en la carpeta; el primero de ellos – Archivo1 – ocupa tres grupos (el archivo no está fragmentado, los grupos 2, 3 y 4 están ubicados secuencialmente); el segundo archivo – Archivo2 – está fragmentado y ubicado en los grupos 5, 6 y 8; el tercero, File3, ocupa solo un grupo. La entrada de cada archivo contiene la dirección de su grupo inicial (2, 5 y 7, respectivamente).

El último grupo de cada archivo (4, 8 y 7) contiene el valor FFFF como la siguiente dirección del grupo, lo que indica que este es el último grupo para ese archivo.

Dado que todas las apariciones tienen el mismo tamaño de bloque de información, se diferencian en el byte de atributo. Uno de los bits de un byte determinado puede indicar que se trata de un directorio, otro puede indicar que es una etiqueta de volumen. Los usuarios disponen de cuatro bits para controlar los atributos del archivo: archivo, sistema, oculto, solo lectura.

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VentajasGORDO16:

1.) el sistema de archivos es compatible con los sistemas operativos MS DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, así como con algunos sistemas operativos UNIX;

2.) existe una gran cantidad de programas que le permiten corregir errores en este sistema de archivos y restaurar datos;

3.) si surgen problemas al iniciar desde el disco duro, el sistema se puede iniciar desde un disquete;

4.) este sistema de archivos es bastante eficiente para volúmenes inferiores a 256 MB.

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Principales desventajasGORDO16:

1.) el directorio raíz no puede contener más de 512 elementos. El uso de nombres de archivos largos reduce significativamente la cantidad de estos elementos;

2.) FAT16 admite un máximo de 65536 clústeres y, dado que algunos clústeres están reservados por el sistema operativo, la cantidad de clústeres disponibles es 65524. Cada clúster tiene un tamaño fijo para un dispositivo lógico determinado. Una vez que se alcanza el número máximo de clústeres, con un tamaño máximo de 32 kilobytes, el tamaño de volumen máximo admitido se limita a 4 gigabytes con Windows 2000. Para mantener la compatibilidad con MS DOS, Windows 95 y Windows 98, el tamaño de volumen en FAT16 debe no exceder los 2 GB;

3.) no se admite la copia de seguridad del sector de arranque;

4.) FAT16 no admite la protección y compresión de archivos integradas;

5.) en discos grandes, se pierde mucho espacio debido a que se utiliza el tamaño máximo de clúster. El espacio para un archivo se asigna no en función del tamaño del archivo, sino del tamaño del clúster.

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GORDO32 – también tabla de ubicación de archivos (Archivo Asignación Mesa):

Microsoft Windows 95 OEM Service Release 2 (OSR2) introdujo soporte para FAT de 32 bits en Windows. Para los sistemas basados ​​en Windows NT, este sistema de archivos fue admitido por primera vez en Microsoft Windows 2000.

FAT32 es capaz de soportar volúmenes de hasta 4 TB. El tamaño del clúster en FAT32 puede variar desde 1 (512 bytes) hasta 64 sectores (32 KB).

FAT32 requiere 4 bytes para almacenar los valores del clúster (32 bits, no 16 como en FAT16). Esto significa, en particular, que algunos

Algunas utilidades de archivos diseñadas para FAT16 no pueden funcionar con FAT32.

La principal diferencia entre FAT32 y FAT16:

es cambiar el tamaño de la partición lógica del disco. Además, si al utilizar

Mientras que FAT16 con discos de 2 GB requería un clúster de 32 KB, en FAT32 un clúster de 4 KB es adecuado para discos con tamaños de 512 MB a 8 GB. En consecuencia, esto significa un uso más eficiente del espacio en disco: cuanto más pequeño es el clúster, menos espacio se requiere para almacenar el archivo y, como resultado, es menos probable que el disco se fragmente.

FAT32 le permite aumentar el número máximo de entradas en el directorio raíz a 65535.

FAT32 impone restricciones sobre el tamaño mínimo del volumen: al menos 65527 grupos. Al mismo tiempo, el tamaño del clúster no puede ser tal que FAT ocupe más de 16 MB - 64 KB / 4 o 4 millones de clústeres.

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VentajasGORDO32:

1.) la asignación de espacio en disco es más eficiente, especialmente para discos grandes;

2.) el directorio raíz en FAT32 es una cadena normal de clústeres y puede ubicarse en cualquier lugar del disco;

3.) debido al uso de clústeres más pequeños (4 KB en discos de hasta 8 GB), el espacio ocupado en disco suele ser entre un 10 y un 15 % menor que con FAT16;

4.) FAT32 es un sistema de archivos más confiable. En particular, admite la capacidad de mover el directorio raíz y utilizar una copia de seguridad FAT. Además, el registro de inicio contiene una serie de datos críticos para el sistema de archivos.

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Principales desventajasGORDO32:

1.) el tamaño del volumen cuando se utiliza FAT32 en Windows 2000 está limitado a 32 GB;

2.) No se puede acceder a los volúmenes FAT32 desde muchos sistemas operativos que admiten FAT;

3.) no se admite una copia de seguridad del sector de arranque;

4.) FAT32 no admite la protección y compresión de archivos integradas.

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Archivo sistemaNTFS (Sistema de archivos de nueva tecnología).

Se caracteriza por una serie de mejoras y cambios importantes que lo diferencian significativamente de otros sistemas de archivos. Desde el punto de vista del usuario del archivo, todo también se almacena en directorios. Sin embargo, en NTFS, a diferencia de FAT, el trabajo en discos más grandes es mucho más eficiente.

Se prestó especial atención (durante el diseño) a las siguientes características:

1.) fiabilidad. es un elemento clave de la estructura y el comportamiento de NTFS. Una forma de aumentar la confiabilidad es introducir un mecanismo de transacción en el que Inicio sesión operaciones de archivos;

2.) funcionalidad extendida . NTFS fue diseñado pensando en la expansión. Implementó muchas características adicionales: tolerancia a fallas mejorada; emulación de otros sistemas de archivos; potente modelo de seguridad; procesamiento paralelo de flujos de datos; crear atributos de archivos definidos por el usuario;

3.) soporte para una interfaz de sistema independiente de la plataforma para el entorno informático POSIX(Interfaz de sistema operativo portátil para entornos informáticos). Debido a que el gobierno de EE. UU. exigía que todos los sistemas adquiridos cumplieran al menos mínimamente con POSIX, NTFS incluyó esta capacidad.

Las características básicas del sistema de archivos POSIX incluyen el uso opcional de nombres de archivos que distinguen entre mayúsculas y minúsculas, el almacenamiento de la hora del último acceso a un archivo y el mecanismo de los llamados "enlaces duros" (nombres alternativos que le permiten hacer referencia al mismo archivo). en dos o más nombres);

4.) flexibilidad. El modelo de asignación de espacio en disco en NTFS es extremadamente flexible. El tamaño del clúster puede variar desde 512 bytes hasta 64 KB; es un múltiplo del cuanto de asignación de espacio del disco interno. NTFS también admite nombres de archivos largos, el juego de caracteres Unicode y nombres alternativos en formato 8.3 para compatibilidad FAT.

Al igual que ocurre con FAT, la principal unidad de información en NTFS es el clúster.

Teóricamente, NTFS admite volúmenes con hasta 2 32 clústeres, pero sin embargo, además de la falta de discos duros de este tamaño, existen otras restricciones sobre el tamaño máximo del volumen. Una de esas restricciones es la tabla de particiones. Los estándares de la industria limitan el tamaño de una tabla de partición de 2 a 32 sectores. Otra limitación es el tamaño del sector, que suele ser de 512 bytes. Debido a que el tamaño del sector puede cambiar en el futuro, el tamaño actual limita el tamaño de un único volumen a 2 TB (2 32 × 512 bytes = 241). Por lo tanto, un tamaño de volumen de 2 TB es el límite práctico para los volúmenes físicos y lógicos NTFS.

