Pembahagian cakera keras dan sistem fail. Konsep asas dan asas kerja. Apakah sistem fail dan bagaimana untuk mengetahui jenis sistem fail pada cakera. Sistem fail ialah

Sistem fail

Maklumat mengenai cakera direkodkan dalam sektor panjang tetap, dan setiap sektor dan lokasi setiap rekod fizikal (sektor) pada cakera dikenal pasti secara unik melalui tiga nombor: permukaan cakera, silinder dan nombor sektor pada trek. Dan pengawal cakera berfungsi dengan cakera dalam istilah ini. Dan pengguna tidak mahu menggunakan sektor, silinder dan permukaan, tetapi fail dan direktori. Oleh itu, sistem pengendalian atau program lain mesti menterjemah operasi dengan fail dan direktori pada cakera kepada tindakan yang boleh difahami oleh pengawal: membaca dan menulis sektor tertentu cakera. Dan untuk melakukan ini, adalah perlu untuk menetapkan peraturan yang mana terjemahan ini dijalankan, iaitu, pertama sekali, untuk menentukan bagaimana maklumat harus disimpan dan disusun pada cakera.

Sistem fail ialah satu set konvensyen yang mentakrifkan organisasi data pada media storan. Mempunyai konvensyen ini membolehkan sistem pengendalian, program lain dan pengguna berfungsi dengan fail dan direktori

Sistem fail mentakrifkan:

1. bagaimana fail dan direktori disimpan pada cakera;

2. apakah maklumat yang disimpan tentang fail dan direktori;

3. bagaimana anda boleh mengetahui bahagian cakera mana yang bebas dan mana yang tidak;

4. format direktori dan maklumat perkhidmatan lain pada cakera.

Untuk menggunakan cakera yang ditulis dengan sistem fail, sistem pengendalian atau program khas mesti menyokong sistem fail tersebut.

Maklumat disimpan terutamanya pada cakera, dan sistem fail yang digunakan padanya menentukan organisasi data pada cakera magnet keras.

Sistem pengendalian keluarga MS Windows menggunakan sistem fail berikut - FAT, FAT 32, NTFS.

Sistem fail FAT

FAT ialah sistem fail paling ringkas yang disokong oleh Windows NT. Asas fail sistem FAT ialah sebuah meja penempatan fail, yang diletakkan di bahagian paling awal volum. Sekiranya berlaku kerosakan, dua salinan jadual ini disimpan pada cakera. Di samping itu, jadual peruntukan fail dan direktori akar mesti disimpan di lokasi tertentu pada cakera (untuk definisi yang betul muat turun lokasi fail). Cakera yang diformatkan dengan sistem fail FAT dibahagikan kepada kelompok, saiznya bergantung pada saiz volum. Pada masa yang sama dengan penciptaan fail, entri dibuat dalam direktori dan nombor kluster pertama yang mengandungi data ditetapkan. Entri sedemikian dalam jadual peruntukan fail memberi isyarat bahawa ini adalah gugusan terakhir fail, atau menunjuk ke gugusan seterusnya.

Mengemas kini jadual peruntukan fail mempunyai sangat penting dan mengambil banyak masa. Jika jadual peruntukan fail tidak dikemas kini dengan kerap, ia boleh mengakibatkan kehilangan data. Tempoh operasi dijelaskan oleh keperluan untuk memindahkan kepala baca ke trek sifar logik cakera setiap kali jadual FAT dikemas kini. Direktori FAT tidak mempunyai struktur khusus dan fail ditulis ke ruang kosong pertama yang tersedia pada cakera. Di samping itu, sistem fail FAT hanya menyokong empat atribut fail: "Sistem", "Tersembunyi", "Baca Sahaja" dan "Arkib".

Pada komputer yang menjalankan Windows NT, anda tidak boleh membuat asal pemadaman pada mana-mana sistem fail yang disokong. Program nyahpasang cuba mengakses perkakasan secara langsung, yang tidak boleh dilakukan apabila menggunakan Windows NT. Walau bagaimanapun, jika fail itu terletak dalam partition FAT, maka dengan memulakan komputer dalam mod MS-DOS, pemadaman fail boleh dibatalkan. Sistem fail FAT adalah yang terbaik untuk digunakan pada cakera dan partition sehingga saiz 200 MB kerana ia berjalan dengan overhed minimum.

Sebagai peraturan umum, anda tidak boleh menggunakan sistem fail FAT untuk cakera dan partition yang lebih besar daripada 200 MB. Ini kerana prestasi sistem fail FAT merosot dengan cepat apabila saiz volum meningkat. Kebenaran tidak boleh ditetapkan untuk fail yang terletak pada partition FAT. Partition FAT mempunyai had saiz: 4 GB untuk Windows NT dan 2 GB untuk MS-DOS.

Komputer biasanya mempunyai beberapa cakera. Setiap cakera diberi nama, yang ditentukan oleh huruf Latin dengan titik bertindih, contohnya, A:, B:, C:, dsb. Ia diterima secara standard bahawa A: dan B: ialah pemacu cakera liut, dan pemacu C:, D:, dsb. – cakera keras, pemacu optik atau cakera elektronik.

Cakera elektronik adalah sebahagian memori capaian rawak, yang kepada pengguna kelihatan seperti VZU. Kelajuan pertukaran maklumat dengan cakera elektronik jauh lebih tinggi berbanding dengan peranti storan luaran elektromekanikal. Apabila cakera elektronik beroperasi, tiada kehausan pada bahagian elektromekanikal. Walau bagaimanapun, selepas mematikan kuasa, maklumat pada cakera elektronik tidak disimpan.

Cakera magnetik sedia ada secara fizikal boleh dibahagikan kepada beberapa cakera logik, yang akan kelihatan sama kepada pengguna pada skrin seperti yang mereka lakukan secara fizikal cakera sedia ada. Pemacu logik adalah sebahagian daripada cakera keras biasa yang mempunyai namanya sendiri.

Cakera di mana sistem pengendalian direkodkan dipanggil sistemik(atau boot) cakera. Sebagai cakera but Pemacu keras yang paling biasa digunakan ialah C:. Apabila merawat virus atau kegagalan sistem, sistem pengendalian sering dimuatkan daripada cakera liut. Dikeluarkan cakera optik, yang juga boleh boot.

Untuk yang baru cakera magnetik maklumat boleh direkodkan, ia mesti diformatkan terlebih dahulu. Memformat- Ini adalah penyediaan cakera untuk merakam maklumat.

Semasa pemformatan, maklumat perkhidmatan ditulis pada cakera (penandaan dilakukan), yang kemudiannya digunakan untuk menulis dan membaca maklumat, membetulkan kelajuan putaran cakera, dan juga memperuntukkan kawasan sistem, yang terdiri daripada tiga bahagian:

ü sektor but,

ü jadual peruntukan fail,

ü direktori akar.

Sektor but(Rekod Boot) terletak pada setiap cakera masuk sektor logik bernombor 0. Ia mengandungi maklumat tentang format cakera, serta program pendek yang digunakan dalam prosedur bootstrap sistem operasi.

Terdapat kawasan pada cakera keras anda yang dipanggil Master Boot Record (MBR). But Master Rekod) atau sektor but utama. MBR menentukan dari mana pemacu logik sistem pengendalian harus boot.

Jadual Peruntukan Fail(Jadual Peruntukan Fail - disingkatkan sebagai FAT) terletak selepas sektor but dan mengandungi perihalan susunan lokasi semua fail dalam sektor daripada cakera ini, serta maklumat tentang kawasan cakera yang rosak. Jadual FAT diikuti dengan salinan tepatnya, yang meningkatkan kebolehpercayaan menyimpan jadual yang sangat penting ini.

Direktori akar(Direktori Root) sentiasa berada di belakang salinan FAT. Direktori akar mengandungi senarai fail dan direktori yang terletak pada cakera. Tepat di belakang direktori akar adalah data.

Sistem fail ialah sebahagian daripada sistem pengendalian yang menyediakan organisasi dan penyimpanan fail, serta melaksanakan operasi pada fail.

Sistem fail. Cakera

Cakera elektronik adalah sebahagian daripada RAM, yang kepada pengguna kelihatan seperti VRAM. Kelajuan pertukaran maklumat dengan cakera elektronik jauh lebih tinggi berbanding dengan peranti storan luaran elektromekanikal. Apabila cakera elektronik beroperasi, tiada kehausan pada bahagian elektromekanikal. Walau bagaimanapun, selepas mematikan kuasa, maklumat pada cakera elektronik tidak disimpan.

Cakera magnetik sedia ada secara fizikal boleh dibahagikan kepada beberapa cakera logik, yang kepada pengguna akan muncul pada skrin dengan cara yang sama seperti cakera fizikal. Pemacu logik adalah sebahagian daripada cakera keras biasa yang mempunyai namanya sendiri.

Cakera di mana sistem pengendalian direkodkan dipanggil sistemik(atau boot) cakera. Pemacu keras C: paling kerap digunakan sebagai cakera but. Apabila merawat virus atau kegagalan sistem, sistem pengendalian sering dimuatkan daripada cakera liut. Cakera optik tersedia yang juga boleh boot.

