Apraksts:

Tiek salīdzinātas divas failu sistēmas.

Darbs:

REFERĀTS


FAILU SISTĒMAS



SATURS

Ievads
1. NTFS fiziskā struktūra 4
2. Metafaili 5
3. Faili un plūsmas 6
3.1. Failu atribūti 6
3.2. Katalogi 7
5. Failu vadība NTFS 9
5.1. Failu saspiešana 9
5.2. Failu drošība 9
6. WinFS fiziskā struktūra. 11
7. XML shēmas. 13
8. WinFS dienesti. 14
9. Failu vadība WinFS. 15
10. NTFS un WinFS salīdzinājums. 16
11. Rekomendācijas lietotājiem. 17
Secinājumi
Izziņu avoti

IEVADS

Kopš failu sistēmu attīstības sākumiem ir pagājis desmitiem gadu. Šinī laika periodā glabāto datu apjoms ir ļoti palielinājies, tādēļ informācijas meklēšanas uzdevums kļuva grūtāks. Daudziem lietotājiem ir vienāds viedoklis, ka jaunajai failu sistēmai ir jābūt tādai, lai tā varētu strādāt ar meta datiem, kas ļauj orientēties lielos informācijas masīvos.
Tagad populārākas failu sistēmas ir NTFS (New Technology File System) un WinFS (Windows File System vai Windows Future Storage). Šai abreviatūrai ir divi atšifrējumi: pirmais, jo tā ir Microsoft realizēta failu sistēma, un otrais, jo tā strādās ar vēl lielāku datu apjomu nekā NTFS.
NTFS failu sistēma ir diezgan veca. Iemesls tam, ka tā kļuva populārā tikai pēdējos gados, ir DOS operētājsistēmas izmantošana uz personālajiem datoriem.
NTFS ilgi nevarēja pilnvērtīgi strādāt uz personālajiem datoriem, jo efektīgai darba organizācijai ar tās datu struktūrām bija nepieciešami lieli atmiņas apjomi. Sistēmas ar 4 vai 8 Mb (’95.-’96.gadu standarts) nevarēja gūt kādu labumu no NTFS izmantošanas. Tāpēc tā radīja nepareizu priekšstatu par sevi kā lēna un milzīga sistēma. Bet patiesībā tas nebija īstenība – mūsdienīgas datoru sistēmas ar atmiņu vairāk par 64 Mb gūst ļoti lielu veiktspējas un ražīguma pieaugumu no NTFS izmantošanas.
WinFS sastāv no trijām galvenajām sastāvdaļām: 1) NTFS; 2) relāciju datu bāze; 3) datu bāze uz XML (Extendet Markup Language) pamata. Saite starp WinFS un NTFS tiek kontrolēta ar WinFS kodola palīdzību, kurš nodrošina administrēšanas un drošības funkcijas, kā arī mijiedarbību ar dienestiem, shēmām un datu modeļiem. WinFS sistēma tiks integrēta jaunajā operētājsistēmā Windows Vista kā paplašinājuma modulis. Šeit indeksēšanas tehnoloģija pamatojas uz relāciju datu bāzes.
Jauna failu sistēma ir domāta failu glabāšanai, pamatojoties uz to satura kritērijiem, ko veido XML meta dati.


1. NTFS fiziskā struktūra

Failu sistēma NTFS ir liels struktūrizācijas panākums – katrs sistēmas elements ir fails, pat tad, ja tā ir dienesta informācija. Galvenais fails ir MFT (Master File Table) – kopēja failu tabula.
NTFS, kā jebkura cita failu sistēma, sadala visu lietderīgo vietu uz cieta diska klasteros. Klasteri – datu bloki, kas tiek izmantoti vienlaicīgi. NTFS atbalsta gandrīz jebkurus klasteru apjomus – no 512 baitiem līdz 64 Kb. Taču par standartu tiek uzskatīts klasteris ar apjomu 2 vai 4 Kb.
NTFS disks nosacīti tiek sadalīts divās daļās. Pirmie 12% no diska tiek atvēlēti MFT zonai, kurā aug metafails MFT.
Jebkādu datu ierakstīšana šajā zonā nav iespējama. MFT zona vienmēr ir tukša, lai pats galvenais dienesta fails (MFT) ne tiktu fragmentēts savas paplašināšanas laikā. Pārējie 88% ir domāti failu glabāšanai. Pirmie 16 ieraksti ir dienesta un nav pieejami operētājsistēmai, tie saucas par metafailiem. Turklāt pirmais no tiem ir MTF metafails (skat.1.zīmējumu).