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Controlar el acceso a archivos y directorios:

Al utilizar volúmenes NTFS, puede establecer derechos de acceso a archivos y directorios. Estos permisos indican qué usuarios y grupos tienen acceso a ellos y qué nivel de acceso. En NTFS, puede establecer permisos de acceso remoto, combinados con permisos de acceso a archivos y directorios. La versión de NTFS utilizada en Windows 2000 introdujo un nuevo tipo de permiso de acceso: permisos heredados.

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Comprimir archivos y directorios:

Windows 2000 admite la compresión de archivos y directorios ubicados en volúmenes NTFS. Los archivos comprimidos se pueden leer y escribir con cualquier aplicación de Windows. Para ello no es necesario desembalarlos previamente. Algoritmo de compresión utilizado

similar al utilizado en Double-Space (MS DOS 6.0) y DriveSpace (MS DOS 6.22), pero tiene una diferencia significativa: en MS DOS se comprime toda la partición primaria o dispositivo lógico, mientras que en NTFS se pueden empaquetar archivos y catálogos individuales. .

El algoritmo de compresión NTFS está diseñado para admitir clústeres de hasta 4 KB de tamaño. Si el tamaño del clúster es superior a 4 KB, las funciones de compresión NTFS dejan de estar disponibles.

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AutosanaciónNTFS:

El sistema de archivos NTFS tiene la capacidad de autorrepararse y puede mantener su integridad mediante el uso de un registro de acciones realizadas y una serie de otros mecanismos. NTFS considera cada operación que modifica archivos del sistema en volúmenes NTFS como una transacción y almacena información sobre dicha transacción en el registro. Una transacción iniciada puede completarse por completo (confirmar) o revertirse (revertir). En el último caso, el volumen NTFS vuelve al estado anterior al inicio de la transacción.

Cuando crea un sistema de archivos NTFS, el formateador crea un archivo MFT (Tabla de archivos maestros) y otras áreas para almacenar metadatos. NTFS utiliza metadatos para implementar la estructura del archivo.

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Capacidades del sistema de archivos NTFS para restringir el acceso a archivos y directorios:

Gracias a la presencia de un mecanismo de atributos extendidos, NTFS implementa restricciones de acceso a archivos y directorios. Estos atributos adicionales utilizados para restringir el acceso a objetos de archivos se denominan atributos de seguridad. Cada vez que se accede a un objeto de este tipo, se compara una lista especial de derechos de acceso discrecionales asignados a él con un identificador especial del sistema que contiene información sobre el nombre del usuario que realiza la solicitud actual al archivo o directorio. Si el permiso requerido está en la lista, entonces se realiza la acción; de lo contrario, el sistema informa un rechazo.

El sistema de archivos NTFS tiene los llamados permisos individuales que se pueden asignar a cualquier archivo y/o directorio: Leer(leer),Escribir(anote)ejecutar(ejecutar),Borrar(borrar),CambiarPermisos(cambiar permisos) Y Tomar posesión(conviértete en propietario).

Las acciones correspondientes a estos permisos sólo se podrán realizar en los casos en que el usuario o el grupo al que pertenece tenga el mismo permiso.

Hay tres reglas importantes que ayudarán a determinar el estado de los derechos de acceso al mover o copiar objetos NTFS:

1) al mover archivos dentro de los límites de una partición NTFS, se conservan los derechos de acceso originales;

2) al realizar otras operaciones (crear o copiar archivos, así como moverlos entre particiones NTFS), se heredan los derechos de acceso al directorio principal;

3) al mover archivos de una partición NTFS a una partición FAT, se pierden todos los derechos NTFS.

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Antes de la llegada del sistema operativo Microsoft Windows NT, los usuarios de computadoras personales rara vez tenían el problema de elegir un sistema de archivos. Todos los propietarios de sistemas operativos (SO) MS-DOS y Microsoft Windows utilizaron uno de los tipos de sistemas de archivos llamados FAT (FAT-12, FAT-16 o FAT-32).

Ahora la situación ha cambiado. Al instalar Microsoft Windows NT/2000/XP, al formatear el disco debe elegir entre tres sistemas de archivos: FAT-16, FAT-32 o NTFS.

En este artículo hablaremos sobre la estructura interna de los sistemas de archivos enumerados y consideraremos sus desventajas y ventajas inherentes. Armado con este conocimiento, puede tomar una decisión informada a favor de un sistema de archivos particular para Microsoft Windows.

Brevemente sobre el sistema de archivos FAT

El sistema de archivos FAT apareció en los albores del desarrollo de las computadoras personales y originalmente estaba destinado a almacenar archivos en disquetes.

La información se almacena en discos y disquetes en porciones, en sectores de 512 bytes. Todo el espacio del disquete se dividió en áreas de longitud fija llamadas grupos. Un clúster puede contener uno o más sectores.

Cada archivo ocupa uno o más grupos, posiblemente no contiguos. Los nombres de los archivos y otra información sobre los archivos, como el tamaño y la fecha de creación, se encuentran en el área inicial del disquete asignado al directorio raíz.

Además del directorio raíz, se pueden crear otros directorios en el sistema de archivos FAT. Junto con el directorio raíz, forman un árbol de directorios que contiene información sobre archivos y directorios. En cuanto a la ubicación de los grupos de archivos en el disco, esta información se almacena en el área inicial del disquete, llamada Tabla de asignación de archivos (FAT).

Cada grupo de la tabla FAT tiene su propia celda individual, que almacena información sobre cómo se utiliza este grupo. Por tanto, la tabla de asignación de archivos es una matriz que contiene información sobre los clústeres. El tamaño de esta matriz está determinado por el número total de clústeres en el disco.

El directorio almacena el número del primer clúster asignado a un archivo o subdirectorio. Los números de los grupos restantes se pueden encontrar utilizando la tabla de asignación de archivos FAT.

Al desarrollar el formato de tabla FAT, el objetivo era ahorrar espacio, porque... El disquete tiene una capacidad muy pequeña (de 180 KB a 2,44 MB). Por lo tanto, sólo se asignaron 12 dígitos binarios para almacenar números de grupo. Como resultado, la tabla FAT estaba tan apretada que ocupaba sólo un sector del disquete.

La tabla FAT contiene información crítica sobre la ubicación de directorios y archivos. Si la FAT se daña debido a fallas de hardware, fallas de software o virus, se perderá el acceso a archivos y directorios. Por lo tanto, para estar seguro, normalmente se crean dos copias de la tabla FAT en el disco.

Diferentes versiones de FAT

Después de la llegada de los discos duros de gran capacidad (en aquellos días, los discos de 10 a 20 MB se consideraban grandes), el número de clústeres aumentó y 12 bits se volvieron insuficientes para almacenar su número. Se desarrolló un nuevo formato de tabla de asignación de archivos de 16 bits, donde se asignaron dos bytes para almacenar el número de un grupo. El antiguo sistema de archivos diseñado para disquetes se conoció como FAT-12 y el nuevo se conoció como FAT-16.

La tabla FAT-16 ampliada ya no cabe en un sector, pero con discos de gran tamaño este inconveniente no jugó un papel importante. Como antes, se almacenaron dos copias de la tabla FAT en el disco como seguro.

Sin embargo, cuando la capacidad del disco empezó a medirse en cientos de MB e incluso en gigabytes, el sistema de archivos FAT-16 volvió a resultar ineficaz. Para que los números de clúster quepan en 16 bits, al formatear discos grandes es necesario aumentar el tamaño del clúster a 16 KB o incluso más. Esto causaba problemas cuando era necesario almacenar una gran cantidad de archivos pequeños en el disco. Dado que el espacio de almacenamiento de archivos se asigna en clústeres, incluso un archivo muy pequeño requiere que se le asigne demasiado espacio en disco.