Untuk membolehkan maklumat ditulis pada cakera magnetik baharu, ia mesti diformatkan sebelum ini. Memformat- Ini adalah penyediaan cakera untuk merakam maklumat.

sektor but,

jadual peruntukan fail,

direktori akar.

Sektor but(Boot Record) terletak pada setiap cakera dalam sektor logik nombor 0. Ia mengandungi data tentang format cakera, serta program pendek yang digunakan dalam prosedur but sistem pengendalian.

Terdapat kawasan pada cakera keras anda yang dipanggil MBR (Master Boot Record) atau sektor but master. MBR menentukan dari mana pemacu logik sistem pengendalian harus boot.

Jadual Peruntukan Fail(Jadual Peruntukan Fail - disingkat FAT) terletak selepas sektor but dan mengandungi perihalan susunan lokasi semua fail dalam sektor cakera tertentu, serta maklumat tentang kawasan cakera yang rosak. Jadual FAT diikuti dengan salinan tepatnya, yang meningkatkan kebolehpercayaan menyimpan jadual yang sangat penting ini.

Sistem fail ialah sebahagian daripada sistem pengendalian yang menyediakan organisasi dan penyimpanan fail, serta melaksanakan operasi pada fail.

Fail

Memandangkan data alamat juga mempunyai saiz dan mesti juga disimpan, menyimpan data dalam unit kecil seperti bait adalah menyusahkan. Mereka menyusahkan untuk menyimpan dan dalam banyak lagi unit besar(kilobait, megabait, dsb.), memandangkan pengisian yang tidak lengkap bagi satu unit storan membawa kepada ketidakcekapan storan.

Menyimpan dan mendapatkan semula maklumat pada peranti storan luaran adalah penting. Peranti storan luaran adalah sejenis gudang maklumat, di mana program dan data disimpan untuk masa yang lama sehingga ia diperlukan untuk menyelesaikan masalah. Sekarang bayangkan barang disimpan di gudang tanpa sebarang sistem. Semakin besar gudang, semakin sukar untuk mencari produk yang sesuai. Atau ambil, sebagai contoh, almari di mana pelbagai dokumen, buku, laporan, sijil, dsb. Sekiranya tiada organisasi storan khusus, mencari dokumen yang diperlukan, terutamanya jika bilangannya adalah penting, boleh menjadi tugas yang sangat sukar dan memakan masa.

Objek diambil sebagai unit storan data panjang berubah-ubah dipanggil fail.

Fail ialah koleksi data bernama yang mempunyai organisasi dalaman tertentu dan menduduki kawasan tertentu pembawa maklumat.

Biasanya dalam fail berasingan menyimpan data yang tergolong dalam jenis yang sama. Dalam kes ini, jenis data menentukan jenis fail.

Oleh kerana tiada had saiz dalam definisi fail, anda boleh bayangkan fail mempunyai 0 bait (fail kosong) dan fail mempunyai sebarang bilangan bait.

Nama fail mestilah unik - tanpa ini adalah mustahil untuk menjamin akses yang tidak jelas kepada data. Dalam teknologi komputer, keperluan keunikan nama dipastikan secara automatik - pengguna mahupun automasi tidak boleh mencipta fail dengan nama yang sama dengan yang sedia ada.

Fail mungkin mengandungi: program dalam kod mesin, teks program dalam bahasa algoritma, teks dokumen, laporan, slip gaji, artikel, data berangka, rakaman ucapan manusia atau melodi muzik, lukisan, ilustrasi, lukisan, gambar, video, dsb.

Fail dicipta mengikut arahan pengguna atau secara automatik, menggunakan pelbagai sistem perisian, seperti sistem pengendalian, cangkerang, alat pengaturcaraan, dsb. Fail yang dibuat diberi nama tertentu, ruang diperuntukkan kepadanya pada storan cakera, dan ia didaftarkan dalam sistem pengendalian dengan cara tertentu. Fail yang baru dibuat boleh diisi dengan beberapa maklumat.

Setiap fail mempunyai beberapa sifat ciri - atribut. Atribut yang paling penting bagi fail ialah:

nama,

sambungan,

masa dan tarikh penciptaan.

Nama fail, sama seperti nama seseorang, tajuk dokumen, buku, berfungsi untuk dapat membezakan satu fail daripada yang lain, untuk menunjukkan fail yang diperlukan. Dalam sistem pengendalian yang berbeza, nama fail dibentuk mengikut peraturan yang berbeza. Sebagai contoh, dalam sistem pengendalian MS DOS, nama fail ialah

urutan huruf abjad Latin,

beberapa aksara khas (~, _, -, $, &, @, %,",!,(>)> (>). #).

Nama boleh mengandungi satu hingga lapan (1 ... 8) aksara dan dipilih sewenang-wenangnya. Adalah dinasihatkan untuk memilih nama fail supaya pengguna mudah mengingati apa sebenarnya yang disimpan dalam fail ini. Sebagai contoh, fail yang mengandungi laporan untuk suku ke-4 boleh dipanggil otchet4, fail dengan slip gaji boleh dipanggil vedzarpl, dan fail dengan beberapa jenis lukisan boleh dipanggil gambar.

Dalam sistem pengendalian MS DOS, nama fail tidak boleh mengandungi

ruang,

surat Abjad Rusia,

Selain itu, ia tidak boleh mengandungi lebih daripada lapan aksara. Secara umumnya, ini adalah sekatan yang agak ketara. Sebagai contoh, fail yang mengandungi laporan syarikat untuk suku ke-4, yang kami panggil otchet4, lebih baik dipanggil "Laporan untuk suku ke-4", dalam kes yang melampau "Otchet za 4 kvartal", menggunakan apa yang dipanggil transliterasi , apabila perkataan satu bahasa ditulis dengan huruf bahasa lain. Di bilik bedah Sistem Unix dan Windows 9.x, sekatan pada panjang nama, penggunaan ruang dan noktah dalam nama telah dialih keluar. Dan dalam sistem pengendalian Windows 9.x, sebagai tambahan, anda boleh menggunakan huruf Rusia dalam nama. Oleh itu, fail dalam Unix boleh dinamakan "Report za 4 kvartal", dan dalam Windows 9.x nama "Report for the 4th quarter" juga dibenarkan.

Sebagai tambahan kepada nama, setiap fail mungkin mempunyai atau tidak sambungan. Sambungan digunakan untuk mencirikan kandungan fail dengan cara tertentu. Sebagai contoh, sambungan doc dan txt menunjukkan bahawa fail tersebut mengandungi beberapa jenis dokumen atau teks, manakala sambungan bmp menunjukkan fail yang mengandungi imej dalam format bitmap. Sambungan, jika ada, dipisahkan daripada nama fail dengan titik. Dalam sistem pengendalian MS DOS, sambungan boleh mengandungi daripada satu hingga tiga aksara, contohnya, otchet4.doc, vedzarpl.txt, picture.bmp, dan dalam sistem Unix dan Windows 9.x lebih daripada tiga aksara dibenarkan. Jika tiada sambungan, maka tiada titik dalam nama fail.

Jika fail dibuat menggunakan mana-mana sistem perisian, maka, sebagai peraturan, ia secara automatik menerima sambungan standard untuk sistem ini, dan pengguna hanya perlu memilih atau menentukan nama. Selepas itu, sistem perisian mengenali fail "nya" menggunakan sambungan standard. Sistem pengendalian menyediakan beberapa sambungan standard (Jadual 3.1).

Jadual 3.1

Beberapa sambungan MS DOS dan Windows 9.x

Fail dengan sambungan .com (common) dan .exe (execute) mengandungi program dalam bahasa mesin. Fail ini sering dipanggil fail program. Perbezaan antara fail com dan fail exe berkaitan dengan organisasi dalaman mereka. Perbezaan ini tidak menjejaskan cara fail dikendalikan dalam apa jua cara. Fail dengan sambungan .bat (batch) mengandungi urutan arbitrari arahan sistem pengendalian. Fail sedemikian biasanya dipanggil fail kelompok. Penggal « fail boleh laku" menggabungkan konsep "fail program" dan " fail kelompok" Dalam erti kata lain, "fail boleh laku" bermaksud bahawa fail itu mengandungi sama ada program bahasa mesin yang boleh dilaksanakan secara langsung oleh pemproses komputer (fail dengan sambungan .exe dan .com) atau urutan perintah sistem pengendalian (.bat fail) yang turut dilaksanakan, tetapi hanya dengan mengakses program dan alatan sistem pengendalian yang sesuai.

Atribut penting bagi fail ialah panjang. Panjang fail adalah sama dengan jumlah ruang yang diduduki fail pada cakera atau pita dan oleh itu diukur dalam bait. Nilai atribut ini digunakan untuk menentukan sama ada fail boleh diletakkan pada ruang kosong media cakera dan untuk beberapa tujuan lain.

Apabila anda mula-mula menulis fail ke cakera, dan apabila anda membuat perubahan pada fail menggunakan jam sistem(program khas yang disertakan dalam sistem pengendalian) secara automatik merekodkan masa dan tarikh fail ditulis ke peranti cakera. Atribut tarikh dan masa digunakan untuk mengenal pasti versi terkini fail.

