Фиксированные компонентыСистемная часть состоит из 3х частей: 1) загрузочный блок (15 секторов) содержит метку диска и код начальной загрузки системы; 2) суперблок (1 сектор) хранит размер раздела, указатель на корневой каталог, счетчик элементов каталога, дата последней проверки и исправления раздела специальной программой CheckDisk, дату последней дефрагментации, список дефектных секторов; 3) запасной блок (1 сектор) содержит указатель на список секторов, который можно использовать для «горячего» исправления ошибок, указатель на резерв свободных секторов на диске, которыми можно пользоваться при управлении каталогами.
26) F-узел.Его состав и назначение в HPFS F-узел создается для каждого файла и каждого каталога. Располагается в секторе, предшествующему первому сектору файла (каталога). Содержит указатель на начало файла и место его расположения в полосе, первые 15 символов имени, длину имени файла (максимальная длина 254 символа), время последнего доступа и последней записи в файл. Информация о местоположении файла на диске в F-узле описывается с помощью экстентов. Экстент – пара чисел, в которой первое указывает номер сектора, с которого начинается участок файла, а второе – сколько смежных секторов составляет участок. В общем случае F-узел позволяет хранить явным образом до 8ми экстентов. Если число экстентов более 8ми, то в F-узле хранится указатель на сектор, хранящий перечень экстентов. Однако реально число экстентов не превышает 3. HPFS, обнаруживая, что файл описан более чем 3мя экстентами, пытается переписать его в новое место, чтобы он располагался единым куском (описывался 1 – 2мя экстентами). Данный процесс скрыт от пользователя. 27) Особенности хранения файлов и каталогов в HPFS высокопроизводительная файловая система (HPFS) делит жесткий диск на системную часть и область данных. Область данных делится на полосы по 8 Мб. Каждой полосе ставится в соответствие карта полосы (битовая карта) по 2 Кб. Для нечетных полос битовая карта располагается слева от полосы, для четных – справа. Битовая карта указывает, какие участки полосы заняты, какие – свободны. Единицей измерения является сектор (512 байт). В HPFS главным является стремление уменьшить дефрагментацию. Поэтому при записи на диск (создании) файла или каталога для него выбирается полоса, в которой он может полностью поместиться. В случае если одновременно записывается несколько файлов, они записываются в разные полосы. Если такой возможности нет, они записываются в одну полосу с разных концов. 28) Ленивая запись в HPFS Технология «ленивая запись» представляет собой кэширование данных с обратной записью, т. е. данные записываются в кэш, после чего приложению сообщается, что данные занесены на диск. Перенос из кэша на диск файловая система осуществляет самостоятельно, в момент наименьшей загруженности. При этом возможна ситуация, когда 1 из секторов полосы, предназначенной для записи, оказывается дефектным. Отменить операцию записи невозможно, так как формально она уже прошла. В этом случае HPFS задействует запасные блоки, информация о которых лежит в 17м секторе системной части. Впоследствии HPFS переносит информацию файла в другую часть полосы, не содержащую дефектных секторов, а дефектный сектор заносится в таблицу дефектных секторов. При обнаружении дефектного блока HPFS активизирует специальный бит «грязный флаг». При перезапуске системы HPFS проверяет его значение, и если он равен 1, автоматически запускается CheckDisk. HPFS является первой монтируемой файловой системой для IBM PC.
29) Отказоустойчивость в HPFS HPFS обладает повышенной отказоустойчивостью по сравнению с FAT. Если на диске с FAT оказалась стертой таблица распределения файлов, то, скорее всего, окажутся потерянными все данные, которые находятся вне корневого каталога. В системе HPFS вместо таблицы размещения файлов применяется битовый массив, который содержит флаг, помечающий используемые секторы. Если область битового массива будет разрушена, пользователь этого не заметит, даже если это случится во время работы системы. F-узел файла также содержит информацию о размещении каждого файла. Поэтому область битового массива может быть восстановлена после поиска этой информации в F-узлах. Пользователь не увидит даже предупреждения, так как поиск выполняется автоматически. Этот процесс может быть запущен и с помощью утилиты CHKDSK, которая сравнивает битовый массив с информацией для файла о принадлежащих ему секторах. Если при чтении битового массива обнаруживается ошибка, то создается новый битовый массив. В HPFS в случае потери каталога у каждого файла из этого каталога теряется лишь дата последней операции записи в файл и иных изменений, дата создания и длинное имя файла, так как элемент каталога – это всего лишь указатель на F-узел. Утилиты восстановления могут впоследствии найти в F-узле сведения о том или ином файле. Эта избыточность, обеспечиваемая каталогом и F-узлами, значительно увеличивает шансы на восстановление данных.
