MFT и его структура. - раздел Компьютеры, Хранение данных в компьютере Файловая Система Ntfs Представляет Собой Выдающееся Достижение Структуризации...
Файловая система NTFS представляет собой выдающееся достижение структуризации: каждый элемент системы представляет собой файл – даже служебная информация. Самый главный файл на NTFS называется MFT, или Master File Table – общая таблица файлов. Именно он размещается в MFT зоне и представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска, в том числе и себя самого. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому либо файлу (в общем смысле этого слова). Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны операционной системе – они называются метафайлами, причем самый первый метафайл – сам MFT. Эти первые 16 элементов MFT – единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Интересно, что вторая копия первых трех записей, для надежности (они очень важны) хранится ровно посередине диска. Остальной MFT-файл может располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах диска – восстановить его положение можно с помощью его самого, «зацепившись» за самую основу - за первый элемент MFT.
Метафайлы.Первые 16 файлов NTFS (метафайлы) носят служебный характер. Каждый из них отвечает за какой-либо аспект работы системы. Преимущество такого модульного подхода заключается в поразительной гибкости – например, на FAT-е физическое повреждение в самой области FAT фатально для функционирования всего диска, а NTFS может сместить, даже фрагментировать по диску, все свои служебные области, обойдя любые неисправности поверхности – кроме первых 16 элементов MFT.
Метафайлы находятся в корневом каталоге NTFS диска – они начинаются с символа имени «$», хотя получить какую-либо информацию о них стандартными средствами сложно.
Примечание. Для этих файлов указан вполне реальный размер– можно узнать, например, сколько операционная система тратит на каталогизацию всего вашего диска, посмотрев размер файла $MFT.
В следующей таблице приведены метафайлы и их назначение.
| $MFT
| сам MFT
|
| $MFTmirr
| копия первых 16 записей MFT, размещенная посередине диска
|
| $LogFile
| файл поддержки журналирования
|
| $Volume
| служебная информация - метка тома, версия файловой системы, т.д.
|
| $AttrDef
| список стандартных атрибутов файлов на томе
|
| $.
| корневой каталог
|
| $Bitmap
| карта свободного места тома
|
| $Boot
| загрузочный сектор (если раздел загрузочный)
|
| $Quota
| файл, в котором записаны права пользователей на использование дискового пространства (начал работать лишь в NT5)
|
| $Upcase
| файл - таблица соответствия заглавных и прописных букв в имен файлов на текущем томе. Нужен в основном потому, что в NTFS имена файлов записываются в Unicode, что составляет 65 тысяч различных символов, искать большие и малые эквиваленты которых очень нетривиально.
|
Файлы и потоки.Итак, у системы есть файлы – и ничего кроме файлов. Что включает в себя это понятие на NTFS?
Прежде всего, обязательный элемент – запись в MFT, в этом месте хранится вся информация о файле, за исключением собственно данных. Имя файла, размер, положение на диске отдельных фрагментов, и т.д. Если для информации не хватает одной записи MFT, то используются несколько, причем не обязательно подряд.
Каждый файл на NTFS, в общем-то, имеет несколько абстрактное строение - у него нет как таковых данных, а есть опциональные элементы – потоки (streams). Только один из потоков носит привычный смысл – данные файла. Но большинство атрибутов файла - тоже потоки! Таким образом, получается, что базовая сущность у файла только одна - номер в MFT, а всё остальное опционально. Данная абстракция может использоваться для создания довольно удобных вещей - например, файлу можно «прилепить» еще один поток, записав в него любые данные - например, информацию об авторе и содержании файла, как это сделано в Windows 2000. Интересно, что эти дополнительные потоки не видны стандартными средствами: наблюдаемый размер файла – это лишь размер основного потока, который содержит традиционные данные. Можно, к примеру, иметь файл нулевой длинны, при стирании которого освободится 1 Гбайт свободного места - просто потому, что какая-нибудь хитрая программа или технология прилепила в нему дополнительный поток (альтернативные данные) гигабайтового размера. Итак, файл на NTFS - это более глубокое и глобальное понятие, чем можно себе вообразить просто просматривая каталоги диска.
Имя файла может содержать любые символы, включая полый набор национальных алфавитов, так как данные представлены в Unicode - 16-битном представлении, которое дает 65535 разных символов. Максимальная длина имени файла - 255 символов.
