3.3. Файлові системи, диски і розділи
Файлова система – спосіб організації даних, який використовується
операційною системою для збереження інформації у вигляді файлів на носіях
інформації. Також цим поняттям позначають сукупність файлів та директорій, які
розміщуються на логічному або фізичному пристрої.
Створення файлової системи відбувається в процесі
форматування.
У залежності від організації файлів на носії
даних, файлові системи можуть поділятись на:
ü ієрархічні
файлові системи – дозволяють розміщувати файли в каталоги;
ü пласкі файлові
системи – не використовують каталогів;
ü кластерні файлові
системи – дозволяють розподіляти файли між кількома однотипними фізичними пристроями однієї машини;
ü мережеві файлові
системи – забезпечують механізми доступу до файлів однієї машини з інших машин мережі;
ü розподілені
файлові системи – забезпечують зберігання файлів
шляхом їх розподілу між кількома машинами мережі.
Сучасні файлові
системи
Сучасні файлові системи (ФС) являють собою
ієрархічні структури каталогів.
Хоча загальна концепція всіх ФС, в принципі,
однакова, в реалізації є деякі відмінності. Два вартих уваги приклади – це
символи-розділювачі каталогів та чутливість до регістру. Юнікс-подібні
операційні системи (ОС) (BSD, Лінукс, MacOS X) та AmigaOS використовують у
якості розділювача каталогів символ похилої риски (/), в той час як DOS
використовує цей символ для завдання додаткових опцій у командному рядку, а в
якості розділювача прийнято вживати символ зворотної похилої риски (\). У
Microsoft Windows прийнята та ж конвенція за винятком китайської та корейської
версій, де розділювачем є знак запитання (?). Версії МакОС до Х використовували
у якості розділювача двокрапку; RISC OS – дефіс.
У Юнікс-подібних ОС у назві файла може
використовуватись будь-який символ за винятком похилої риски і вони чутливі до
регістру. Назви файлів у Microsoft Windows не є чутливими до регістру.
ФС можуть бути журнальними
або нежурнальними. Журнальні файлові
системи пишуть інформацію двічі: спершу до журналу дій файлової системи, потім
до її належного місця в звичайній файловій системі. У разі аварії система може
автоматично відновлювати свій вміст до узгодженого стану програючи частину
журналу. У той же час нежурнальним файловим системам потрібно зробити перевірку
усієї файлової системи спеціальними програмами, такими як fsck або scandisk.
Більшість дистрибутивів Лінукс підтримують
більшість (або всі) перелічені ФС: ext2, ext3, ReiserFS, Reiser4, GFS, GFS2,
OCFS, OCFS2, N ILFS, XFS, JFS, заразом як і FAT та NTFS.
Microsoft Windows підтримує лише FAT12, FAT16,
FAT32 та NTFS. Серед них NTFS є найефективнішою та єдиною, на котру може бути
встановлена Windows Vista. Windows Embedded CE 6.0 включає також підтримку
ExFAT, призначеної для роботи на портативних пристроях.
MacOS X підтримує HFS+ у якості первинної ФС та
кілька інших як допоміжних.
На додачу всі ці (та інші) ОС підтримують файлові
системи змінних носіїв – FAT12 для дискет, ISO 9660 та UDF (Universal Disk
Format) для компакт-дисків та DVD відповідно. Windows Vista та Лінукс з ядром
версії 2.6 підтримують розширення UDF котрі дозволяють перезаписувати вміст ДВД
як у звичайних дискетах.
Класифікація
файлових систем
За призначенням файлові системи можна
класифікувати за наступними категоріями:
ü Для носіїв з довільним доступом (наприклад, твердий диск):
FAT32, HPFS, ext2 і ін. Останнім часом поширилися журнальовані файлові системи,
такі як ext3, Reiserfs, JFS, NTFS, XFS.
ü Для носіїв з послідовним доступом (наприклад, магнітні стрічки): QIC.
ü Для оптичних
носіїв – CD і DVD: ISO 9660, HFS, UDF.
ü Віртуальні
файлові системи: AEFS і ін.
ü Мережні файлові
системи: NFS, SMBFS, SSHFS, Gmailfs.
Приклади
файлових систем
ü FAT 16.
ü FAT 32.
ü NTFS.
ü Ext2.
ü Ext3.
ü Ext4.
ü ZFS.
ü ISO 9660 (також відома як CDFS - CD
File System).