Como resultado, se hizo otro intento, aparentemente final, de mejorar el sistema de archivos FAT: el tamaño de las celdas de la tabla de asignación de archivos se aumentó a 32. Esto hizo posible formatear discos de cientos de MB y unos pocos GB utilizando un formato relativamente pequeño. tamaño de cluster. El nuevo sistema de archivos pasó a ser conocido como FAT-32.

Estándar 8.3

Antes de la llegada de Microsoft Windows 95, los usuarios de ordenadores personales se veían obligados a utilizar el muy inconveniente "estándar 8.3" para nombrar archivos, en el que el nombre del archivo tenía que constar de 8 caracteres más 3 caracteres de extensión. Esta limitación fue impuesta no sólo por la interfaz del programa del sistema operativo MS-DOS, sino también por la estructura de entradas del directorio del sistema de archivos FAT.

Después de modificar la estructura de las entradas del directorio, prácticamente se eliminó el límite en el número de caracteres en un nombre de archivo. El nombre del archivo ahora puede tener hasta 255 caracteres, lo que obviamente es suficiente en la mayoría de los casos. Sin embargo, dicho sistema de archivos FAT modificado se ha vuelto incompatible con el sistema operativo MS-DOS, así como con las versiones 3.1 y 3.11 del shell de Microsoft Windows que se ejecutan en su entorno.

Puede leer más sobre los formatos de las estructuras FAT internas en nuestro artículo “Recuperación de datos en particiones FAT” publicado en este sitio.

Limitaciones del sistema de archivos FAT

Al decidir si utilizar el sistema de archivos FAT para formatear un disco, debe tener en cuenta sus limitaciones inherentes. Estas restricciones se relacionan principalmente con el tamaño máximo de un disco FAT, así como con el tamaño máximo de un archivo ubicado en este disco.

El tamaño máximo de una unidad lógica FAT-16 es de 4 GB, que es muy pequeño para los estándares modernos. Microsoft, sin embargo, no recomienda crear discos FAT-16 de más de 200 MB, porque... en este caso, el espacio en disco se utilizará de manera muy ineficiente.

En teoría, el tamaño máximo de un disco FAT-32 puede ser de 8 TB, lo que debería ser suficiente para implementar cualquier aplicación moderna. Este valor se obtiene multiplicando el número máximo de clústeres (268.435.445) por el tamaño máximo de clúster permitido por FAT-32 (32 KB).

Sin embargo, en la práctica la situación parece un poco diferente.

Debido a limitaciones internas, la utilidad ScanDisk en Microsoft OS 95/98 no puede funcionar con discos de más de 127,53 GB. Hace un año, tal limitación no habría causado problemas, pero hoy en día ya han aparecido en el mercado unidades económicas de 160 GB y pronto su capacidad será aún mayor.

En cuanto a los nuevos sistemas operativos Microsoft Windows 2000/XP, no son capaces de crear particiones FAT-32 con una capacidad superior a 32 GB. Si necesita particiones de este tamaño o mayores, Microsoft le sugerirá que utilice el sistema de archivos NTFS.

Otra limitación importante de FAT-32 es el tamaño del archivo: no puede exceder los 4 GB. Esta limitación afectará, por ejemplo, a la hora de grabar fragmentos de vídeo en el disco o al crear archivos de bases de datos de gran tamaño.

Un directorio FAT-32 puede almacenar un máximo de 65534 archivos.

Desventajas de la GRASA

Además de las limitaciones comentadas anteriormente, el sistema de archivos FAT también tiene otras desventajas. Lo más significativo, aparentemente, es la ausencia total de herramientas de control de acceso, así como la posibilidad de perder información sobre la ubicación de todos los archivos después de la destrucción de una tabla FAT bastante compacta y su copia.

Al iniciar la computadora desde el disquete del sistema, un atacante puede obtener acceso fácilmente a cualquier archivo almacenado en discos con el sistema de archivos FAT. Luego le resultará fácil copiar estos archivos a un dispositivo ZIP o algún otro medio de almacenamiento externo.

Cuando se utiliza FAT en discos de servidor, es imposible garantizar una delimitación confiable y flexible del acceso de los usuarios a los directorios. Por eso, y también por su baja resistencia a fallos, FAT no suele utilizarse en servidores.

La presencia de tablas compactas de asignación de archivos FAT hace que este sistema de archivos sea un objetivo vulnerable para los virus informáticos: basta con destruir el fragmento inicial de un disco FAT y casi todos los datos se perderán.

Sistema de archivos NTFS

El moderno sistema de archivos NTFS, desarrollado por Microsoft para su sistema operativo Microsoft Windows NT, carece de las limitaciones y desventajas de FAT. Desde sus inicios, el sistema de archivos NTFS en evolución ha experimentado varias mejoras, la última de las cuales (en el momento de escribir este artículo) se realizó en Microsoft Windows XP.

En el sistema de archivos NTFS, todos los atributos del archivo (nombre, tamaño, ubicación de la extensión del archivo en el disco, etc.) se almacenan en un archivo oculto del sistema $MFT. Se asignan de uno a varios KB para almacenar información sobre cada archivo (y directorio) en $MFT. Si hay una gran cantidad de archivos almacenados en el disco, el tamaño del archivo $MFT puede alcanzar decenas o incluso cientos de MB.

Los archivos pequeños (del orden de cientos de bytes) se almacenan directamente en $MFT, lo que acelera significativamente el acceso a ellos.

Sin embargo, tenga en cuenta que la sobrecarga de NTFS para almacenar información del sistema, aunque supera la sobrecarga de FAT, todavía no es muy grande en comparación con el volumen de los discos modernos. Debido a que el archivo $MFT generalmente se encuentra más cerca del centro del disco, la destrucción de las primeras pistas de un disco NTFS no tiene consecuencias tan fatales como la destrucción de las áreas iniciales de un disco FAT.

El sistema de archivos NTFS tiene muchas características que FAT no tiene. Permiten una flexibilidad, confiabilidad y seguridad mucho mayores en comparación con FAT.

Enumeremos algunas de las características más interesantes de NTFS en versiones modernas.

Herramientas de control de acceso

Las herramientas de control de acceso NTFS son bastante flexibles y le permiten controlar el acceso a nivel de archivos y directorios individuales, otorgando (o bloqueando) acceso a usuarios individuales o grupos de usuarios.

Aunque a primera vista pueda parecer que las herramientas de control de acceso son necesarias sólo para servidores de archivos, también serán necesarias si varios usuarios tienen acceso al ordenador.

Cifrado de archivos

Las herramientas de control de acceso mencionadas anteriormente serán inútiles si el disco físico NTFS cae en manos de un atacante. Con la ayuda de utilidades modernas, el contenido de dicho disco se puede leer sin mucha dificultad en cualquier sistema operativo: DOS, Microsoft Windows o Linux.

Para proteger los archivos del usuario del acceso no autorizado, los sistemas operativos Microsoft Windows 2000/XP proporcionan cifrado adicional de los archivos almacenados en particiones NTFS. Y aunque la potencia de dicho cifrado puede no ser muy alta, en la mayoría de los casos es suficiente.

RAID de disco por software

Con NTFS se puede crear el llamado software RAID 1 (conjunto reflejado). Esta matriz, formada por dos discos físicos o lógicos del mismo tamaño, permite duplicar (o, como también dicen, “espejar”) archivos.

Una matriz de este tipo puede proteger sus archivos en caso de una falla física de uno de los discos que la componen, por lo que a menudo se utiliza para aumentar la confiabilidad de un sistema de discos;

Conjuntos de volumen

El sistema de archivos NTFS le permite combinar varias particiones ubicadas en uno o más discos físicos en un volumen lógico. Esto puede ser necesario, por ejemplo, para almacenar archivos de bases de datos grandes que no caben en un disco físico o para crear un directorio con un volumen total de archivos que exceda el tamaño del disco físico.