Каталоги.Каталог на NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который уже предоставляет полную информацию об элементе каталога. Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево. Вот что это означает: для поиска файла с данным именем в линейном каталоге, таком, например, как у FAT-а, операционной системе приходится просматривать все элементы каталога, пока она не найдет нужный. Бинарное же дерево располагает имена файлов таким образом, чтобы поиск файла осуществлялся более быстрым способом – с помощью получения двухзначных ответов на вопросы о положении файла. Вопрос, на который бинарное дерево способно дать ответ, таков: в какой группе, относительно данного элемента, находится искомое имя – выше или ниже? Мы начинаем с такого вопроса к среднему элементу, и каждый ответ сужает зону поиска в среднем в два раза. Файлы, скажем, просто отсортированы по алфавиту, и ответ на вопрос осуществляется очевидным способом – сравнением начальных букв. Область поиска, суженная в два раза, начинает исследоваться аналогичным образом, начиная опять же со среднего элемента.
Вывод – для поиска одного файла среди 1000, например, FAT придется осуществить в среднем 500 сравнений (наиболее вероятно, что файл будет найден на середине поиска), а системе на основе дерева – всего около 10-ти (2^10 = 1024). Экономия времени поиска налицо.
Журналирование.NTFS - отказоустойчивая система, которая вполне может привести себя в корректное состояние при практически любых реальных сбоях. Любая современная файловая система основана на таком понятии, как транзакция - действие, совершаемое целиком и корректно или не совершаемое вообще. У NTFS просто не бывает промежуточных (ошибочных или некорректных) состояний - квант изменения данных не может быть поделен на до и после сбоя, принося разрушения и путаницу - он либо совершен, либо отменен.
Пример 1: осуществляется запись данных на диск. Вдруг выясняется, что в то место, куда мы только что решили записать очередную порцию данных, писать не удалось - физическое повреждение поверхности. Поведение NTFS в этом случае довольно логично: транзакция записи откатывается целиком - система осознает, что запись не произведена. Место помечается как сбойное, а данные записываются в другое место - начинается новая транзакция.
Пример 2: более сложный случай - идет запись данных на диск. Вдруг, бах - отключается питание и система перезагружается. На какой фазе остановилась запись, где есть данные, а где чушь? На помощь приходит другой механизм системы - журнал транзакций. Дело в том, что система, осознав свое желание писать на диск, пометила в метафайле $LogFile это свое состояние. При перезагрузке это файл изучается на предмет наличия незавершенных транзакций, которые были прерваны аварией и результат которых непредсказуем - все эти транзакции отменяются: место, в которое осуществлялась запись, помечается снова как свободное, индексы и элементы MFT приводятся в с состояние, в котором они были до сбоя, и система в целом остается стабильна.
Примечание. И все-таки помните, что журналирование - не абсолютная панацея, а лишь средство существенно сократить число ошибок и сбоев системы. Важно понимать, что система восстановления NTFS гарантирует корректность файловой системы, а не ваших данных. Если вы производили запись на диск и получили аварию - ваши данные могут и не записаться. Чудес не бывает.
Сжатие.Файлы NTFS имеют один довольно полезный атрибут – «сжатый». Дело в том, что NTFS имеет встроенную поддержку сжатия дисков - то, для чего раньше приходилось использовать специальные утилиты. Любой файл или каталог в индивидуальном порядке может хранится на диске в сжатом виде - этот процесс совершенно прозрачен для приложений. Сжатие файлов имеет очень высокую скорость и только одно большое отрицательное свойство - огромная виртуальная фрагментация сжатых файлов, которая, правда, никому особо не мешает. Сжатие осуществляется блоками по 16 кластеров и использует так называемые «виртуальные кластеры» - опять же предельно гибкое решение, позволяющее добиться интересных эффектов - например, половина файла может быть сжата, а половина - нет.
Безопасность.NTFS содержит множество средств разграничения прав объектов. Права файловой системы NTFS неразрывно связаны с самой системой - то есть они, вообще говоря, необязательны к соблюдению другой системой, если ей дать физический доступ к диску.
Разработчики операционных систем стремятся обеспечить пользователя возможностью работать сразу с несколькими файловыми системами. В новом понимании файловая система состоит из многих составляющих, в число которых входят и файловые системы в традиционном понимании.
Новые файловые системы имеют многоуровневую структуру, на верхнем уровне которых располагается переключатель файловых систем, который называется устанавливаемым диспетчером файловой системы – installable filesystem manager (IFS). Он обеспечивает интерфейс между запросами приложения и конкретной файловой системой, к которой оно обращается. Переключатель файловых систем преобразует запросы в формат, воспринимаемый следующим уровнем - уровнем файловых систем.