Sebagai tambahan kepada atribut fail utama yang dipertimbangkan dalam sistem pengendalian MS DOS, fail mempunyai empat lagi atribut - baca sahaja, sistem, tersembunyi dan arkib. Setiap atribut ini mempunyai dua keadaan - atribut dihidupkan atau atribut dimatikan.

Mendayakan atribut baca sahaja bermakna fail itu tidak boleh diubah suai dalam apa jua cara. Di samping itu, pemusnahan fail sedemikian adalah rumit. Atribut sistem biasanya didayakan hanya untuk fail sistem pengendalian utama. Atribut tersembunyi didayakan untuk fail yang, apabila melihat senarai fail yang terletak pada peranti cakera, arahan sistem pengendalian tidak termasuk dalam senarai ini.

Sistem pengendalian menyediakan cara untuk menjadikannya lebih mudah tindakan kolektif dengan fail. Tindakan yang perlu dilakukan pada sekumpulan fail dinyatakan sekali sahaja, tetapi bersama-sama dengan tindakan itu, bukan nama penuh fail tunggal ditentukan, tetapi nama khas yang membolehkan sistem pengendalian mengenali semua fail dalam kumpulan dan kemudian melaksanakannya ke atas mereka tindakan yang diperlukan. Nama ini dipanggil nama kad bebas, corak atau topeng. Nama kumpulan fail dibentuk menggunakan aksara “*” dan “?”.

Aksara * yang terdapat dalam nama kumpulan ditafsirkan oleh sistem pengendalian sebagai "sebarang jujukan mana-mana aksara nama." Oleh itu, nama kumpulan a* sepadan dengan mana-mana nama yang bermula dengan huruf “a”: a1, azbuka, a2z4.

Simbol? dianggap oleh OS sebagai mana-mana aksara tunggal, iaitu, ia sepadan dengan tepat satu aksara nama sewenang-wenangnya. Sebagai contoh, corak otchet?.doc memadankan mana-mana nama dengan sambungan .doc, dalam nama otchet segmen nama diikuti dengan tepat satu aksara, contohnya, otchet1.doc, otchet4.doc, otchet%.doc, otchet#.doc, dsb.

Beberapa contoh lagi:

Txt – fail dengan sebarang nama dua huruf dan sambungan .txt;

*.bak – fail dengan sebarang nama dan sambungan .bak;

prog1.* – fail dengan nama progl dan sebarang sambungan;

*.* – fail dengan sebarang nama dan sebarang sambungan.

Katalog

Untuk membaca kandungan fail, anda perlu mengetahui lokasinya pada peranti cakera. Setiap fail menduduki ruang cakera kumpulan tertentu sektor. Oleh itu, lokasi fail boleh ditentukan dengan menyatakan bilangan sektor dan trek yang diduduki oleh fail. Walau bagaimanapun, kaedah menentukan lokasi fail ini sangat menyusahkan, kerana dalam kes ini pengguna perlu mengetahui nombor semua sektor cakera yang diperuntukkan untuk fail. Untuk meningkatkan kecekapan pertukaran data, beberapa sektor berturut-turut digabungkan menjadi kelompok, dan pertukaran dijalankan serta-merta oleh keseluruhan kumpulan sektor (lihat Rajah 2.7). Skim organisasi pertukaran ini meningkatkan kelajuan operasi pertukaran data dengan pemacu keras dengan ketara. Untuk mengelak daripada menyatakan tiga nombor berasingan (nombor permukaan kerja, nombor trek dan nombor sektor) sebagai alamat sektor dari mana kluster bermula, penomboran tunggal berterusan telah diperkenalkan untuk semua kluster cakera. Untuk menentukan kluster di mana fail bermula, cukup untuk menentukan hanya satu nombor - nombor siri kelompok pada cakera.

Katalog dipanggil jadual sistem fail cakera yang mengandungi senarai semua fail yang ditulis pada cakera ini. Untuk setiap fail, jadual ini menunjukkan nilai semua atributnya, serta bilangan kluster pertama yang diperuntukkan kepada fail.

Dari segi tujuannya, katalog boleh dibandingkan dengan jadual kandungan dalam buku, di mana nombor halaman permulaan ditunjukkan untuk setiap bab, atau dengan inventori dokumen yang disimpan dalam kabinet pemfailan. Sama seperti dalam buku, untuk menentukan kedudukan bab tertentu, anda boleh menentukan mengikut tajuk bab dalam kandungan buku di halaman mana ia bermula, jadi sistem pengendalian, dengan nama fail, dapati dalam direktori kluster di mana ia bermula.

Analogi antara katalog dan jadual kandungan dalam buku hanya sebahagian disebabkan oleh fakta bahawa kelompok diperuntukkan kepada fail pada cakera bukan sebagai tatasusunan berterusan, tetapi bertaburan, manakala dalam buku semua halaman bab diletakkan. dalam barisan. Bayangkan satu bab buku yang memuatkan muka surat 5, 15, 16, 17, 31, 123, 124 dan bukannya mengambil muka surat 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 berturut-turut. Peruntukan kluster yang tidak berterusan ini kepada fail disusun untuk mengoptimumkan penggunaan ruang kosong cakera semasa banyak pemusnahan dan penulisan fail.

Untuk masih mengetahui kelompok mana dan dalam susunan yang diperuntukkan untuk menyimpan fail, sistem fail menyediakan jadual peruntukan fail (FAT). Direktori mengandungi hanya nombor kluster permulaan fail. Dan jadual FAT mengandungi nombor semua kelompok lain yang diduduki oleh fail. Dalam kebanyakan kes, pengguna tidak perlu bekerja dengan jadual FAT, kerana ia diisi apabila fail ditulis dan dianalisis secara automatik apabila ia dibaca.

Untuk kluster, terdapat pengalamatan linear: semua kluster bernombor dari 1 hingga 2n (di sini n ialah kapasiti bit FAT). Untuk FAT 16-bit, bilangan kluster pada cakera ialah 216 = 65536. Tidak sukar untuk mengira bahawa untuk cakera 1 GB, kluster ialah 32 KB.

Saiz cakera keras moden biasanya melebihi 1 GB. Apabila merakam maklumat pada cakera tersebut, bahagian penting ruang cakera mungkin terbuang kerana, sebagai contoh, dalam kes 16-bit Fail FAT 31 KB dan kurang daripada 1 KB setiap satu menggunakan jumlah ruang cakera yang sama—32 KB. Ruang kluster yang tidak digunakan dipanggil "tergantung kluster". Kerugian pada tonjolan kelompok adalah lebih besar, lebih banyak Kuantiti yang besar fail kecil yang dirakam pada cakera.

Cara paling semula jadi untuk meningkatkan kecekapan penggunaan kluster adalah dengan mengurangkan saiznya. Pada masa ini sistem fail ialah FAT32, yang menggunakan 232 kluster.

Struktur direktori ringkas yang dibincangkan di atas, di mana semua fail membentuk satu senarai biasa, boleh memastikan operasi sistem pengendalian yang memuaskan hanya dalam kes saiz cakera kecil dan mengehadkan jumlah bilangan fail yang boleh ditulis ke cakera. Oleh itu, pada cakera liut 1.44 MB, direktori akar boleh mengandungi maklumat tentang tidak lebih daripada 224 fail. Dan apabila ruang cakera menjadi cukup besar dan, oleh itu, ratusan atau beribu-ribu fail boleh ditulis ke cakera, struktur direktori yang mudah membawa kepada kelembapan yang ketara dalam proses mencari fail pada cakera atau direktori menjadi penuh.

Direktori dalam sistem pengendalian mempunyai struktur yang lebih kompleks. Kumpulan fail direktori sewenang-wenangnya boleh digabungkan dan dibentuk subdirektori.Pada sesetengah sistem pengendalian, subdirektori dipanggil folder. Malah, subdirektori, seperti direktori akar, ialah jadual yang terletak pada cakera dan mengandungi maklumat tentang fail yang diberikan kepada subdirektori. Tidak seperti direktori akar, kedudukan subdirektori pada cakera tidak terikat pada kawasan sistem. Oleh itu, saiz subdirektori boleh menjadi agak sewenang-wenangnya, yang memungkinkan untuk mengalih keluar sekatan pada bilangan fail yang dinyatakan dalam subdirektori.

Subdirektori dicipta oleh pengguna mengikut budi bicara mereka sendiri. Setiap subdirektori mempunyai nama sendiri (biasanya tanpa sambungan), yang dipilih mengikut peraturan yang sama seperti nama fail.

Pengumpulan dan pemasukan fail dalam subdirektori boleh dilakukan mengikut mana-mana kriteria. Sebagai contoh, dalam subdirektori berasingan yang dipanggil WINDOWS (Rajah 3.3), adalah dinasihatkan untuk mengumpul semua fail yang berkaitan dengan sistem pengendalian. Dengan cara yang sama, adalah dinasihatkan untuk mengumpulkan ke dalam subdirektori berasingan semua fail yang diperlukan untuk operasi mana-mana penyunting teks atau program permainan. Jika beberapa pengguna bergilir-gilir bekerja pada mesin, maka wajar untuk mengatur subdirektori yang berasingan untuk setiap pengguna. Sebagai contoh, namakan subdirektori: user1, user2, user3,... (pengguna - pengguna), kumpulkan fail pengguna pertama dalam subdirektori user1, yang kedua dalam subdirektori user2, dsb. Selain mengalih keluar sekatan kuantitatif yang berkaitan dengan penggunaan satu direktori, ini mewujudkan keteraturan tertentu apabila menyimpan maklumat pada cakera.