MFT zona (šeit teorētiski paplašinās MFT fails)


vieta failiem vieta failiem


MFT Pirmo 16 MFT ierakstu kopija

1.zīmējums. NTFS fiziskā struktūra


MFT pēc būtības ir diska pārējo failu katalogs, kas ietver arī pats sevi, un ir paredzēts failu izvietošanas noteikšanai.
MFT zonas izmantošanas mehānisms ir tāds: kad failus jau nevar ierakstīt parastajā telpā, MFT zonas tiek samazināta divās reizēs, tādā veidā atbrīvojot vietu failu ierakstīšanai. Bet, ja vieta atkal ir atbrīvota, MFT zona ieņem sākotnējus izmērus.

2. Metafaili

Metafaili atbild par kādu sistēmas darbības aspektu. Tie atrodas NTFS diska sakņu katalogā un sākas ar simbolu $. Saņemt jebkādu informāciju par tiem ar standarta paņēmieniem ir ļoti grūti. Bet arī tiem ir norādīts reāls apjoms, piemēram, var uzzināt, cik laika patērē operētājsistēma visa diska kataloģizācijai, paskatoties $MFT faila izmēru. Nākošajā tabulā ir redzami metafaili un to darbību, kas uz doto brīdi tiek izmantoti (skat.1.tabulu).

$MFT pats MFT metafails
$MFTmirr pirmo 16 MFT ierakstu kopija, kas izvietota diska vidū
$LogFile atbalsta fails
$Volume dienesta informācija – failu sistēmas versija utml.
$AttrDef failu standarta atribūtu saraksts
$. sakņu katalogs
$Bitmap brīvas vietas karte
$Boot ielādēšanas sektors
$Quota fails, kurā ir ierakstīti lietotāju tiesības uz diska telpas izmantošanu.
$Upcase fails – failu nosaukumu burtu lieluma atbilstības tabula. Ir vajadzīgs tāpēc, ka NTFS failu nosaukumi tiek ierakstīti Unicode formātā, kas sastāda 65 tūkstošus dažādu simbolu, kuru lielus un mazus ekvivalentu meklēšana nav triviāla.
1.tabula. Metafaili

Ja fails ir ļoti mazs, tad dati tiek uzglabāti MFT iekšā, protams, ja ir attiecīga brīva vieta. Šādi faili, kas aizņem simtus baitus, parasti nav fiziski izveidoti.

3. Faili un plūsmas

Sistēmai ir faili. Ko izsaka šāds jēdziens uz NTFS?
• Obligātais elements – ieraksts iekš MFT, jo visi diska faili tiek tur minēti. Šajā vietā glabājas visa informācija par failu: faila nosaukumu, izmērs, atsevišķu fragmentu izvietošana uz diska utt., izņemot pašus datus. Ja informācijai nav pietiekoši viena MFT ieraksta, tad tiek izmantoti vairāki, bet neobligāti pēc kārtas.
• Opciju elements – faila datu plūsmas. Šāds nosaukums izsaka to, ka failam var arī nebūt datu. Tādā gadījumā, uz to netiek patērēta diska brīva vieta. Ja fails ir ļoti mazs, tad saturs ir iekš MFT.
Katram failam uz NTFS ir abstrakta uzbūve, t.i. viņam nav datu, bet ir plūsmas (streams). Vienai no plūsmām ir tā nozīme – faila dati. Bet vairākums failu atribūtu arī ir plūsmas. Dota abstrakcija var tikt izmantota ērtu lietu izveidei.
Piemēram, failam var “pielikt” vēl vienu plūsmu, ierakstot tajā jebkurus datus – informāciju par autoru un failu saturu, ka tas tiek izmantots Windows 2000. Bet šādas papildu plūsmas nevar apskatīt ar standarta rīkiem. Faila izmērs var kritiski pieaugt bez jebkādas nepieciešamības. Bet dotajā brīdī tas netiek izmantots, jo ļoti grūti kontrolēt diska brīvas vietas ievērošanu.
Faila nosaukumā var ietilpst 255 simboli no 65535 piedāvātajiem Unicode kodēšanas tabulā.
3.1. Failu atribūti
Faila atribūti MFT ierakstos ir izvietoti augošā secībā pēc skaitliskām tipa koda vērtībām, turklāt daži atribūtu tipi var atkārtoties vairākas reizes, piemēram, ja failam ir vairāki datu atribūti vai vairāki nosaukumi.
Katram failam NTFS sistēmā ir obligāts standarta informācijas atribūts, faila nosaukuma atribūts, aizsardzības deskriptora atribūts un datu atribūts. Pārējie atribūti tiek izmantoti pēc nepieciešamības (skat.2.tabulu). Ar * atzīmēti obligātie faila atribūti.