Каждый компонент уровня файловых систем выполнен в виде драйвера соответствующей файловой системы и поддерживает определенную её организацию. Переключатель является единственным модулем, который может обращаться к драйверу файловой системы. Приложение не может обращаться к нему напрямую. Каждый драйвер файловой системы в процессе инициализации регистрируется у переключателя, передавая ему таблицу точек входа, которые будут использоваться при последующих обращениях.
Все темы данного раздела:
Информатика. Предмет и задачи
Термин информатика возник в 60-х годах во Франции для названия области человеческой деятельности, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных м
Структура информатики
Информатику можно рассматривать с разных позиций. В узком смысле она состоит из трех взаимосвязанных частей – технических (hardware), программных (software) и алгоритмических (brainware) средств. В
Измерение и представление информации
Существование области и предмета информатики немыслимо без ее основного ресурса – информации. Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает осведомление, р
Сигналы ® Данные ® Методы ® Информация
С позиции материалистической философии информация есть отражение реального мира.
Все объекты в окружающем нас мире являются материальными. Материя существует в двух формах: в виде материал
Методы воспроизведения и обработки данных
Естественные методы. Методы, основанные на органах чувств. Логическое мышление. Воображение, сравнение, сопоставление, анализ, прогнозирование и т.п.
Аппаратные методы. Аппар
Информационный процесс
Информация динамична, она существуют непродолжительное время – столько, сколько продолжается взаимодействие данных и методов во время ее создания, потребления или преобразования. Как только взаимод
Меры информации
Понимая информацию как один из стратегических ресурсов общества, необходимо уметь его оценивать как с качественной, так и с количественной стороны. Здесь возникают проблемы из-за нематериальной при
Единицы измерения информации
В компьютерной технике используется двоичная система счисления. Ее выбор определяется реализацией аппаратуры ЭВМ (электронными схемами), в основе которой лежит использование двоичного элемента хран
Качественные свойства информации
Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта.
Содержательность информации отражает семантическ
Хранение информации
Хранение информации — это способ распространения информации в пространстве и времени.
Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга — библиотека, картина — музей, фотография — а
Кодирование данных двоичным кодом
Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления. Для этого обычно используют прием кодирования, т.е. выражение данных одного тип
Системы счисления
При работе с компьютерами приходится параллельно использовать несколько позиционных систем счисления – двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную.
Системы счисления – принятый способ
Перевод из десятичной системы в двоичную
Целая и дробная части переводятся порознь. Для перевода целой части числа необходимо ее разделить на основание системы счисления 2 и продолжать делить частные от деления до тех пор пока частное не
Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления
Перевод чисел из десятичной системы в восьмеричную производится также как и в двоичную с помощью умножения и деления, только не на 2, а на 8.
Например, 58,32(10)
Кодирование числовых данных
Кодирование числовых данных по сути представляет собой перевод чисел, записанных в общепринятой десятичной системе счисления в двоичную систему счисления. В этом случае двоичную форму записи десяти
Кодирование текстовых данных
Начиная с конца 60-х годов, компьютеры все больше стали использоваться для обработки текстовых данных и в настоящее время большая часть персональных компьютеров в мире (и наибольшее время) занято о
Кодирование графических данных
С 80-х годов интенсивно развивается технология обработки на компьютере графических данных. Компьютерная графика позволяет создавать и редактировать рисунки, схемы, чертежи, преобразовывать изображе
Кодирование звуковых данных
С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возможность работать со звуком. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату (аудиоадаптер), микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспр
Послесловие к лекции о кодировании данных в компьютере
Каждый новый вид данных, добавляемый к компьютерной обработке, исторически тем или иным способом сводился к числовому представлению.
Исходя из принципов устройства компьютера, можно утверж
Хранение данных в компьютере
Для хранения и обработки данных в компьютере используется совокупность определенного количества разрядов, которая называется разрядной сеткой. При этом число элементарных ра
Представление и обработка числовой информации в компьютере
Представление целых чисел без знака.Целоечисло без знака располагается в регистре (слове, полуслове или двойном слове) так, что его самый младший двоичный разряд записываетс
История развития вычислительной техники
Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Считается, что исторически первым и, соответственно, простейшим счетным устройством был абак, который отн
Поколения цифровых ЭВМ
Показатель
Поколения
Первое
Второе
Третье
Четвертое
Пятое
1951-1954
Архитектура ЭВМ
Архитектура- это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.