Semua subdirektori yang terletak dalam direktori akar diklasifikasikan sebagai tahap pertama. Dalam Rajah. 3.3 subdirektori peringkat pertama ialah subdirektori Windows, pengguna1, fail Program. Direktori akar, berhubung dengan subdirektori peringkat pertama yang disertakan di dalamnya, dipanggil ibu bapa, dan subdirektori berhubung dengan akar dipertimbangkan anak syarikat atau bersarang.

Setiap subdirektori peringkat pertama, seterusnya, distrukturkan sama persis dengan yang akar. Dalam subdirektori peringkat pertama, subdirektori peringkat kedua, dsb., boleh diatur. Sebagai contoh, pemilik subdirektori user1 boleh mengumpulkan dalam subdirektori ini semua laporan yang telah disediakannya ke dalam subdirektori berasingan yang dipanggil otcheti, dan, katakan, fail yang mengandungi maklumat tentang kenalan perniagaan boleh dikumpulkan dalam subdirektori kontakti. Subdirektori peringkat pertama dianggap sebagai ibu bapa kepada subdirektori peringkat kedua yang terkandung di dalamnya. Subdirektori peringkat kedua bertindak sebagai anak kepada subdirektori peringkat pertama.

nasi. 3.3. Struktur pokok direktori

Struktur direktori menyerupai pokok. Direktori akar boleh dipetakan ke batang pokok, subdirektori bertindak sebagai cawangan, dan fail ialah daun "pokok" ini. Struktur direktori ini dipanggil seperti pokok atau berhierarki.

Dalam sistem pengendalian dengan antara muka grafik, direktori dipaparkan sebagai folder. Rajah menunjukkan pepohon folder salah satu cakera. Daripada Rajah. 3.4 anda boleh melihat bahawa terdapat empat folder dalam direktori akar: A, B, C dan D. Pada masa yang sama, di dalam folder A terdapat folder A1 dan A2. Folder C mengandungi folder C1 dan C2. Dalam folder A1 terdapat folder A11, dan dalam folder terakhir terdapat folder A111. Salib pada pokok menunjukkan bahawa terdapat folder lain di dalam folder yang sepadan (terdapat folder di dalam folder D dan A12 yang tidak kelihatan). Angka ini tidak menunjukkan fail yang boleh didapati sama ada dalam direktori akar atau dalam mana-mana folder.

nasi. 3.4. Direktori sebagai folder

Laluan ke fail

Sistem pengendalian mencari fail dalam direktori dengan nama penuhnya. Ini bermakna bahawa pada dasarnya satu direktori atau subdirektori tidak boleh mengandungi dua pelbagai fail dengan nama yang sama . Kami mengingatkan anda bahawa nama itu terdiri daripada nama fail dan sambungannya. Ia juga tidak dibenarkan untuk mempunyai dua subdirektori bersarang dengan nama yang sama dalam satu direktori atau subdirektori.

Direktori atau subdirektori dibenarkan mempunyai fail atau subdirektori anak dengan nama yang sama. Tetapi nama fail tidak mencukupi untuk menunjukkan dengan jelas fail yang dikehendaki. Untuk membezakan fail dengan nama yang sama, ia juga perlu untuk menunjukkan subdirektori di mana ia berada. Tetapi dalam kes umum, anda perlu menentukan bukan hanya satu subdirektori, tetapi keseluruhan rantaian subdirektori, yang mesti diikuti dari direktori akar kepada subdirektori yang mengandungi fail yang anda cari untuk pergi ke fail yang dikehendaki dan menentukan lokasinya.

Rantaian nama subdirektori yang perlu dilalui, bermula dari direktori akar dan berakhir dengan subdirektori yang mengandungi fail, dipanggil laluan atau laluan ke fail.

Dalam sistem pengendalian MS DOS dan Windows, direktori akar dalam laluan ditunjukkan oleh aksara \. Simbol yang sama memisahkan nama subdirektori dalam rantaian antara satu sama lain, serta nama fail daripada nama subdirektori di mana ia berada. Simbol ini dipanggil back slash.

Oleh itu, untuk fail yang terletak dalam direktori akar (lihat Rajah 3.3), laluan hanya penunjuk direktori akar \, dan fail ditentukan seperti berikut:

Fail dalam subdirektori user1 mempunyai laluan \user1:

\user1\picture.bmp.

Dan laluan ke fail dari subdirektori kontakti mesti termasuk nama kedua-dua subdirektori - \user1\kontakti:

\user1\kontakti\ivanov.doc,

\user1\kontakti\postavki.txt

Laluan boleh ditentukan bukan sahaja untuk fail, tetapi juga untuk subdirektori. Jadi, untuk subdirektori kontakti laluannya ialah \user1.

Memandangkan komputer anda termasuk beberapa peranti cakera yang berbeza, untuk mengenal pasti fail secara unik, anda mesti menentukan peranti mana ia terletak. Ini boleh dilakukan dengan menyatakan nama peranti cakera yang mengandungi fail. Nama peranti biasanya diletakkan sebelum laluan ke fail. Nama fail penuh (spesifikasi fail) mengandungi

ü Nama peranti,

ü laluan ke fail,

ü nama fail.

<имя носителя>\<имя каталога-1>\...\<имя каталога-N>\<собственное имя файла>.

Jika, sebagai contoh, direktori yang strukturnya ditunjukkan dalam Rajah. 3.3 terletak pada cakera keras C:, maka spesifikasi penuh fail postavki.txt kelihatan seperti:

C:\user1\kontakti\postavki.txt

Jika direktori ini dihidupkan cakera liut, iaitu pada peranti cakera A:, maka spesifikasi akan ditulis seperti berikut:

A:\user1\kontakti\postavki.txt

Spesifikasi fail yang lengkap dengan lengkap dan jelas mengenal pasti fail yang dikehendaki, iaitu apa yang diperlukan oleh sistem pengendalian untuk melaksanakan arahan pengguna dengan tepat. Jika kesilapan sedikit pun dibuat dalam entri spesifikasi fail, katakan, sekurang-kurangnya satu aksara hilang atau diherotkan, sistem pengendalian tidak akan dapat mencari fail sedemikian.

Maklumat am tentang sistem fail

Windows 2000 menyokong sistem fail berikut: FAT, FAT32 dan NTFS. Bahagian ini memberikan gambaran ringkas tentang sistem fail ini. Pemilihan sistem fail dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:

	Tujuan komputer itu dimaksudkan untuk digunakan.
	Platform perkakasan.
	Bilangan cakera keras dan kapasitinya.
	Keperluan keselamatan.
	Aplikasi yang digunakan dalam sistem

Windows 2000 menyokong sistem fail yang diedarkan(Diedarkan Sistem fail, DFS) dan menyulitkan sistem fail(Menyulitkan Sistem Fail, EFS). Walaupun DFS dan EPS dipanggil "sistem fail", ia bukan sistem fail dalam erti kata yang ketat. Oleh itu, DFS ialah lanjutan perkhidmatan rangkaian yang membolehkan anda menggabungkan sumber rangkaian yang terletak dalam partition dengan sistem fail yang berbeza ke dalam satu volum logik. Bagi EPS, ia adalah tambahan kepada NTFS yang menambah keupayaan penyulitan data kepada NTFS.

Sistem fail FAT dan FAT32

FAT (paling kerap dirujuk sebagai FAT 16 dalam bab ini) ialah sistem fail ringkas yang direka untuk cakera kecil dan struktur ringkas katalog. Namanya berasal dari nama kaedah yang digunakan untuk menyusun fail - Jadual Peruntukan Fail (FAT). Jadual ini terletak pada permulaan volum. Untuk melindungi kelantangan, dua salinan FAT disimpan pada kelantangan. Jika salinan pertama FAT rosak

utiliti cakera (seperti Scandisk) boleh menggunakan salinan kedua untuk memulihkan kelantangan. Jadual peruntukan fail dan direktori akar mesti terletak pada alamat tetap supaya fail yang diperlukan untuk memulakan sistem terletak dengan betul.

Dari segi pembinaannya, FAT adalah serupa dengan jadual kandungan buku, kerana sistem pengendalian menggunakannya untuk mencari fail dan menentukan kelompok yang diduduki oleh fail ini pada cakera keras. Microsoft pada asalnya membangunkan FAT untuk mengurus fail pada cakera liut, dan hanya kemudian menggunakannya sebagai standard untuk pengurusan cakera dalam MS-DOS. Pada mulanya, versi 12-bit FAT (dipanggil FAT12) digunakan untuk cakera liut dan cakera keras kecil (kurang daripada 16 MB). Dalam MS-DOS v. 3.0 memperkenalkan versi PAT 16-bit untuk pemacu yang lebih besar. Sehingga kini, FAT 12 digunakan pada media yang sangat kecil (atau pada cakera yang sangat lama). Contohnya, semua cakera liut 3.5 inci 1.44 MB diformat sebagai FAT16 dan semua disket 5.25 inci diformatkan sebagai FAT12.