Los conjuntos creados a partir de múltiples particiones o discos físicos se denominan Conjunto de volúmenes (en la terminología del sistema operativo Microsoft Windows NT) o Volumen distribuido (en la terminología del sistema operativo Windows 2000/XP).

Empacar archivos

Para ahorrar espacio en disco, puede utilizar la capacidad de NTFS para empaquetar (comprimir) archivos. Además, NTFS le permite crear los llamados archivos dispersos que contienen áreas sin datos. Estos archivos pueden ser grandes, pero ocupan poco espacio en el disco, ya que en realidad sólo se almacenan los bytes significativos del archivo.

Tenga en cuenta que empaquetar archivos ralentizará un poco el proceso. Sin embargo, esta circunstancia no siempre importará. Por ejemplo, los documentos de Office se pueden empaquetar sin una disminución notable en la velocidad de trabajo, pero no se puede decir lo mismo de los archivos de bases de datos a los que acceden simultáneamente una gran cantidad de usuarios. Con la disponibilidad en el mercado de discos de gran volumen y relativamente económicos, los productos de embalaje solo deben usarse cuando realmente sean necesarios. Sin embargo, esto también se aplica a otras funciones de NTFS.

Archivos multiproceso

Si es necesario, se pueden almacenar varios flujos de información en un archivo escrito en un disco NTFS. Esto permite, en particular, suministrar información adicional a los archivos de documentos, almacenar varias versiones de documentos en un archivo (por ejemplo, en diferentes idiomas), almacenar códigos de programas y datos en secuencias separadas de un archivo, etc.

Conexiones duras

Los enlaces físicos le permiten asignar varios nombres diferentes a un archivo físico colocando estos nombres (es decir, enlaces al archivo) en directorios diferentes. Cuando elimina un enlace, el archivo en sí no se elimina. Sólo cuando se destruyan todas las conexiones de un archivo se eliminará el archivo en sí.

Tenga en cuenta que estas capacidades son típicas de los sistemas de archivos utilizados en sistemas operativos tipo Unix, por ejemplo, en Linux, FreeBSD, etc.

Anular puntos

Los objetos del sistema NTFS, como los puntos de análisis, le permiten redefinir cualquier archivo o directorio. En este caso, por ejemplo, los archivos o directorios anulados que se utilizan raramente pueden almacenarse en cinta magnética y cargarse en el disco sólo cuando sea necesario.

Transiciones

Usando saltos NTFS, puede montar otro disco duro o CD en un directorio de disco. Esta característica existía originalmente en los sistemas de archivos de sistemas operativos tipo Unix.

Cuotas de espacio en disco

El sistema de archivos NTFS, utilizado en Microsoft Windows 2000/XP, le permite cuotar o limitar el espacio en disco disponible para los usuarios. Esta característica es especialmente útil al crear servidores de archivos.

Cambiar registro

Durante su funcionamiento, el sistema operativo realiza diversas acciones sobre los archivos (creación, modificación, eliminación). Todos estos cambios se guardan en un diario especial creado en el volumen NTFS y pueden ser utilizados por programas de respaldo, sistemas de indexación, etc. El registro de cambios aumenta la confiabilidad del sistema de archivos, permitiendo en algunos casos continuar la operación después de fallas no críticas del sistema operativo y del hardware. Aunque, por supuesto, los fallos más graves conllevan la necesidad de restaurar los datos a partir de una copia de seguridad o mediante utilidades especiales de recuperación de datos.

Limitaciones de NTFS

A pesar de la gran cantidad de posibilidades, el sistema de archivos NTFS también tiene algunas limitaciones. Sin embargo, en la mayoría de los casos no desempeñan un papel significativo.

El tamaño máximo de un disco lógico NTFS es de aproximadamente 18.446.744 TB, lo que obviamente es suficiente para todas las aplicaciones modernas, así como para las que aparecerán en un futuro próximo. El tamaño máximo de archivo es aún mayor, por lo que esta limitación también es insignificante.

La cantidad de archivos almacenados en un directorio NTFS es ilimitada, por lo que esto también tiene una ventaja sobre FAT.

Comparación de NTFS y FAT en términos de velocidad de acceso a archivos

En términos de promesa, funcionalidad, seguridad y confiabilidad, NTFS está muy por delante de FAT. Sin embargo, comparar el rendimiento de estos sistemas de archivos no da un resultado claro, ya que el rendimiento depende de muchos factores diferentes.

Dado que los principios operativos y las estructuras internas de FAT son mucho más simples que los de NTFS, lo más probable es que FAT sea más rápido cuando se trabaja con directorios pequeños. Sin embargo, si el contenido de un directorio es tan pequeño que cabe completamente en una o más entradas del archivo $MFT, o por el contrario, si el directorio es muy grande, NTFS ganará.

Lo más probable es que NTFS tome la delantera al buscar archivos o directorios inexistentes (ya que no requiere que se analice todo el contenido del directorio), al acceder a archivos pequeños (del orden de cientos de bytes) y también al el caso de una fragmentación grave del disco.

Para aumentar el rendimiento de NTFS, puede aumentar el tamaño del clúster, pero esto puede provocar un desperdicio de espacio en el disco al almacenar una gran cantidad de archivos, cuyo tamaño supera los 1-2 KB y asciende a decenas de KB. Al aumentar el tamaño del clúster a 64 KB, puede obtener la máxima mejora en el rendimiento, pero tendrá que dejar de empaquetar archivos y utilizar utilidades de desfragmentación.

Al comprimir archivos ubicados en discos pequeños (aproximadamente 4 GB), el rendimiento puede aumentar, pero al comprimir discos grandes, el rendimiento puede disminuir. En cualquier caso, el embalaje provocará una carga adicional en el procesador central.

Entonces, ¿qué elegir: FAT o NTFS?

Como puede ver, NTFS tiene numerosas ventajas sobre FAT y sus limitaciones, en la mayoría de los casos, son insignificantes. Si tiene que elegir un sistema de archivos, considere usar NTFS primero y solo luego FAT.

¿Cuáles podrían ser los obstáculos que dificultan la sustitución de FAT por NTFS?

El obstáculo más grave es la necesidad de utilizar Microsoft Windows NT/2000/XP. Para el funcionamiento normal de este sistema operativo, se requieren al menos 64 MB de RAM y un procesador con una frecuencia de reloj de al menos 200-300 MHz. Sin embargo, estos requisitos no los cumplen sólo los ordenadores muy antiguos que no son capaces de ejecutar versiones modernas de Microsoft Windows.

Si su computadora puede funcionar en el entorno Microsoft Windows 2000/XP y no tiene una sola aplicación diseñada exclusivamente para Microsoft Windows 95/98/ME, le recomendamos que cambie a un nuevo sistema operativo a la primera oportunidad, reemplazando este. es FAT en NTFS.

Al mismo tiempo, también obtendrá un notable aumento en la seguridad operativa, ya que Después de instalar todos los service packs necesarios, así como las versiones correctas de los controladores de dispositivos periféricos, Microsoft Windows 2000/XP funcionará de manera muy estable.

En algunos casos, es necesario combinar varios sistemas de archivos en un disco físico. Por ejemplo, si tiene instalados tres sistemas operativos en su computadora: Microsoft Windows ME, Microsoft Windows XP y Linux, puede crear tres sistemas de archivos: FAT, NTFS y Ext2FS. El primero de ellos será "visible" cuando se trabaje en Microsoft Windows ME y Linux, el segundo, solo en Microsoft Windows XP, y el tercero, solo en Linux (tenga en cuenta que en el sistema operativo LINUX también es posible acceder a particiones NTFS).