Общие принципы построения ЭВМ
Структура современных ЭВМ
Начало изменений в классической архитектуре относится к 3-му поколению ЭВМ (переход от транзисторов к интегральным схемам). Это было обусловлено возникновением противоречия между высокой скоростью
Тенденции в развитии структуры современных ЭВМ
1. постоянно расширяется и совершенствуется набор внешних устройств, что приводит к усложнению связей между узлами ЭВМ;
2. вычислительные машины перестают быть однопроцессорными, для осуще
Структура и виды команд
Решение задач на компьютере реализуется программным способом, путем выполнения последовательно во времени отдельных операций над данными, предусмотренных алгоритмом решения задачи.
Алго
Состав машинных команд
Стандартный набор современных ПК содержит около 240 машинных команд. Их можно разделить на группы по видам выполняемых операций:
- операции пересылки данных внутри компьютера;
- а
Основной цикл работы компьютера
Вся деятельность компьютера – это непрерывное выполнение тех или иных программ, которые в свою очередь могут загружать новые программы и т.д.
Каждая программа состоит их отдельных машинных
Обработка прерываний
Выполнение основной программы иногда может приостанавливаться для осуществления неотложных действий, связанных, например, с реакцией на щелчок мыши или со сбоем в цепи электропитания. Такой режим р
Аппаратное обеспечение
К аппаратному обеспечению относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию.
По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства ра
Системное программное обеспечение
Базовое программное обеспечение (base software) — минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Самый низкий уровень программного обеспечения. Отвечает за в
ОС как расширенная машина
ОС ограждает пользователя от непосредственной работы с аппаратурой, составляющей реальную машину. Например, при работе с диском пользователю достаточно представлять его в виде некоторого набора фай
ОС как система управления ресурсами
ОС должна управлять всеми ресурсами компьютера таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Что включает в себя:
- планирование ресурса – кому, когда, а
Функции ОС
Обеспечение интерфейса пользователя. По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы. Неграфические операционные сист
Понятие многозадачности
Работа с приложениями составляет наиболее важную часть работы операционной системы. С точки зрения управления исполнением приложений, различают однозадачные и многозадачные операционные сист
Установка приложений
Для правильной работы приложений на компьютере они должны пройти операцию, называемую установкой. Необходимость в установке связана с тем, что разработчики программного обеспечения не могут
Удаление приложений
Процесс удаления приложений, как и процесс установки, имеет свои особенности и может происходить под управлением вычислительной системы. В таких операционных системах, где каждое приложение самообе
Обслуживание компьютера
Предоставление основных средств обслуживания компьютера – одна из функций операционной системы. Обычно она решается внешним образом – включением в базовый состав операционной системы первоочередных
Прочие функции операционных систем
Кроме основных (базовых) функций операционные системы могут предоставлять различные дополнительные функции. Конкретный выбор операционной системы определяется совокупностью предоставляемых функций
Файловые системы FAT и FAT32
FAT представляет собой простую файловую систему, разработанную для небольших дисков и простых структур каталогов. Ее название происходит от названия метода, применяемого для организации файлов — та
Файловая система NTFS
Файловая система NTFS обеспечивает такое сочетание производительности, надежности и эффективности, которое невозможно предоставить с помощью любой из реализаций FAT. Основными целями разработки NTF
Физическая структура NTFS
Раздел NTFS, теоретически, может быть почти какого угодно размера. Максимальный размер раздела NTFS в данный момент ограничен лишь размерами жестких дисков.
Структура раздела - общий вз
МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
Окружающий нас мир состоит из множества различных объектов по своим размерам сравнимых с человеком – это макромир. Макрообъекты разделяются на живые, неживые и искусственные. Макрообъекты со
Моделирование как метод познания
Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что лучшим способом их изучения часто является построение модели, отображающей лишь какую-то грань реальности и поэтому многократно бо
Материальные и информационные модели
Все модели можно разбить на два больших класса: материальные и информационные.
Материальные модели. Предметные модели позволяют представить в наглядной материальной форме объекты и
Формализация модели
На начальном этапе моделирования выделяются существенные признаки изучаемого объекта и дается развернутое содержательное описание связей между ними (системный анализ), то есть осуществляется неформ
Математическое моделирование
Основные этапы математического моделирования:
1. Создание качественной модели. Выясняется характер законов и связей, действующих в системе. В зависимости от природы модели эти законы могут
Компьютерное моделирование
Огромный толчок развитию математического моделирования дало появление ЭВМ, хотя сам метод зародился одновременно с математикой тысячи лет назад.