Kelantangan yang diformatkan di bawah FAT12 dan FAT16 ditandakan mengikut kelompok. Saiz kluster lalai ditentukan oleh saiz kelantangan (maklumat lanjut tentang saiz kluster disediakan kemudian dalam bab ini). Jadual lokasi fail dan sandarannya mengandungi maklumat berikut tentang setiap kelompok volum:

	Tidak digunakan (kluster tidak digunakan).
	Kluster digunakan oleh fail (kluster digunakan oleh fail).
	Kelompok buruk (kelompok buruk).
	Kelompok terakhir dalam fail.

Folder akar mengandungi entri untuk setiap fail dan setiap folder yang terletak dalam folder akar. Satu-satunya perbezaan antara folder akar dan yang lain ialah ia menduduki ruang yang jelas pada cakera dan mempunyai saiz tetap (tidak lebih daripada 512 entri untuk cakera keras; untuk cakera liut, saiz ini ditentukan oleh kapasitinya).

	Nama (dalam format 8.3).
	Bait atribut (8 bit informasi berguna, yang diterangkan secara terperinci di bawah).
	Masa penciptaan (24 bit).
	Tarikh penciptaan (16 bit).
	Tarikh akses terakhir(16 bit).
	Masa pengubahsuaian terakhir (16 bit).
	Tarikh pengubahsuaian terakhir (16 bit).
	Bilangan kluster permulaan fail dalam jadual lokasi fail (16 bit).
	Saiz fail (32 bit).

Struktur folder FAT tidak mempunyai organisasi yang jelas, dan fail diberikan alamat kluster pertama yang tersedia pada volum. Nombor kluster permulaan fail ialah alamat kluster pertama yang diduduki oleh fail dalam jadual lokasi fail. Setiap gugusan mengandungi penuding ke gugusan seterusnya yang digunakan oleh fail, atau penunjuk (OxFFFF) yang menunjukkan bahawa gugusan yang diberikan ialah gugusan terakhir fail.

Maklumat folder digunakan oleh sistem pengendalian yang menyokong sistem fail FAT. Selain itu, Windows 2000 boleh merakam folder maklumat sementara tambahan(setem masa). Atribut sementara tambahan ini menunjukkan bila fail dibuat dan bila ia diakses kali terakhir. Terutamanya, atribut tambahan digunakan oleh aplikasi POSIX.

Fail pada cakera mempunyai 4 atribut yang boleh ditetapkan semula dan ditetapkan oleh pengguna - Arkib, Sistem, Tersembunyi dan Baca sahaja.

Dalam Windows NT, bermula dengan versi 3.5, fail yang dicipta atau dinamakan semula pada volum FAT menggunakan bit atribut untuk menyokong nama fail yang panjang dengan cara yang tidak bercanggah dengan kaedah capaian volum yang digunakan oleh sistem pengendalian MS-DOS dan OS/2. Untuk fail dengan nama panjang, Windows NT/2000 menjana nama pendek dalam format 8.3. Sebagai tambahan kepada elemen standard ini, Windows NT/2000 mencipta satu atau lebih entri tambahan untuk fail, satu untuk setiap 13 aksara nama panjang. Setiap satu ini entri tambahan mengandungi bahagian yang sepadan dengan nama fail panjang dalam format Unicode. Windows NT/2000 menetapkan entri tambahan kepada atribut volum, serta fail sistem baca sahaja tersembunyi, supaya

tandakannya sebagai sebahagian daripada nama fail yang panjang, MS-DOS dan OS/2 lazimnya mengabaikan entri folder yang mempunyai semua atribut ini ditetapkan, jadi entri sedemikian tidak dapat dilihat oleh mereka. Sebaliknya, MS-DOS dan OS/2 mengakses fail menggunakan nama fail pendek format 8.3 standard.

Windows NT, bermula dengan versi 3.5, menyokong nama fail panjang pada volum FAT. Pilihan lalai ini boleh dilumpuhkan dengan menetapkan nilai pendaftaran Win31FileSystem, yang merupakan sebahagian daripada kunci pendaftaran berikut, kepada 1:

HKEY_LOCAL_MACH DALAM E\System\CiirrentControlSet\Control\FileSystem

Menetapkan nilai ini akan menghalang Windows NT daripada mencipta fail dengan nama panjang pada volum FAT, tetapi tidak akan menjejaskan nama panjang yang telah dibuat.

Dalam Windows NT/2000, FAT16 berfungsi sama seperti dalam MS-DOS, Windows 3.1x dan Windows 95/98. Sokongan untuk sistem fail ini disertakan dalam Windows 2000 kerana ia serasi dengan kebanyakan sistem pengendalian daripada vendor perisian lain. Di samping itu, penggunaan FAT16 menyediakan keupayaan untuk menaik taraf versi awal sistem pengendalian Windows kepada Windows 2000.

Sistem fail FAT32 32-bit telah diperkenalkan dengan keluaran Windows 95 OSR2 dan disokong dalam Windows 98 dan Windows 2000. Ia menyediakan akses optimum kepada pemacu keras, CD-ROM dan sumber rangkaian, meningkatkan kelajuan dan prestasi semua operasi I/O. FAT32 ialah versi FAT yang dipertingkat yang direka untuk digunakan pada volum yang lebih besar daripada 2 GB.

Kelantangan yang diformatkan untuk menggunakan FAT32, seperti volum FAT16, dibahagikan kepada kelompok. Saiz kluster lalai ditentukan oleh saiz volum. Dalam jadual Rajah 7.1 menunjukkan perbandingan saiz kelompok untuk FAT16 dan FAT32 bergantung kepada saiz cakera.

Untuk memastikan keserasian maksimum dengan aplikasi, rangkaian dan pemacu peranti sedia ada, FAT32 telah dilaksanakan dengan kemungkinan perubahan minimum pada seni bina dan struktur data dalaman. Semua utiliti cakera Microsoft (Format, FDISK, Defrag dan ScanDisk) telah direka bentuk semula untuk menyokong FAT32. Di samping itu, Microsoft sedang melakukan banyak kerja untuk menyokong pemacu peranti terkemuka dan syarikat utiliti cakera untuk membantu menyokong FAT32 dalam produk mereka. Dalam jadual 7.2 percubaan dibuat untuk membandingkan ciri-ciri FAT16 dan FAT32.

Fail sistem NTFS

Sistem Fail Windows NT (NTFS) menyediakan gabungan prestasi, kebolehpercayaan dan kecekapan yang tidak mungkin dengan mana-mana pelaksanaan FAT (kedua-dua FAT16 dan FAT32). Matlamat reka bentuk utama NTFS adalah untuk menyediakan prestasi berkelajuan tinggi bagi operasi fail standard (termasuk membaca, menulis, mencari) dan menyediakan keupayaan tambahan, termasuk membaiki sistem fail yang rosak pada cakera yang sangat besar.

NTFS mempunyai ciri keselamatan yang menyokong kawalan capaian data dan keistimewaan pemilik, yang memainkan peranan penting dalam memastikan integriti data sulit yang penting. Folder dan fail NTFS boleh mempunyai hak akses yang diberikan kepada mereka tanpa mengira sama ada mereka dikongsi atau tidak. NTFS ialah satu-satunya sistem fail dalam Windows NT/2000 yang membenarkan anda memberikan hak akses kepada fail individu. Walau bagaimanapun, jika fail disalin daripada partition atau volum NTFS ke partition atau volum FAT, semua kebenaran dan atribut unik lain yang wujud kepada NTFS akan hilang.

Sistem fail NTFS, seperti FAT, menggunakan kluster sebagai unit asas ruang cakera. Dalam NTFS, saiz kluster lalai (apabila ia tidak dinyatakan ialah arahan format, mahupun dalam sekelip mata Pengurusan Disk) bergantung pada saiz volum. Jika anda menggunakan utiliti baris arahan FORMAT untuk memformatkan volum NTFS, maka saiz yang betul cluster boleh ditentukan sebagai parameter kepada arahan ini. Saiz kluster lalai ditunjukkan dalam jadual. 7.3.

Memformatkan volum untuk NTFS menghasilkan penciptaan beberapa fail sistem Dan jadual fail utama(Jadual Fail Induk, MFT). MFT mengandungi maklumat tentang semua fail dan folder yang terdapat pada volum NTFS. NTFS ialah sistem fail berorientasikan objek yang menganggap semua fail sebagai objek dengan atribut. Hampir semua objek yang wujud pada volum adalah fail, dan semua yang ada dalam fail adalah atribut - termasuk atribut data, atribut keselamatan dan atribut nama fail. Setiap sektor yang diduduki pada volum NTFS tergolong dalam fail. Sebahagian daripada fail ialah metadata sistem fail (maklumat yang merupakan perihalan sistem fail itu sendiri).

Dalam Windows 2000, versi baharu NTFS telah diperkenalkan - NTFS 5.0. Struktur data baharu yang disertakan dengan pelaksanaan ini membolehkan anda memanfaatkan ciri baharu Windows 2000, seperti kuota cakera setiap pengguna, penyulitan fail, penjejakan pautan, titik peralihan(titik simpang), set harta terbina dalam(asli

set harta). Selain itu, anda boleh menambah ruang cakera tambahan pada volum NTFS 5.0 tanpa but semula. Ciri baharu NTFS 5.0 ditunjukkan dalam jadual. 7.4.