Pero si está creando un servidor (archivo, base de datos o Web) basado en Microsoft Windows NT/2000/XP, entonces NTFS es la única opción razonable. Sólo en este caso será posible lograr la estabilidad, confiabilidad y seguridad necesarias del servidor.

También existe una opinión generalmente aceptada (y en nuestra opinión errónea) de que los usuarios de ordenadores domésticos no necesitan ni el sistema operativo Microsoft Windows NT/2000/XP ni el sistema de archivos NTFS.

Por supuesto, si el ordenador se utiliza exclusivamente para jugar, por motivos de compatibilidad lo mejor es instalar Microsoft Windows 98/ME y formatear las unidades en FAT. Sin embargo, si trabaja no sólo en la oficina, sino también en casa, es mejor utilizar soluciones modernas, profesionales y fiables. Esto permitirá, en particular, organizar la protección contra intrusiones en su computadora a través de Internet, limitar el acceso a directorios y archivos con datos críticos y también aumentar las posibilidades de recuperación exitosa de la información en caso de varios tipos de fallas.

Sistemas de gestión de archivos.

Sistema de archivos GORDO. Sistemas de archivos VFATYFAT32.

1. Áreas de disco lógico

2. sector de arranque

3. Tabla de asignación de archivos

4. Directorio raíz

5.Sistema de archivos VFAT

6.Sistema de archivos FAT32

En el sistema de archivos FAT, el espacio en disco de cualquier unidad lógica se divide en dos áreas:

área del sistema y

· área de datos.

Área del sistema creado e inicializado durante el formateo y posteriormente actualizado cuando se manipula la estructura del archivo.

El área del sistema consta de los siguientes componentes:

· sector de arranque que contiene el registro de arranque;

· sectores reservados (pueden no existir);

· tablas de asignación de archivos (FAT, File Allocation Table);

· directorio raíz (directorio ROOT).

Estos componentes están ubicados en el disco uno tras otro.

Área de datos contiene directorios de archivos subordinados al raíz.

A diferencia del área del sistema, se puede acceder al área de datos a través de la interfaz de usuario de DOS.

Sector de arranque

La formación de un registro de arranque se produce durante el formateo (por ejemplo, FORMATO). El formato del sector de arranque depende del sistema operativo e incluso de la versión.

El sector de arranque es el primer sector de un disco lógico. Contiene un registro de arranque.

El registro de arranque consta de dos partes:

· bloque de parámetros de disco - llamado a menudo. Bloque de parámetros del BIOS (BPB) o BPB extendido (para versiones anteriores del sistema operativo)

· Programas de arranque del sistema operativo (bootstrap del sistema).

Los primeros dos bytes del registro de arranque son el comando para saltar incondicionalmente al gestor de arranque del sistema: JMP 3Eh. El tercer byte contiene NOP (90h).

A esto le sigue un bloque de parámetros del disco, y luego viene el gestor de arranque del sistema operativo.

El bloque de parámetros del disco contiene la siguiente información

· tamaño del sector,

número de sectores en el cluster,

· número de sectores reservados,

· número de copias FAT,

· número máximo de elementos RAÍZ,

número de sectores en la tabla FAT,

número de sectores en la pista,

etiqueta de volumen

nombre del sistema de archivos

· y otros parámetros (descriptor de bytes del entorno en el desplazamiento 0Ah= F8H - ferrocarril de cualquier capacidad; F0 - disquete 1,44, 3,5'').

Los registros de arranque de diferentes sistemas operativos suelen diferir en la estructura del bloque de parámetros. Algunos tienen campos adicionales.

Nos familiarizaremos con el registro de arranque en detalle en el trabajo de laboratorio.

Entre el sector de arranque y la FAT pueden existir sectores reservados que son sectores de servicio para el sistema de archivos o no se utilizan. El número de sectores reservados se define en el BPB. (En vista de formato - Sectores reservados al inicio - si =1, entonces esto es MBR)

Para ver y editar, así como guardar y restaurar el registro de inicio, puede usar utilidadEditor de disco.

Tabla de asignación de archivos

t Tabla de asignación de archivos (Tabla de asignación de archivos - FAT) es esencialmente un mapa del área de datos.

El área de datos se divide en los llamados clusters. Un clúster es uno o más sectores adyacentes de un área de datos. Por otro lado, un clúster es la unidad mínima direccionable de memoria en disco asignada a un archivo. Aquellos. un archivo o directorio ocupa un número entero de clústeres. Para crear y escribir un nuevo archivo en el disco, el sistema operativo le asigna varios grupos de discos libres. Estos grupos no tienen por qué sucederse unos a otros. Para cada archivo, se almacena una lista de todos los números de clúster asignados a ese archivo.

En los disquetes, el clúster ocupa uno o dos sectores, y en los discos duros, según el volumen de la partición:

para particiones con una capacidad de 16-127 MB - 4 sectores en un clúster (tamaño del clúster: 2 KB);

para particiones con una capacidad de 128-255 MB: 8 sectores en un clúster (4 KB);

para particiones con una capacidad de 256-511 MB: 16 sectores en un clúster (8 KB);

para particiones con una capacidad de 512-1023 MB: 32 sectores en el clúster (16 KB);

para particiones con una capacidad de 1024-2047 MB: 64 sectores en el clúster (32 KB).

Dividir el área de datos en grupos en lugar de utilizar sectores le permite:

· reducir el tamaño de la tabla FAT;

· reducir la fragmentación de archivos;

· se reduce la longitud de las cadenas de archivos Þ acelera el acceso a archivos.

Sin embargo, un tamaño de clúster demasiado grande conduce a un uso ineficiente del área de datos, especialmente en el caso de una gran cantidad de archivos pequeños (después de todo, por cada archivo se pierde en promedio la mitad de un clúster).

En los sistemas de archivos modernos (FAT32, HPFS, NTFS), este problema se resuelve limitando el tamaño del clúster (máximo 4 KB).

Cada elemento de la tabla FAT (12, 16 o 32 bits) corresponde a un grupo de discos y caracteriza su estado: libre, ocupado o grupo defectuoso.

· Si un grupo está asignado a un archivo (es decir, ocupado), entonces el elemento FAT correspondiente contiene el número del siguiente grupo de archivos;

· el último grupo del archivo está marcado con un número en el rango FF8h - FFFh (FFF8h - FFFFh);

· si el cluster está libre, contiene el valor cero 000h (0000h);

· un clúster que no se puede utilizar (falló) está marcado con el número FF7h (FFF7h).

Así, en la tabla FAT, los grupos que pertenecen al mismo archivo están vinculados en cadenas.

Primer elemento FAT Describe el entorno del sector de arranque. Su primer byte coincide con el byte del descriptor del entorno multimedia (desplazamiento 0Ah - ver tabla 4) y es igual a 0F0h para flexible magnético 3,5 dm. disco o 0F8h para disco duro. Los siguientes 5 bytes (7 bytes) para el formato de 12 bits (16 bits) contienen el valor 0FFh.

La tabla de asignación de archivos se almacena inmediatamente después de que el registro de inicio del disco lógico se describe en un campo especial en el sector de inicio.

Se almacena en dos copias idénticas, una tras otra. Cuando se destruye la primera copia de la tabla, se utiliza la segunda.

Debido a que FAT se utiliza de forma muy intensiva durante el acceso al disco, normalmente se carga en la RAM (en búferes de E/S o caché) y permanece allí el mayor tiempo posible.

La principal desventaja de FAT es su lento procesamiento de archivos. Al crear un archivo, la regla es que se asigne el primer clúster libre. Esto provoca fragmentación del disco y cadenas de archivos complejas. Esto da como resultado un trabajo más lento con archivos.

Para ver y editar la tabla FAT puede utilizar utilidadEditor de disco.