Математическая модель исследуемого процесса
Этапы и цели компьютерного математического моделирования
Общая схема процесса компьютерного математического моделирования
Первый этап – определ
Понятие алгоритма и его свойства
Понятие алгоритма является одним из основных понятий современной информатики. Термин алгоритм происходит от algorithmi – латинской формы написания имени выдающегося математика IX века аль-Хо
Определение алгоритма на основе рекурсивных функций
Рекурсия – процесс определения функции, при котором ее значение для произвольных значений аргументов выражается известным образом через значения функции для меньших значений аргументов.
Способы записи алгоритмов
Существует несколько способов записи алгоритмов, отличающихся друг от друга наглядностью, компактностью, степенью формализации. Наибольшее распространение получили: словесный, графический, программ
Разветвляющийся алгоритм
Разветвляющийся алгоритм (ветвление) обеспечивает выбор между двумя альтернативами. Выполняется проверка, а затем выбирается один из путей.
Подобная структура называется также «ЕСЛИ
Циклический алгоритм
Циклический алгоритм (Цикл) содержит некоторую последовательность операций, выполняемую многократно. Основной блок цикла, тело цикла, производит требуемые вычисления. Остальные блоки организ
Объекты алгоритма
Решение любой задачи предполагает наличие реальных объектов – объектов задачи.
Например. При решении задачи о начислении зарплаты сотрудникам предприятия объектом задачи могут быть: табель
Языки и системы программирования
Программа – это логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для управления компьютером (выполнения им конкретных операций), поэтому программирование сводится к созданию по
Алгоритмические (процедурные) языки программирования
Старейшим языком высокого уровня, не утратившим своей актуальности и сегодня, является ФОРТРАН (FORTRAN), хотя от исходной версии в нем мало что сохранилось. Название ФОРТРАН соста
Декларативные (описательные) языки программирования
Предназначены для решения задач искусственного интеллекта, к ним относят такие языки, которые способны в зависимости от набора исходных данных модифицировать алгоритм работы, т.е. «на ходу» менять
Объектно-ориентированные языки программирования
Это направление стало разрабатываться в середине 70-х гг. Керниганом и Риччи. Представляет собой отображение объектов реального мира, их свойств (атрибутов) и связей между ними при помощи специальн
Языки программирования баз данных
Эта группа языков отличается от алгоритмических языков, прежде всего решаемыми задачами. База данных – это файл (или группа файлов), представляющий собой упорядоченный набор записей, имеющих единоо
Языки моделирования
При создании программ и формировании структур баз данных нередко применяются формальные способы их представления – форматные нотации, с помощью которых можно визуально (в виде диаграмм) представить
Поколения языков программирования
Языки программирования принято делить на пять поколений:
- Первое поколение. Начало 50-х годов, когда первые компьютеры только появились на свет. Первый язык ассемблера, соз
Системы программирования и их компоненты
Системы программирования для компилируемых языков. В самом общем случае для создания программы на выбранном компилируемом языке программирования нужно иметь компоненты, способные реализовыва
Архитектура программных систем
В то время как большинство автономных приложений: офисные программы, среды разработки, системы подготовки текстов и изображений – выполняются на одном компьютере, крупные информационные комплексы (
Технологии программирования
Технологией программирования называют совокупность методов и средств, используемых в процессе разработки программного обеспечения. Как любая другая технология она представляет собой набор те
Основные этапы развития технологии программирования
Первый этап – «стихийное» программирование (от появления первых вычислительных машин до середины 60-х годов XX в). Первые программы имели простейшую структуру. Они состояли из собственно про
Модули и их свойства
При проектировании достаточно сложного программного обеспечения после определения его общей структуры выполняют декомпозицию компонентов в соответствии с выбранным подходом до получения элементов,
Нисходящая и восходящая разработка программного обеспечения
При проектировании, реализации и тестировании компонентов структурной иерархии, полученной при декомпозиции, применяют два подхода:
- восходящий;
- нисходящий.
Восходя
Структурное и «неструктурное» программирование
Одним из способов обеспечения высокого уровня технологичности разрабатываемого программного обеспечения является структурное программирование.
Различают три вида вычислительного процесса,
Новости и инфо для студентов