NTFS - pilihan terbaik untuk bekerja dengan jumlah yang besar. Ia harus diambil kira bahawa jika peningkatan keperluan diletakkan pada sistem (yang termasuk memastikan keselamatan dan menggunakan algoritma pemampatan yang berkesan), maka sebahagian daripadanya hanya boleh dilaksanakan dengan menggunakan NTFS. Oleh itu, dalam beberapa kes adalah perlu untuk menggunakan NTFS walaupun pada volum kecil.

Had sistem fail dan isu keserasian

Jadual di bawah (Jadual 7.5 dan 7.6) meringkaskan keserasian sistem fail NTFS dan FAT, serta sekatan yang dikenakan ke atas setiap sistem fail ini.

Jadual

Sistem fail menentukan cara data akan disimpan pada cakera, dan apakah prinsip akses kepada maklumat yang disimpan boleh digunakan semasa membacanya.

Kami terbiasa melihat maklumat pada PC kami dalam bentuk fail tertentu, dengan kemas (atau tidak :)) disusun dalam folder. Sementara itu, komputer anda berfungsi dengan data pada prinsip yang sama sekali berbeza. Tiada fail pepejal untuknya pada cakera keras. Ia "melihat" hanya dengan jelas menangani sektor dengan bytecode. Selain itu, kod satu fail tidak selalu disimpan dalam sektor bersebelahan (yang dipanggil pemecahan data).

Bagaimanakah komputer "memahami" di mana, sebagai contoh, ia harus mencari komputer kita Dokumen Teks, yang terletak, katakan, pada Desktop? Ternyata dia bertanggungjawab dalam hal ini sistem fail cakera keras. Dan hari ini kita akan mengetahui sistem fail yang ada dan apakah ciri-cirinya.

Apa itu sistem fail

Untuk memahami apa itu sistem fail, sebaiknya gunakan kaedah analogi. Cuba kita bayangkan HDD- ini adalah sejenis kotak di mana kiub pelbagai warna disimpan. Kiub ini adalah sebahagian daripada fail berbeza yang disimpan dalam sel bersaiz terhad yang dipanggil kelompok. Ia boleh dilonggokkan dalam timbunan atau mempunyai susunan peletakan tertentu. Jadi, jika kiub bersyarat ini disimpan bukan dalam longgokan huru-hara, tetapi mengikut beberapa jenis logik, kita boleh bercakap tentang kehadiran sejenis analog sistem fail.

Sistem fail menentukan susunan data disimpan pada cakera dan prinsip untuk mengaksesnya; walau bagaimanapun, jenis sistem fail sebahagian besarnya bergantung pada jenis media. Sebagai contoh, adalah jelas bahawa untuk pita magnetik yang menyokong rakaman hanya blok berurutan data, hanya sistem fail satu peringkat dengan akses berurutan kepada kelompok maklumat yang sesuai, dan untuk pemacu SSD moden - mana-mana berbilang peringkat dengan rawak akses:

Berdasarkan prinsip urutan menyimpan blok data, sistem fail, seperti yang telah kita lihat, boleh dibahagikan kepada mereka yang menyimpan kluster dengan serpihan fail secara berurutan atau sewenang-wenangnya. Bagi peringkat, FS boleh dibahagikan kepada peringkat tunggal Dan seperti pokok(berbilang peringkat).

Dalam kes pertama, semua fail dipaparkan sebagai senarai rata tunggal, dan dalam kes kedua - sebagai senarai hierarki. Dalam kes ini, tahap pelaburan, sebagai peraturan, tidak terhad, dan bercabang datang sama ada daripada satu sahaja ("root" dalam UNIX) atau daripada beberapa direktori root (pemacu logik dalam Windows):

Ciri-ciri sistem fail juga termasuk kehadiran pelbagai mekanisme yang melindungi struktur data daripada kegagalan. Salah satu yang paling mekanisme moden memastikan toleransi kesalahan FS adalah pembalakan. Ia membolehkan anda merekodkan semua tindakan yang dilakukan dengan fail dalam fail perkhidmatan khas (ia dipanggil "log" atau "log").

Pembalakan boleh lengkap, apabila untuk setiap operasi sandaran dibuat bukan sahaja tentang keadaan kelompok, tetapi juga semua data yang direkodkan. Pembalakan jenis ini sering digunakan pelbagai asas data, tetapi ia memperlahankan sistem dengan ketara dan meningkatkan saiz log (sebenarnya, log menyimpan sandaran lengkap keseluruhan sistem fail dengan semua datanya).

Dilog lebih kerap hanya operasi logik dan (sebagai pilihan) keadaan kelompok sistem fail. Iaitu, log hanya merekodkan bahawa, katakan, fail bernama "file.txt" dengan saiz 52 KB telah ditulis kepada kluster ini dan itu. Kandungan fail itu sendiri tidak muncul dalam log. Pendekatan ini membolehkan anda mengelakkan pertindihan data, mempercepatkan proses bekerja dengan fail dan dengan ketara mengurangkan saiz log itu sendiri. Satu-satunya kelemahan dengan kaedah jurnal ini ialah jika kegagalan berlaku, data yang ditulis mungkin hilang (kerana tiada salinannya), tetapi keadaan sistem fail itu sendiri akan kekal beroperasi.

Memformat

Memandangkan kita bercakap tentang sistem fail dalam konteks komputer moden dengan pemacu keras atau SSD mereka, kami akan memberi lebih perhatian kepada sistem fail berbilang peringkat dengan akses rawak kepada kelompok. Paling popular di dunia komputer hari ini ialah: FAT32, NTFS, exFAT, ext3/ext4, ReiserFS dan HFS+.

Menukar sistem fail pada cakera dicapai dengan pemformatan. Ia menyediakan untuk penciptaan pada peringkat cakera keras dalam sektor permulaan label perkhidmatan khasnya yang mentakrifkan prinsip capaian data. Dalam kes ini, kelompok dengan data sedia ada semasa pemformatan biasanya dikosongkan atau ditandakan sebagai kosong dan tersedia untuk ditulis ganti. Pengecualian adalah kes khas penukaran sistem fail(contohnya, dari FAT32 ke NTFS), di mana keseluruhan struktur data dipelihara.

Untuk pemformatan, anda boleh menggunakan alat sistem pengendalian standard (contohnya, console arahan Linux atau menu konteks cakera dalam Windows), ciri tersedia pada peringkat persediaan Pemasangan OS, atau program khas. Satu-satunya perkara yang perlu dipertimbangkan apabila penyelesaian perisian, ini ialah sistem pengendalian anda mungkin tidak menyokong sistem fail yang anda pilih tanpa memasang pemacu tambahan (contohnya, ext3/4 dalam Windows):

Terdapat juga konsep pemformatan peringkat rendah. Pada mulanya, ia menyiratkan pembersihan cakera dan menulis maklumat perkhidmatan khas pada kelompoknya untuk menyelaraskan kepala baca. Untuk moden cakera keras fungsi sedemikian pada peringkat program tidak lagi disediakan (ini hanya boleh dilakukan dengan bantuan peralatan khas), namun, konsep pemformatan peringkat rendah telah dipelihara, walaupun ia telah diubah sedikit.

Ini kini sedang dilakukan menggunakan perisian khas(Alat Format Tahap Rendah HDD untuk Windows) atau arahan (DD untuk Linux). Apabila menggunakannya, semua gugusan cakera keras ditimpa dengan sifar dan sebarang penanda dimusnahkan sepenuhnya. Selepas ini, sistem fail pada dasarnya hilang dan muncul dalam Windows sebagai MENTAH. Untuk mengakses pemacu selepas pemformatan ini, anda perlu memformatkannya dengan salah satu sistem fail tradisional peringkat tinggi yang tersedia.

Ciri-ciri sistem fail

Nah, sekarang mari kita lihat beberapa ciri sistem fail yang paling biasa.

FAT32

Salah satu sistem fail cakera tertua yang masih digunakan secara meluas sehingga kini ialah FAT32(disingkat bahasa Inggeris: “Jadual Peruntukan Fail” - “jadual peruntukan fail”). Oleh kerana kelazimannya, ia disokong bilangan maksimum semua jenis peralatan, daripada radio kereta hinggalah yang berkuasa komputer moden. Kebanyakan pemacu kilat yang dijual hari ini juga diformatkan dalam FAT32.

FS ini pertama kali muncul dalam Windows 95 OSR2 pada tahun 1996, menjadi perkembangan logik FAT16 yang lebih awal (1983). Salah satu sebab utama peralihan kepada sistem fail baharu ialah kemunculan cakera keras yang luas (pada masa itu) dengan kapasiti lebih daripada 2 GiB (gibibait - versi gigabait yang lebih tepat (109) - 230 bait) ( saiz partition maksimum yang mungkin dalam FAT16). FAT32 membenarkan sehingga 268,435,445 kelompok maksimum 32 KB, yang bersamaan dengan 8 TiB setiap volum. Walau bagaimanapun, jika saiz kluster adalah standard (512B), maka saiz volum maksimum hanya akan lebih sedikit daripada 127 GB.