Directorio raízRAÍZ

La información detallada sobre el archivo en sí se almacena en otra estructura llamada directorio raíz. Cada unidad lógica tiene su propio directorio raíz (ROOT).

Directorio raíz describe archivos y otros directorios. Un elemento de directorio es un descriptor de archivo.

Cada descriptor de archivo y directorio lo incluye.

nombre (8 bytes)

· extensión (3)

fecha de creación o última modificación (2)

· hora de creación o última modificación (2)

· atributos (1) (archivo, atributo de directorio, atributo de volumen, sistema, oculto, de solo lectura)

· longitud del archivo (para directorio - 0) (4)

· campo reservado que no se utiliza (10)

· número del primer grupo en la cadena de grupos asignados a un archivo o directorio; Habiendo recibido este número, el sistema operativo, consultando la tabla FAT, descubre todos los demás números de grupo del archivo (2 bytes).

Entonces, el usuario inicia el archivo para su ejecución. El sistema operativo busca un archivo con el nombre deseado mirando las descripciones de los archivos en el directorio actual. Cuando el elemento requerido se encuentra en el directorio actual, el sistema operativo lee el primer número de clúster de este archivo y luego usa la tabla FAT para determinar los números de clúster restantes. Los datos de estos grupos se leen en la RAM y se combinan en una sección continua. El sistema operativo transfiere el control al archivo y el programa comienza a ejecutarse.

Para ver y editar el directorio raíz ROOT también puedes usar utilidadEditor de disco.

Comentario. Recientemente, el volumen de los mecanismos de disco ha superado con creces el tamaño máximo aceptable para FAT: 8,4 GB. Este límite se explica por los valores máximos posibles en la dirección del sector, para los cuales solo se asignan 3 bytes. Por tanto, en la gran mayoría de los casos, cuando se trabaja en un entorno Windows, no se utiliza FAT (se utiliza FAT32 o NTFS).

Sistema de archivosVFAT

El sistema de archivos VFAT (virtual FAT) apareció por primera vez en Windows para Trabajo en Grupo 3.11 y fue diseñado para E/S de archivos en modo protegido.

Este sistema de archivos se utiliza en Windows 95. También es compatible con Windows NT 4.

VFAT es el sistema de archivos nativo de Windows95 de 32 bits. Está controlado por el controlador VFAT.VXD.

Gestiona varios sistemas de archivos y aplicaciones mediante el Administrador del sistema de archivos instalable:Administrador de sistemas de archivos instalables.

VFAT usa código de 32 bits para todas las operaciones de archivos y puede usar controladores en modo protegido de 32 bits.

PERO, las entradas de la tabla de asignación de archivos siguen siendo de 12 o 16 bits, por lo que se utiliza la misma estructura de datos (FAT) en el disco. Aquellos. F formato de tablaVFAT es lo mismo, como el formato FAT.

VFAT junto con nombres "8.3" admite nombres de archivos largos. (A menudo se dice que VFAT es FAT y admite nombres largos).

Existe un mecanismo especial para convertir nombres largos en cortos y viceversa.

Recuerde que la longitud del nombre para DOS está sujeta a la regla “8.3”, es decir, la longitud del nombre no debe exceder los 8 caracteres, A extensiones - 3. La característica principal del sistema de archivos Windows 95 para el usuario es que longitud máxima del nombre de archivo en ventanas 95 puede tener hasta 256 caracteres, incluyendo espacios. La longitud del nombre del archivo está limitada por la ruta al archivo: la longitud total de la ruta y el nombre del archivo no puede exceder los 260 caracteres.

Al crear un archivo enWindows95 se le asignan dos nombres a la vez: largo y corto (8.3). Un nombre corto se forma a partir de uno largo eliminando espacios y los caracteres / : * ? “ “< >I. Un nombre de archivo de ocho letras utiliza los primeros seis caracteres restantes del nombre largo, el carácter “~” (tilde) y el número secuencial. Para una extensión de tres letras, se utilizan los primeros tres caracteres después del último punto del nombre de archivo largo.

Por ejemplo, nombres cortos para archivos (en el siguiente orden)

Artículo sobre Windows 95.DOS

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Artículo sobre Windows NT.DOS

Microsoft office.HTML

Microsoft Windows. HTML

se verá así

En este caso, en la estructura ROOT, junto con un descriptor normal (llamado alias), se crean tipos especiales de descriptores para un archivo o directorio, en el que se almacena el nombre largo. Para descriptores especiales, se establecen los atributos Solo lectura, Sistema, Oculto y Etiqueta de volumen. El número de descriptores especiales depende de la longitud del nombre.

El descriptor especial se refiere al número de grupo O. El número real del primer grupo asignado al archivo o directorio se encuentra en el descriptor estándar (alias) ubicado inmediatamente después de los especiales.

Para volúmenes VFAT, no puede utilizar ninguna utilidad que no sea la que "comprende" VFAT

La principal desventaja de VFAT son las grandes pérdidas de agrupamiento con tamaños de disco lógicos grandes y restricciones en el tamaño del disco lógico en sí.

Sistema de archivosFAT32

Esta es una nueva implementación de la idea de utilizar la tabla FAT.

FAT 32 es un sistema de archivos de 32 bits completamente autónomo.

Utilizado por primera vez en Windows OSR2 (versión de servicio OEM 2).

Actualmente, FAT32 se utiliza en Windows 98 y Windows ME.

Contiene numerosas mejoras y adiciones con respecto a implementaciones FAT anteriores.

1. Utiliza el espacio en disco de manera mucho más eficiente debido a que utiliza clústeres más pequeños (4 KB); se estima que ahorra hasta un 15%.

2. Tiene un registro de inicio extendido que le permite crear copias de estructuras de datos críticas. Þ aumenta la resistencia del disco al daño de las estructuras del disco

3. Puede utilizar la copia de seguridad FAT en lugar de la estándar.

4. Puede mover el directorio raíz; en otras palabras, el directorio raíz puede estar en cualquier ubicación. Þ elimina la limitación en el tamaño del directorio raíz (512 elementos, ya que se suponía que ROOT ocuparía un grupo).

5. Estructura del directorio raíz mejorada

Han aparecido campos adicionales:

tiempo de creación (2)

fecha de creación (2)

fecha del último acceso (2)

palabra alta del número de grupo inicial

· palabra baja del número de grupo inicial

· suma de cheque

Todavía hay varios identificadores para un nombre de archivo largo.

Para volúmenes FAT32, no puede utilizar ninguna utilidad que no sea la que "comprende" FAT32

Hay muchas formas de almacenar información y programas en un disco duro. Un sistema muy conocido es el que guarda diversa información en forma de archivos, agrupándolos en carpetas y asignándoles un archivo único. Sin embargo, pocas personas han pensado en cómo se produce realmente el almacenamiento físico de información en un medio.

Para que la información se almacene en un medio físico, debe estar preparada para su uso en un sistema operativo de computadora. El sistema operativo asigna espacio libre en el disco para guardar información. Para hacer esto, debe dividir el disco en pequeños contenedores: sectores. El formateo de disco de bajo nivel asigna un tamaño específico a cada sector. El sistema operativo agrupa estos sectores en clusters. El formateo de nivel superior establece todos los grupos en el mismo tamaño, que normalmente oscila entre 2 y 16 sectores. Posteriormente, se asignan uno o más clústeres para cada archivo. El tamaño del clúster depende del sistema operativo, la capacidad del disco y la velocidad operativa requerida.

Además del área para almacenar archivos en el disco, existen áreas necesarias para el funcionamiento del sistema operativo. Estas áreas están diseñadas para almacenar información de arranque e información para asignar direcciones de archivos a ubicaciones físicas en el disco. El área de inicio se utiliza para iniciar el sistema operativo. Después de cargar el BIOS, el área de inicio del disco se lee y ejecuta para iniciar el sistema operativo.