Sistēmas atribūts Atribūta aprakts
* Standarta informācija par failu Tradicionālie atribūti: Read Only, Hidden, Archive, System, laika norādes – faila izveidošanas un pēdējas modifikācijas laiku, katalogu skaitu, kuri satur norādi uz to.
Atribūtu saraksts Atribūtu saraksts, no kuriem sastāv fails, un failu norāde uz faila ierakstu iekš MFT, kurā izvietots katrs atribūts.
* Faila nosaukums Faila nosaukums Unicode simbolos. Vienam failam var eksistēt vairāki faila nosaukumu atribūtu.
* Aizsardzības deskriptors Datu aizsardzības struktūra (ACL), kas pasarga failu no nesankcionētas pieejas. Šīs atribūts noteic, kurš ir faila īpašnieks un kam ir pieejas tiesības šīm failam.
* Dati Faila saturs. Pēc noklusēšanas, katalogam nav datu atribūta.
Indeksa sakne, indeksa izvietojums, bitu karte (tikai katalogiem) Atribūti, kas tiek izmantoti failu nosaukumu indeksiem lielos katalogos.
Paplašinātie HPFS (High Performance File System) atribūti Atribūti, izmantojamie paplašinātu HPFS atribūtu realizācijai OS/2 un OS/2 - klientu failu-serveros Windows NT.
2.tabula. Sistēmas atribūti

3.2. Katalogi
Katalogs uz NTFS bāzes ir specifisks fails, kurā glabājas norādes uz citiem failiem un katalogiem. Kopumā tas veido hierarhisku datu izvietošanu uz diska. Kataloga fails ir sadalīts blokos, katrs no kuriem satur faila nosaukumu, bāzes atribūtus un norādi uz MFT elementu, kurš satur pilnīgu informāciju par kataloga elementu. Iekšējā kataloga struktūra ir izveidota līdzīgi binārajam kokam. Tas nozīmē, ka failu nosaukumi izvietoti tādā veidā, lai meklēšana būtu pēc iespējas efektīvākā un ātrākā, t.i. atbilde ar divām vērtībām uz pieprasījumu par faila atrašanas vietu. Pieprasījums – kādā grupā atrodas meklējamais fails attiecībā pret uzdotu elementu: augstāk vai zemāk? Pēc pierasta, uzdotais elements ir vidējais elements meklēšanas kokā. Šādi meklēšanas zona tiek samazināta divās reizēs. Piemēram, ja failu nosaukumi ir sašķiroti alfabēta secībā, meklēšana notiek pēc sākumu burtu salīdzinājuma (skat.2.attēlu).
 
Meklēšana kokā Lineārā meklēšana
vcmd.exe
vcmd.exe
spchtel.dll
spchtel.dll
speech.cnt
speech.cnt
speech.dll
speech.dll
speech.hlp
speech.hlp
vcauto.tlb
vcauto.tlb
vcmshl.dll
vcmshl.dll
Vdict.dll
Vdict.dll
VText.dll
! ! VText.dll
vtxtauto.tlb
vtxtauto.tlb
WrapSAPI.dll WrapSAPI.dll
Xcommand.dll
Xcommand.dll
Xlisten.dll Xlisten.dll
Xtel.dll Xtel.dll
Xvoice.dll Xvoice.dll
2.attēls. Meklēšanas algoritmi

Secinājumi ir sekojoši: lai atrastu vienu failu no 1000, FAT sistēmā tiks veikti aptuveni 500 salīdzinājumi, jo ir lineāra failu meklēšana. Bet NTFS sistēmā uz binārā koka bāzes tikai ap 12 salīdzinājumiem.

5. Failu vadība NTFS

5.1. Failu saspiešana

Visiem NTFS failiem ir diezgan lietderīgs atribūts kā “saspiests”. NTFS ir iebūvēts atbalsts disku saspiešanas iespējai. Jebkurš fails vai katalogs individuālajā kārtībā var glabāties uz diska saspiestā veidā. Failu saspiešanas procedūrai ir diezgan liels ātrums un tikai viena negatīva īpašība – ļoti