NTFS (від англ. New Technology File System – «файлова
система нової технології») – стандартна файлова система для сімейства
операційних систем Microsoft Windows NT.
NTFS замінила файлову систему FAT, яка
використовувалася в MS-DOS і попередніх до Windows NT версіях Microsoft
Windows. NTFS підтримує систему метаданих і використовує спеціалізовані
структури даних для зберігання інформації про файли для поліпшення продуктивності,
надійності і ефективності використання дискового простору. NTFS має вбудовані
можливості розмежовувати доступ до даних для різних користувачів і груп
користувачів, а також призначати квоти (обмеження на максимальний обсяг
дискового простору, займаний тими чи іншими користувачами). NTFS використовує
систему журналювання для підвищення надійності файлової системи.
Розрізняють декілька версій NTFS: v1.2
використовується в Windows NT 3.51 і Windows NT 4.0, v3.0 поставляється з
Windows 2000, v3.1 – з Windows XP і Windows Server 2003. Іноді останні версії
позначають як v4.0, v5.0 і v5.1 відповідно до версій Windows NT, з якими вони
поставляються.
Файлова система для встановлення Windows Server
обирається за такими критеріями:
ü мета, для якої пропонується використовувати комп’ютер;
ü апаратна
платформа;
ü кількість
жорстких дисків та їх об’єм;
ü вимоги до
безпеки;
ü програмне
забезпечення, яке використовується в системі.
Розділом є частина базового диска, яка функціонує як
логічна автономна одиниця.
Основний розділ
(primary partition) зарезервований
для використання операційною системою. Кожен фізичний диск може мати до
чотирьох основних розділів (або до трьох, якщо створено додатковий розділ).
Додатковий
розділ (extended partition) створюється з
використанням вільного місця на диску, що залишилося, і може бути поділений на
логічні диски. На кожному фізичному диску може бути лише один додатковий
розділ.
Базові диски підтримуються MS-DOS і будь-якими
системами Windows, відповідно лише їх можна використовувати в конфігураціях з
множинним завантаженням.
Системи Windows XP і Windows Server 2003 не
підтримують створені в Windows NT 4.0 багатодискові базові конфігурації: набори
томів, зеркальні і почергові набори, а також почергові набори з парністю. В цих
системах (на дисках з MBR) з базовими дисками можливі наступні операції:
ü створення
основних розділів і додаткового розділу (4 основних або 3 основних і одного
додаткового на кожному диску);
ü створення
логічних дисків (в додатковому розділі);
ü збільшення базового тому за допомогою команди DiskPart.exe.
Базовий диск в будь-який момент можна перетворити
в динамічний без втрати інформації. Зворотна процедура вимагає попередньої
архівації даних на всіх дисках, оскільки вся інформація на диску при цьому
втрачається.
Динамічний диск поділяється не на розділи, а на
томи. Том складається з одного або декількох фізичних дисків в одній з
наступних конфігурацій:
ü простий том;
ü почерговий том;
ü складений том;
ü том RAID-5;
ü дзеркальний том.
Відмовостійкі томи – дзеркальні і томи RAID-5 –
підтримуються лише на серверних платформах (Windows 200х Server)! Але системи
Windows 2000 Professional, Windows XP і Windows 7 можна використовувати для
віддаленого адміністрування таких томів.
Динамічні диски недоступні для комп’ютерів під
керуванням MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows ME, Windows NT 4.0 і Windows
Server 200х Home Edition.
Динамічні диски не підтримуються на портативних
комп’ютерах, з’ємних (removable) та переносних (detachable) дисках (під’єднаних
до шин USB або IEEE 1394 (FireWire).
Вільне місце – це невикористовувана і невідформатована частина
жорсткого диска, яка може бути задіяна під час створення томів.
Системний том містить файли, які жорстко
прив’язані до пристроїв (Ntldr, Boot.ini, Ntdetect.com), необхідні для
завантаження системи.
Завантажуючий том містить файли операційної
системи Windows Server 200х, які містяться в папках %SystemRoot% та
%SystemRoot%\system32.
Том – це логічна одиниця збереження, яка створена
з вільного (unallocated) місця на одному або декількох дисках. Том може бути
відформатований засобами файлової системи з присвоєнням йому імені (літери) або
змонтований як папка існуючого тому. На динамічних дисках зазвичай
використовується NTFS, але з допомогою команди Format том можна відформатувати
під FAT 16 або FAT32.