Sistema de archivos FAT

El sistema de archivos FAT apareció junto con el sistema operativo Microsoft DOS, tras lo cual fue mejorado varias veces. Tiene versiones FAT12, FAT16 y FAT32. El nombre FAT en sí proviene del uso que hace el sistema de archivos de una especie de base de datos en forma de “Tabla de asignación de archivos”, que contiene una entrada para cada grupo en el disco. Los números de versión se refieren al número de bits utilizados en los números de elemento de la tabla. Por lo tanto, el sistema de archivos tiene un límite en el tamaño del disco que puede admitir. En 1987, no admitía discos de más de 32 MB. Con la llegada de Windows 95, se lanzó una nueva versión del sistema de archivos FAT32 con soporte teórico para discos con capacidades de hasta 2 TB. Los problemas persistentes al admitir discos de gran tamaño surgen del número fijo de elementos, limitado por el número de bits utilizados para determinar la ubicación del clúster. Por ejemplo, la versión FAT16 no admite más de 2 16 o 65536 clústeres. El número de sectores en un cluster también es limitado.

Otro problema con los discos grandes era la imposibilidad de utilizar el enorme espacio asignado para archivos pequeños. Debido a que el número de clústeres es limitado, se aumentó su tamaño para poder cubrir toda la capacidad del disco. Esto da como resultado un uso ineficiente del espacio de almacenamiento para la mayoría de los archivos que no son múltiplos del tamaño del clúster. Por ejemplo, FAT32 asigna clústeres de 16 KB para particiones de disco de 16 a 32 GB. Para almacenar un archivo de 20 KB, necesitará dos clústeres de 16 KB, que ocuparán 32 KB de espacio en disco. Los archivos de 1 KB ocupan 16 KB de espacio en disco. Por lo tanto, en promedio, se desperdicia entre el 30 y el 40% de la capacidad del disco para almacenar archivos pequeños. Dividir el disco en particiones pequeñas le permite reducir el tamaño del clúster, pero en la práctica no se utiliza para discos con una capacidad de más de 200 GB.

La fragmentación de archivos tampoco es un problema pequeño del sistema de archivos. Dado que colocar un archivo puede requerir múltiples clústeres, que pueden no estar ubicados físicamente de manera secuencial, el tiempo que lleva leerlo ralentiza los programas. Por tanto, la necesidad de .

Sistema de archivos NTFS

A principios de los años 90, Microsoft comenzó a desarrollar software completamente nuevo diseñado para entornos que consumían más recursos que el usuario doméstico promedio. Para las necesidades de las empresas y la industria, los recursos proporcionados por los sistemas operativos Windows basados ​​en DOS se han vuelto insuficientes. Microsoft Corporation junto con IBM trabajaron en el sistema operativo OS/2 con el sistema de archivos HPFS (High Performance File System). El desarrollo corporativo no trajo éxito y pronto cada empresa volvió a tomar su propio camino. Microsoft desarrolló varias versiones del sistema operativo Windows NT, sobre el cual se basan Windows 2000 y Windows XP. Cada uno de ellos utiliza su propia versión del sistema de archivos NTFS, que sigue evolucionando.

NTFS (New Technology File System) es el sistema de archivos estándar para los sistemas operativos basados ​​en Windows NT. Fue desarrollado para reemplazar FAT. NTFS es el más flexible en comparación con FAT. Las áreas de su sistema almacenan principalmente archivos en lugar de estructuras fijas como FAT, lo que permite cambiarlos, expandirlos o moverlos durante su uso. Un ejemplo sencillo es la tabla maestra de archivos (MFT). MFT es un tipo de base de datos con diversa información sobre archivos en el disco. Los archivos pequeños (1 KB o menos) se pueden almacenar directamente en MFT. Para archivos grandes, NTFS asigna clústeres, pero a diferencia de FAT, el tamaño del clúster generalmente no excede los 4 KB y el método de compresión incorporado elimina los problemas con el espacio no utilizado asignado para los archivos. También puedes usar .

El sistema de archivos NTFS está diseñado para un entorno multiusuario y tiene mecanismos de seguridad y derechos de acceso integrados. Por ejemplo, los sistemas operativos Windows 2000 y Windows XP (excepto la edición Home) le permiten establecer permisos de acceso a archivos individuales y cifrarlos. Sin embargo, el alto nivel de seguridad dificulta que los usuarios normales trabajen con una computadora. Debe tener mucho cuidado al configurar contraseñas y permisos de archivos para evitar perder datos importantes.

Este sistema de archivos es utilizado por sistemas operativos como Windows NT/2000/XP. Al instalar NTFS, el disco se divide en dos partes desiguales: la primera está reservada para la MFT (tabla maestra de archivos, una tabla de archivos común), llamada zona MFT y ocupa aproximadamente el 12% del tamaño total del disco, la segunda parte es ocupado por sus propios datos. También hay una tercera zona, pero hablaremos de eso más adelante. ¿Qué clase de bestia es esta MFT? Esta es la base de NTFS. Se encuentra, como se mencionó anteriormente, en la zona MFT, es decir, al comienzo del disco. Cada entrada en MFT corresponde a un archivo y ocupa aproximadamente 1 Kb. En esencia, este es un directorio de todos los archivos ubicados en el disco. Cabe señalar que cualquier elemento de datos en NTFS se considera un archivo, incluso MFT. Los primeros 16 archivos (metarchivos) en la zona MFT son una casta especial. Contienen información de servicio, tienen una posición fija y son inaccesibles incluso para el sistema operativo. Por cierto, el primero de estos 16 es el propio archivo MFT. Existe una copia de las tres primeras entradas. Recuerden, hablé de la tercera zona, entonces ahí es donde se encuentra y con su posición, por así decirlo, divide el disco por la mitad. ¿Por qué se hizo esto? Sí, para estar seguro, en caso de pérdida de información en el archivo MFT, siempre puedes restaurar la información, y luego es una cuestión de técnica, como dicen. Todos los demás archivos en la zona MFT se pueden ubicar arbitrariamente. Cabe señalar que, en teoría, en la zona MFT no hay nada más que archivos de servicio. Pero hay casos en los que no queda espacio en la parte del disco reservada para el usuario: - (y luego se reduce la zona MFT. En consecuencia, aparece espacio en la segunda mitad del disco para grabar datos. Cuando es suficiente Se libera espacio libre en esta zona, MFT: la zona se expande nuevamente y aquí aparece el problema. Los archivos normales ingresan a la zona MFT y comienzan a fragmentarse con el símbolo de nombre $ (. para quienes se dedican a la programación, se conoce el icono).

• MFT no es más que MFT en sí
• MFTmirr: la misma copia que está en el medio del disco
• LogFile es un archivo de registro
• Arranque: como su nombre indica, Su Majestad es el sector de arranque.
• Mapa de bits: mapa del espacio libre de la partición

Etcétera. La información sobre metarchivos se encuentra en el archivo MFT. ¿Difícil? Existe tal cosa. Pero toda esta basura se inventó para aumentar la confiabilidad de NTFS y está justificada. Vamonos. NTFS prácticamente no tiene restricciones en cuanto al tamaño de los discos (al menos con las tecnologías actuales de producción de discos duros). El tamaño del cluster puede variar desde 512 b hasta 64 Kb, aunque su tamaño habitual es de 4 Kb.

Hablemos ahora del catálogo. Este es un metarchivo con la notación $. . Está dividido en partes, cada una de las cuales contiene el nombre del archivo, sus atributos y un enlace al archivo MFT. Y toda la demás información ya está ahí. El directorio es un árbol binario. Intentemos descubrir qué tipo de mierda es esta. En el directorio se ubica la información sobre los datos del disco de tal manera que al buscar un archivo, el directorio se divide en dos partes y la respuesta está en qué parte contiene lo que se busca. Luego se repite la misma operación en la mitad seleccionada. Y así sucesivamente hasta encontrar el archivo deseado.