Asas FAT32, seperti namanya, adalah jadual fail. Ia menyimpan rekod fail sedia ada, serta masa ia dicipta dan terakhir diakses. Tiada penjurnalan, jadi proses membaca/menulis dalam sistem fail ini lebih pantas daripada, sebagai contoh, dalam NTFS, yang menyimpan log yang lebih lengkap. Tepat sebab persembahan bagus FAT32 masih digunakan secara meluas sehingga kini.

Kelemahan utama FAT32 pada masa ini Had saiz fail maksimum ialah 4 GiB. Fail yang melebihi ambang ini mesti dibahagikan kepada beberapa bahagian, yang seterusnya menjadikannya sukar untuk diakses. Di samping itu, FAT32 mempunyai beberapa batasan lain dalam Persekitaran Windows. Sebagai contoh, menggunakan alat standard anda tidak akan dapat membuat partition yang lebih besar daripada 32 GB. Oleh itu, pemacu kilat 64 GB atau lebih perlu diformat sama ada menggunakan perisian khas atau pada Linux.

Walau bagaimanapun, dalam kes ini, walaupun akses kepada media akan dipelihara, ia akan dihalang oleh "brek" semasa membaca dan menulis data. Oleh itu, apabila menggunakan pemacu yang lebih besar daripada 32 GB, adalah lebih baik untuk memformatkannya dalam sistem fail lain, seperti exFAT atau NTFS.

NTFS

Jika Barisan Windows 95/98 meneruskan tradisi bilik bedah yang sudah lapuk sistem DOS, Itu baris baru NT pada mulanya tertumpu pada inovasi. Oleh itu, dengan kemunculan Windows NT 3.1 pada tahun 1993, sistem fail baru dicipta khusus untuknya NTFS(disingkat bahasa Inggeris: "Sistem Fail Teknologi Baharu" - "sistem fail teknologi baharu").

Sistem fail ini masih menjadi yang utama untuk semua orang versi moden Windows, kerana ia memberikan kelajuan operasi yang baik, menyokong pemacu dengan kapasiti sehingga 16 EiB (exbibyte - 260) (dengan saiz kluster maksimum 64 KB) tanpa sekatan pada saiz fail dan mempunyai fungsi yang cukup baik dalam senjatanya. Sebagai contoh, NTFS ialah sistem fail jurnal dan juga menyokong pengagihan peranan pengguna untuk akses kepada data individu, yang tidak berlaku dalam FAT32.

Seperti FAT32, NTFS adalah berdasarkan jadual, tetapi ia adalah pangkalan data yang lebih maju dan dipanggil MFT(disingkat bahasa Inggeris: "Jadual Fail Induk" - "jadual fail induk"). Baris dalam jadual ini sepadan dengan fail yang disimpan pada partition tertentu, dan lajur mengandungi atribut fail ini (tarikh penciptaan, saiz, hak akses, dll.).

Di samping itu, untuk meningkatkan toleransi kesalahan dalam NTFS, Majalah USN(disingkatkan Bahasa Inggeris "Nombor Urutan Kemas Kini" - kata kerja "nombor pesanan kemas kini"). Log ini, sama dengan jadual FAT32, merekodkan data tentang perubahan pada fail tertentu. Walau bagaimanapun, jika hanya masa akses terakhir kepada data direkodkan dalam jadual FAT32, yang tidak memberikan sebarang faedah praktikal khas, maka USN boleh menyimpan keadaan sebelumnya sistem fail, yang membolehkan anda memulihkannya sekiranya berlaku kegagalan.

Satu lagi ciri NTFS ialah sokongannya aliran data alternatif(Bahasa Inggeris: "Strim Data Ganti" - ADS). Mereka pada asalnya difikirkan untuk membezakan antara pelaksanaan pelbagai proses. Kemudian (dalam Windows 2000) ia digunakan untuk menyimpan beberapa atribut fail (nama pengarang, ikon, dll.), serupa dengan cara ia dilakukan dalam HFS daripada MacOS. Dalam moden Windows alternatif aliran boleh menyimpan hampir semua maklumat. Sesetengah virus juga menggunakan ini untuk menyembunyikan kehadiran mereka dalam sistem.

Hakikatnya ialah aliran alternatif jangan ambil galas Windows Explorer dan pada dasarnya tidak dapat dilihat oleh pengguna dan kebanyakan program. Walau bagaimanapun, anda boleh melihatnya dan juga menggunakannya, sebagai contoh, untuk menyembunyikan sebarang data menggunakan perisian khas. Adalah mudah untuk melihat data dalam aliran alternatif menggunakan program NTFS Stream Explorer, dan menggunakannya untuk menyembunyikan fail menggunakan Xp-lore:

daripada ciri-ciri tambahan, yang patut disebut untuk NTFS, adalah sokongan untuk penyulitan, pemampatan data, pautan "lembut" dan "keras" ke fail (untuk folder, malangnya, tiada pilihan sedemikian), kuota cakera untuk pengguna yang berbeza sistem, serta, tentu saja, pembezaan hak untuk mengakses fail.

NTFS pada asalnya dicipta secara eksklusif untuk Windows, namun, hari ini ia disokong oleh kebanyakan pemain media (pemacu kilat juga boleh diformat di dalamnya), sistem pengendalian sistem Linux dan MacOS (walaupun dengan beberapa sekatan rakaman). Perlu diperhatikan, bagaimanapun, yang lemah Sokongan NTFS pada konsol permainan popular. Daripada jumlah ini, hanya Xbox One yang mempunyai sokongan untuknya.

exFAT

Dengan peningkatan dalam jumlah pemacu kilat pada separuh kedua tahun 2000-an, menjadi jelas bahawa sistem fail FAT32 yang biasa digunakan tidak lama lagi akan menghabiskan potensinya. Menggunakan NTFS berjurnal untuk pemacu kilat dengan bilangan kitaran tulis semula yang terhad dan operasi yang lebih perlahan ternyata tidak digalakkan sepenuhnya. Oleh itu, pada tahun 2006, syarikat Microsoft yang sama mengeluarkan sistem fail baharu exFAT(disingkat bahasa Inggeris "Extended FAT" - "extended FAT") disertakan dengan sistem pengendalian Windows Embedded CE 6.0:

Ia menjadi kesinambungan logik pembangunan FAT32, itulah sebabnya ia kadang-kadang juga dipanggil FAT64. Kad truf utama sistem fail baharu ialah penghapusan sekatan pada saiz fail dan peningkatan dalam had teori untuk partition cakera sehingga 16 E&B (seperti dalam NTFS). Pada masa yang sama, disebabkan kekurangan jurnal, exFAT mengekalkan kelajuan dan kekompakan akses data yang tinggi.

Satu lagi kelebihan exFAT ialah keupayaan untuk meningkatkan saiz kluster kepada 32 MB, yang secara signifikan mengoptimumkan penyimpanan fail besar (contohnya, video). Selain itu, storan data dalam exFAT diatur sedemikian rupa untuk meminimumkan proses pemecahan dan penulisan semula kelompok yang sama. Semua ini dilakukan, sekali lagi, demi mengoptimumkan operasi pemacu kilat, yang mana sistem fail pada asalnya dibangunkan.

Disebabkan fakta bahawa exFAT adalah sistem fail yang agak baru, terdapat beberapa sekatan ke atas penggunaannya. DALAM Tingkap penuh sokongannya hanya muncul dalam Vista SP1 (walaupun terdapat kemas kini untuk Windows XP SP2 - ). MacOS menyokong exFAT sejak versi 10.6.5, tetapi Linux memerlukan pemacu yang berasingan untuk dipasang (sesetengah pengedaran mempunyainya terbina dalam, ada yang baca sahaja).

ext2, ext3 dan ext4

Jika dalam persekitaran Windows NTFS telah memerintah selama beberapa dekad, maka di kem Linux secara tradisinya terdapat pelbagai jenis yang sangat luas, termasuk antara sistem fail yang digunakan. Benar, terdapat satu baris daripadanya yang digunakan oleh kebanyakan pengedaran secara lalai. Ini adalah sistem fail keluarga samb(singkatan bahasa Inggeris "Sistem Fail Lanjutan" - "sistem fail lanjutan"), yang sejak 1992 pada mulanya dicipta khusus untuk Linux.

Versi kedua adalah yang paling banyak digunakan ext2, yang, seperti NTFS, muncul kembali pada tahun 1993. Benar, tidak seperti NTFS, ext2 bukan sistem fail jurnal. Ini adalah tambah dan tolaknya. Kelebihannya ialah ia adalah salah satu sistem fail terpantas untuk menulis data. Selain itu, kekurangan pengelogan menjadikannya lebih baik untuk menggunakannya pada pemacu kilat dan pemacu SSD. Harga untuk prestasi adalah toleransi kesalahan yang rendah.

Untuk meningkatkan kestabilan ext2, versi yang lebih baik telah dibangunkan pada tahun 2001 ext3. Ia memperkenalkan pembalakan yang boleh berfungsi tiga mod: "tulis balik" (hanya metadata sistem fail ditulis), "diperintahkan" (menulis ke jurnal sentiasa dilakukan SEBELUM menukar FS) dan "jurnal" (sandaran lengkap metadata dan fail itu sendiri ditukar).