30) Бинарные древовидные структуры данных и их использование в HPFS. HPFS использует для хранения элементов каталогов структуру данных, называемую В-деревом. Каждый элемент каталога начинается с числа, представляющего длину элемента (она изменяется в зависимости от длины имени файла). Затем следуют время и дата создания файла, его размер и атрибуты, а также указатель на F-узел файла. Созданное как структура для более быстрого обнаружения данных по сравнению с методом последовательного перебора, бинарное дерево состоит из ветвей, каждая из которых предоставляет выбор одного из двух возможных продолжений. Короткое дерево территориальных телефонных кодов может выглядеть так, как показано на рисунке (п. а). Пусть выполняется поиск, например, кода 513. Вначале анализируется код в вершине дерева, поскольку 513 больше 212, то дальнейший поиск осуществляется по правой ветви. Так как 513 больше 407, то вновь поиск идет по правой ветви, где и находится нужный элемент данных. Для того чтобы найти данные с помощью этого метода, потребовалось выполнить только два сравнения, в то время как для последовательного перебора могло бы потребоваться пять сравнений. Эффективность бинарных деревьев зависит от последовательности, в которой в них добавляются новые элементы данных. Если, например, добавить код 617, то он будет следовать за кодом 513, а если добавить еще один код 714, то он последует за кодом 617. Поэтому, если элементы добавляются в порядке возрастания, то результирующее дерево становится все более похожим на последовательную структуру (рис. 9.4,б).
Структура В-дерева была разработана в целях предотвращения этой проблемы. Методы управления В-деревьями обеспечивают сбалансированность дерева. Структуру на рисунке 9.4 (б) лучше реорганизовать так, чтобы она приняла вид, показанный на рисунке 9.4 (в). Это делает дерево более эффективным, но приводит к дополнительным затратам, так как его балансировка выполняется всякий раз при добавлении или удалении элемента, либо при изменении значения элемента. Возвращаясь к методу описания физической структуры файла, основанному на экстентах, следует учесть, что многие современные контроллеры дисков могут читать за одно обращение сразу несколько секторов. Применяемая в HPFS схема значительно повышает шансы использовать эту возможность, при этом происходит еще большее уменьшение числа требуемых операций взаимодействия между программой, файловой системой, драйвером дискового устройства и физическим диском
31) – 32) - 33)Основы организации NTFS Понятия и термины NTFS ЛОГИЧЕСКИЙ НОМЕР КЛАСТЕРА, ВИРТ НОМЕР КЛАСТЕРА 1. Том – соответствует логическому разделу и форматируется когда диск или его часть форматируется для NTFS. Возможно создание тома, занимающего несколько дисков или областей разных дисков. 2. Логический кластер – элементарная часть тома. 3. Логический номер кластера – порядковый номер кластера на томе. (LCN) 4. Кластерный множитель – число секторов в кластере. Число, кратное степени числа два, определяющее сколько секторов собираются в кластер. 5. Виртуальный номер кластера – номер кластера в файле, исчисление начинается с нуля. (VCN) 6. Отрезок (пробег) (run) – непрерывная часть файла на диске, состоящая из нескольких кластеров. Структура: номер начального сектора на диске, номер виртуального номера кластера, длина пробега (1000,0,3 или 1800,1,2) 7. Главная файловая таблица (MFT) – основа тома NTFS. Она содержит, по крайней мере, по одной записи для каждого файла, и сама рассматривается как файл. Каждая запись MFT имеет фиксированную длину, зависящую от объема тома. Длина может изменяться как: 1, 2, 4 КБ. На практике обычно используется запись в 2КБ. Каждый файл тома идентифицируется номером файла, который в свою очередь определяется позицией записи о файле в главной файловой странице. 8. Файл в NTFS – набор атрибутов, при этом имя файлов и данные рассматриваются как один из атрибутов. Атрибуты в NTFS делят на системные и пользовательские атрибуты. Набор системных атрибутов определяется при форматировании тома под NTFS. Системные атрибуты имеют фиксированные имена, коды их типа и определенный формат. Пользовательские атрибуты задаются исключительно пользователем и не должны совпадать с системными атрибутами. Атрибуты файла упорядочены по убыванию кода атрибута. Часть атрибутов всегда должна присутствовать в главном хранилище информации о файлах, часть атрибутов может отсутствовать. Постоянно присутствующие атрибуты называются резидентными атрибутами, и сортировка осуществляется только по ним.