Y ahora sobre los archivos. No existen como tales. ¡Normal, sí! Existen los llamados arroyos, o en el idioma ruso normal, arroyos. Es decir, cualquier unidad de información representa varias corrientes. Un hilo son los datos en sí, es el principal. Otras secuencias son atributos de archivos. Puede adjuntar cualquier otro archivo a cualquier archivo. En pocas palabras, puede adjuntar una secuencia completamente nueva a secuencias de los mismos datos y escribir datos nuevos allí. Pero la información sobre el tamaño del archivo se toma en función del volumen de la transmisión principal. Los archivos vacíos o pequeños en el disco se muestran solo en metarchivos. Esto se hizo para ahorrar espacio en el disco. En general, cabe señalar que el concepto de archivo es mucho más profundo y amplio y es bastante difícil describir todas las propiedades. Tenga en cuenta que la longitud máxima del nombre de archivo puede alcanzar los 255 caracteres.

Además, los archivos NTFS tienen la maravillosa propiedad de estar comprimidos. Se puede comprimir cualquier archivo o incluso directorio. La operación de compresión en sí pasa desapercibida, ya que su velocidad es bastante alta. Antes del montón se utiliza la llamada compresión virtual, es decir, una parte del archivo se puede comprimir pero la otra no. La compresión se realiza en bloques. Cada bloque equivale a 16 grupos.

NTFS utiliza cifrado de datos. Por lo tanto, si demoliste el sistema y lo instalaste nuevamente, no podrás leer los archivos cifrados sin la autorización adecuada.

Ahora sobre el registro. Pero primero, definamos el concepto de transacción. Una transacción es una acción que debe realizarse en su totalidad (leerse correctamente); de lo contrario, no se realizará en absoluto. Entonces, basándose en esta basura, si hay una falla al escribir datos en el disco, no se tomarán notas sobre el nuevo archivo en los metarchivos. Y se considerará limpio el lugar donde se inició la grabación. Esto es necesario para proteger :-) de varios tipos de hemorroides. En resumen, completé la acción hasta el final (hice una grabación, falló) y no es necesario grabarla. Pero cabe señalar que la función de registro en diario conserva la funcionalidad del sistema de archivos, no sus datos.

Y finalmente, NTFS tiene dos funciones más: Enlaces simbólicos: la capacidad de crear directorios virtuales y Enlaces físicos: soporte para varios nombres para el mismo archivo. Eso es probablemente todo.

En este momento, este sistema de archivos es el más común, aunque poco a poco va perdiendo posición tras el lanzamiento de Windows XP. Todos los sistemas operativos de la familia Windows a partir de Windows 95 OSR2 admiten FAT 32. Entonces, FAT 32 (Tabla de asignación de archivos) es una hoja de cálculo para la asignación de archivos. Se encuentra casi al principio del disco. Estructura del disco FAT:

1. sectores de arranque de las particiones principal y adicional;

2. sector de arranque del disco lógico;

3. directorio raíz;

4. área de datos;

5. cilindro para realizar operaciones de lectura/escritura de diagnóstico;

La principal ventaja de FAT 32 sobre FAT 16 es que en lugar de entradas de 16 bits, se utilizan entradas de 32 bits. Esto, a su vez, aumenta el número de clústeres en la partición a 268.435.456 (en FAT - 65.536). Cuando se utiliza FAT 32, el tamaño del volumen es de 2 Tb y el tamaño de un archivo puede alcanzar los 4 Gb. Una diferencia notable entre FAT 32 y las tablas anteriores es que el directorio raíz no ocupa espacio fijo en el disco y puede ser de cualquier tamaño.

El tamaño del clúster cuando se usa FAT 32 en una partición de 2 Gb con 5000 archivos es de 4 Kb (en FAT 16 - 32 Kb), la tabla usará hasta 524,288 registros. En este caso, la propia tabla pesará unos 2 MB.

Comparación de NTFS y FAT 32.

Bueno, vayamos a la ingrata tarea de comparar dos sistemas de archivos.

Ventajas:

1. Velocidad de acceso rápida a archivos pequeños;

2. El tamaño del espacio en disco hoy en día es prácticamente ilimitado;

3. La fragmentación de archivos no afecta al sistema de archivos en sí;

4. Alta confiabilidad del almacenamiento de datos y de la propia estructura del archivo;

5. Alto rendimiento al trabajar con archivos grandes;

Defectos:

1. Mayores requisitos de capacidad de RAM en comparación con FAT 32;

2. Trabajar con catálogos de tamaño mediano resulta complicado debido a su fragmentación;

3. Velocidad de funcionamiento más lenta en comparación con FAT 32

Ventajas:

1. Alta velocidad;

2. Requisito bajo de RAM;

3. Trabajo eficaz con archivos medianos y pequeños;

4. Menor desgaste del disco debido a menos movimientos del cabezal de lectura/escritura.

Defectos:

1. Baja protección contra fallas del sistema;

2. Trabajo ineficaz con archivos grandes;

3. Limitación del volumen máximo de una partición y un archivo;

4. Rendimiento reducido debido a la fragmentación;

5. Rendimiento reducido al trabajar con directorios que contienen una gran cantidad de archivos;

Entonces, algunas reflexiones. Ambos sistemas de archivos almacenan datos en clústeres cuyo tamaño mínimo es 512 b. Como regla general, el tamaño habitual de un clúster es de 4 Kb. Aquí es donde probablemente terminan las similitudes. Algo sobre la fragmentación: el rendimiento de NTFS disminuye drásticamente cuando el disco está lleno entre un 80 y un 90%. Esto se debe a la fragmentación de los archivos de servicio y trabajo. Cuanto más trabaje con un disco tan ocupado, mayor será la fragmentación y menor será el rendimiento. En FAT 32, la fragmentación del área de trabajo del disco se produce en etapas anteriores. El punto aquí depende de la frecuencia con la que escribe/borra datos. Al igual que ocurre con NTFS, la fragmentación reduce enormemente el rendimiento. Ahora sobre la RAM. El volumen de la propia hoja de cálculo FAT 32 puede ocupar unos varios megabytes de RAM. Pero el almacenamiento en caché viene al rescate. Qué se escribe en el caché:

1. Los directorios más utilizados;

2. Datos sobre todos los archivos actualmente en uso;

3. Datos sobre el espacio libre en disco;

¿Qué pasa con NTFS? Los directorios grandes son difíciles de almacenar en caché y pueden alcanzar un tamaño de varias decenas de megabytes. Además de MFT, además de información sobre el espacio libre en disco. Aunque cabe destacar que NTFS sigue utilizando recursos de RAM de forma bastante económica. Contamos con un exitoso sistema de almacenamiento de datos en MFT, cada registro tiene un tamaño aproximado de 1 Kb. Pero aún así, los requisitos de cantidad de RAM son mayores que los de FAT 32. En resumen, si su memoria es menor o igual a 64 Mb, entonces FAT 32 será más eficiente en términos de velocidad. La diferencia de velocidad será pequeña y, a menudo, nula. Ahora sobre el disco duro en sí. Para utilizar NTFS, se requiere Bus Mastering. ¿Qué es esto? Este es un modo especial de operación del conductor y del controlador. Cuando se utiliza BM, el intercambio se produce sin la participación del procesador. La ausencia de una VM afectará el rendimiento del sistema. Además, debido al uso de un sistema de archivos más complejo, aumenta el número de movimientos de los cabezales de lectura/escritura, lo que también afecta a la velocidad. La presencia de un caché de disco tiene un efecto igualmente positivo tanto en NTFS como en FAT 32.