Jika tidak, tiada inovasi khas. Dan kelajuan kerja, berbanding dengan versi terdahulu, menurun dengan ketara, jadi pada tahun 2006 prototaip peringkat seterusnya pembangunan sistem fail muncul samb4, keluaran terakhir yang berlaku pada tahun 2008. Sistem fail lanjutan keempat mengekalkan penjurnalan, tetapi meningkatkan kelajuan membaca data dengan ketara, yang lebih tinggi daripada ext2!

Antara inovasi lain, perlu diperhatikan peningkatan dalam volum maksimum partition cakera kepada 1 EiB (daripada 32 TiB dalam ext2 dan ext3), peningkatan dalam saiz maksimum fail sehingga 16 TiB (daripada 2 TiB dalam versi terdahulu) dan kemunculan mekanisme takat (dari bahasa Inggeris "luas" - "ruang"). Yang terakhir membolehkan anda mengakses bukan blok tunggal, seperti yang dilaksanakan dalam sistem fail lain (dan dalam ext3 khususnya), tetapi untuk menggabungkan ruang cakera daripada kelompok berjujukan, jumlah isipadu sehingga 128 MB, yang meningkatkan prestasi dengan ketara dan mengurangkan pemecahan data.

Hari ini, sokongan untuk sistem fail keluarga ext satu versi atau yang lain hadir secara lalai dalam hampir semua sistem Linux. Daripada jumlah ini, hampir semua sistem yang dikeluarkan pada tahun 2010 dan lebih lama menyokong ext4. Untuk mengakses partition ext dalam Windows dan MacOS, anda perlu untuk memasang perisian dan/atau pemacu khas.

ReiserFS

Satu lagi sistem fail muda dan menjanjikan "asal" dari dunia Linux ialah ReiserFS. Melalui usaha pasukan pemaju Amerika Hans Reiser, ia menjadi sistem fail jurnal pertama yang akan ditambah kernel Linux versi 2.4.1 pada tahun 2001, sejurus sebelum sokongan ext3 ditambah.

Malah, seperti ext3, yang muncul selepas itu, ReiserFS memungkinkan untuk digunakan Linux penuh atau pembalakan separa. Walau bagaimanapun, tidak seperti ext3, ia mempunyai saiz fail yang lebih besar yang dibenarkan (sehingga 8 TiB berbanding 2) dan panjang maksimum nama fail sama dengan 255 aksara, bukan bait (4032 bait).

Selain itu, salah satu ciri ReiserFS yang mana pengguna jatuh cinta dengannya ialah keupayaan untuk menukar saiz partition tanpa menyahlekapnya. Fungsi yang serupa ext2 tidak memilikinya, tetapi kemudian ia muncul dalam ext3, walaupun ReiserFS juga yang pertama dalam hal ini.

Walaupun terdapat beberapa kelebihan berbanding sistem fail alternatif pada zamannya, ReiserFS juga bukan tanpa kelemahannya. Yang paling ketara daripada mereka termasuk toleransi kesalahan yang agak lemah sekiranya berlaku kerosakan pada struktur metadata dan algoritma defragmentasi yang tidak berkesan. Oleh itu, sejak 2004, kerja mula menambah baik sistem fail, yang dikenali sebagai Reiser4.

Benar, walaupun terdapat beberapa inovasi, penambahbaikan dan pembetulan, sistem fail baharu itu kekal sebagai simpanan beberapa peminat. Hakikatnya ialah pada tahun 2006, Hans Reiser melakukan pembunuhan isterinya sendiri dan telah ditahan dan kemudian dipenjarakan. Sehubungan itu, syarikatnya Namesys, yang membangunkan Reiser4, telah dibubarkan. Sejak itu, sokongan dan pengubahsuaian sistem fail telah dijalankan oleh sekumpulan pembangun di bawah pengawasan pemaju Rusia Eduard Shishkin.

Akhirnya, sokongan untuk Reiser4 belum lagi ditambahkan pada kernel Linux, tetapi ReiserFS tersedia. Oleh itu, ramai yang terus menggunakannya dalam pelbagai perhimpunan sebagai sistem fail lalai.

HFS

Bercakap tentang ciri sistem fail pelbagai sistem pengendalian, seseorang tidak boleh gagal untuk menyebut MacOS dengannya HFS(disingkat bahasa Inggeris: "Sistem Fail Hierarki" - "sistem fail hierarki"). Versi pertama sistem ini muncul pada tahun 1985 bersama-sama dengan sistem pengendalian sistem Macintosh Sistem 1.0:

Mengikut piawaian moden, sistem fail ini sangat tidak berkesan, jadi pada tahun 1998, bersama-sama dengan MacOS 8.1, versi yang lebih baik dipanggil HFS+ atau Mac OS Dilanjutkan, yang dikekalkan sehingga hari ini.

Seperti pendahulunya, HFS+ membahagikan cakera kepada blok 512 KB (secara lalai), yang digabungkan menjadi kelompok yang bertanggungjawab untuk menyimpan fail tertentu. Walau bagaimanapun, FS baharu mempunyai pengalamatan 32-bit (bukannya 16-bit). Ini membolehkan anda mengelakkan sekatan pada saiz fail bertulis dan menyediakan sokongan untuk saiz volum maksimum sehingga 8 E&B (dan dalam semakan terkini sehingga 16 E&B).

Kelebihan lain HFS+ termasuk pengelogan (keseluruhan kelantangan tersembunyi dipanggil HFSJ), serta multithreading. Lebih-lebih lagi, jika dalam aliran alternatif NTFS tidak mempunyai peraturan yang jelas mengenai jenis maklumat yang disimpan, maka dalam HFS+ dua aliran dibezakan secara khusus: aliran data (menyimpan data utama fail) dan aliran sumber (menyimpan metadata fail).

HFS+ hampir sesuai untuk HDD tradisional, namun, seperti ReiserFS yang dibincangkan di atas, ia tidak mempunyai algoritma yang paling berkesan untuk memerangi pemecahan data. Oleh itu, dengan penyebaran pemacu SSD dan pengenalannya ke dalam peralatan Apple, ia semakin digantikan oleh sistem fail yang dibangunkan pada 2016 APFS(disingkat bahasa Inggeris "Apple File System" - "Apple File System"), yang muncul dalam desktop macOS Tinggi Sierra (10.13) dan mudah alih iOS 10.3.

Dalam banyak cara, APFS adalah serupa dengan exFAT dari segi mengoptimumkan proses baca/tulis, namun, tidak seperti itu, ia mempunyai jurnal, menyokong pengedaran hak akses data, telah memperbaik penyulitan data dan algoritma pemampatan, dan juga boleh berfungsi dengan volum sehingga hingga 9 YB dalam saiz (jangan ketawa - "yobibyte") kerana pengalamatan 64-bit!

Satu-satunya kelemahan APFS ialah ia hanya disokong Teknologi moden Apple dan belum lagi tersedia pada platform lain.

Perbandingan sistem fail

Hari ini kami melihat banyak sistem fail popular yang berbeza, jadi tidak rugi untuk meringkaskan semua data tentangnya ke dalam satu jadual:

Ciri-ciri / FS	FAT32	NTFS	exFAT	ext2	samb4	ReiserFS	HFS+	APFS
Tahun pelaksanaan	1996	1993	2008	1993	2006	2001	1998	2016
Skop permohonan		Windows pemacu boleh tanggal, Linux	storan boleh tanggal, Windows Vista+, Linux	Linux, storan boleh tanggal	Linux	Linux	MacOS	MacOS
Saiz fail maksimum	4 GiB	16 E&B	16 E&B	2 TiB	16 TiB	8 TiB	16 E&B	9 YiB
Saiz volum maksimum	8 TiB	16 E&B	64 ZiB (zebibait)	32 TiB	1 E&B	16 TiB	16 E&B	9 YiB
Pembalakan	-	+	-	-	+	+	+	+
Pengurusan hak akses	-	+	-	-	+	+	+	+

kesimpulan

Seperti yang anda lihat, setiap sistem pengendalian mempunyai sistem fail optimumnya sendiri, yang membolehkan anda bekerja dengan data dengan paling cekap. Sebagai contoh, untuk Windows ia adalah NTFS, untuk MacOS ia adalah HFS+ atau APFS. Satu-satunya pengecualian kepada peraturan boleh dianggap banyak Pengedaran Linux. Terdapat lebih daripada sedozen sistem fail, masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri.

Kebanyakan pengguna Windows harus ingat hanya tiga FS yang paling biasa: FAT32 - untuk pemacu denyar kecil dan peralatan lama, NTFS - untuk kebanyakan komputer dan exFAT - untuk pemacu kilat yang luas dan pemacu SSD luaran (tentang perkaitan pemformatan cakera sistem exFAT masih menjadi kontroversi kerana kekurangan jurnal dan lebih mudah terdedah kepada kegagalan).

P.S. Kebenaran diberikan untuk menyalin dan memetik artikel ini secara bebas, dengan syarat kredit terbuka diberikan. pautan aktif kepada sumber dan pemeliharaan kepengarangan Ruslan Tertyshny.