Набор системных атрибутов: · Содержит список атрибутов, из которых состоит файл. Используется крайне редко, в том случае, когда список атрибутов явно не вмещается в одну запись главной файловой таблицы (MFT). Тогда перечень атрибутов переписывается в область данных в этот атрибут, а в запись MFT помещается адрес списка атрибутов на диске. · Имя файла. Содержит длинное имя файла в формате Unicode. · MS-DOS имя файла. Содержит имя файла по формату 8.3. При этом, если нельзя отобразить какой-либо символ длинного имени, то вместо него ставится знак вопроса. · Дескриптор безопасности. Этот атрибут содержит список прав доступа к файлу и поле аудита, т.е. перечень операций над файлом, попытку выполнения которых нужно регистрировать. · Версия тома. Этот атрибут устанавливается только для системных томов и для системных файлов этих томов. В обычных прикладных файлах этот атрибут не используется никогда. · Имя тома. Или метка тома. · Системный атрибут файла. Содержит обычные данные файла. · Битовая карта MFS. Этот атрибут содержит карту использования блоков на томе. · Корень индекса. Корень бинарного дерева, используемого для поиска файлов в каталоге.(IR – index root) · Размещение индекса.(IA – index allocation) Нерезидентная часть списка бинарного дерева. · Стандартная информация. Чаще всего в этом списке хранятся стандартные атрибуты MS-DOS.
33) – Главная файловая таблица (MFT), состав и назначение MFT хранит данные обо всех файлах (объектах) операционной системы. Она состоит из отдельных записей, размер которых составляет от 1 до 4 Кб. Структура записи не зависит от типа описываемого объекта. Записи MFT содержит 4 части:
1)SI – стандартная информация. Здесь сохраняются так называемые DOS-атрибуты и перечень атрибутов, образующих запись MFT. 2)FN – имя файла. Задается в Unicode, теоретически не имеет ограничений на длину имени файла, практически ограничено 256-ю символами. 3)SD (Security Descriptor) – дескриптор безопасности. Это поле определяет, кто владелец файла и права доступа других пользователей к файлу 4)DATA – данные (2 Кбайт). Структура MFT Первые 16 записей являются системными (файлами метаданных). Все остальные записи, начиная с 17й, описывают пользовательские данные. Запись 0 - главная таблица файлов содержит полный список файлов тома. Запись 1 – частичная копия MFT, хранит первые три записи. Запись 2 – журнал транзакций. Запись 3 –содержит имя тома и др информацию о томе (метка тома) Запись 4 – таблица определений атрибутов, хранит табл кодов, имен и описаний атрибутов Запись 5 –индекс корневого каталога. Запись 6 – битовая картакластеров, хран разметку используемого кластером тома. Запись 7 – файл начальной загрузки. Запись 8 – файл плохих кластеров. Запись 9 – таблица квот, описание квот на использование дискового пространства для каждого пользователя. Запись 10 – табл преобразований регистра символов, преобразов символов юникода в допустимые. Запись 11-15 – зарезервированы 35) Файловая запись MFT для каталога. Понятия «индекс каталога» и «корень индекса». Каталоги в NTFS могут быть обычными и большими. Обычным называется каталог, перечень файлов которого можно записать в DATA. NTFS поддерживает древовидную структуру каталогов и лексографическую нумерацию. Для больших каталогов DATA разбивается на 2 части – «корень индекса» и «размещение индекса». Корень индекса – это перечень файлов, каждый из которых ограничивает справа отдельную ветвь дерева каталогов. Размещение индекса с помощью пробегов указывает, где хранится перечень файлов (ветки f1…f5, f6…f8, f10…f15).
|
