Сравнение файловых систем

Если используется технология экстренного исправления, то при обнаружении поврежденного сектора данные переносятся в другой сектор, а исходный помечается как дефектный. Эти действия выполняются открыто для любого приложения, которое выполняет дисковые операции ввода/вывода (то есть на работе приложения проблемы с жестким диском не сказываются). Сообщения об ошибке, которые появляются при обнаружении поврежденного сектора (например, «FAT "Abort, Retry, or Fail?"»),в файловой системе, поддерживающей экстренные исправления, отсутствуют.

Преимущества файловой системы HPFS

HPFS – оптимальный вариант файловой системы для использования с дисками размером 200–400 МБ.

Недостатки файловой системы HPFS

Дополнительные накладные расходы, связанные с использованием HPFS, снижают эффективность ее применения на дисках размером меньше 200 МБ. Кроме того, производительность также снижается при использовании дисков размером больше 400 МБ. При использовании HPFS под Windows NT нельзя установить параметры безопасности.

    Файловая система HPFS поддерживается только операционной системой Windows

NT версий 3.1, 3.5 и 3.51. Нельзя получить доступ к разделу HPFS с помощью Windows NT 4.0.

2.3.  Файловая система NTFS

С точки зрения пользователя файловая система NTFS организует файлы по каталогам и сортирует их так же, как и HPFS. Однако в отличие от FAT и HPFS на диске нет специальных объектов и отсутствует зависимость от особенностей установленного оборудования (например, сектор размером 512 байт). Кроме того, на диске отсутствуют специальные хранилища данных (таблицы FAT и суперблоки HPFS).

Для обеспечения надежности файловой системы NTFS особое внимание было уделено трем основным вопросам: способности к восстановлению, устранению неустранимых ошибок одного сектора и экстренному исправлению.

Для обеспечения способности к восстановлению NTFS отслеживает все транзакции в отношении файловой системы. Выполнение команды CHKDSK в файловой системе FAT или HPFS служит для проверки последовательности указателей в пределах каталога, размещения и таблицы файлов. Файловая система NTFS хранит журнал операций с этими компонентами. Таким образом, для восстановления связности системы необходимо с помощью команды CHKDSK выполнить «откат» транзакций до последней точки фиксации.

При использовании FAT или HPFS сбой сектора, в котором хранится один из специальных объектов файловой системы, приводит к возникновению неустранимой ошибки одного сектора. В NTFS эта проблема решается двумя способами. Во-первых, специальные объекты не используются, а все имеющиеся на диске объекты отслеживаются и защищаются. Во-вторых, существует несколько копий (число зависит от размера тома) основной таблицы файлов.
          Подобно версиям HPFS для OS/2, NTFS поддерживает экстренное исправление.

Основное предназначение конфигурации операционной системы Windows NT на любом уровне является обеспечение платформы, которую можно использовать в качестве модуля при построении других систем, и NTFS не является исключением. Эта файловая система представляет собой гибкую платформу с широкими функциональными возможностями, которую могут использовать другие файловые системы.

Кроме того, в NTFS полностью реализована модель безопасности Windows NT и поддержка нескольких потоков данных. Файл данных перестал быть отдельным

потоком данных. Кроме того, пользователи могут добавлять собственные атрибуты файлов.

Устранение ограничений

Во-первых, в NTFS значительно – до 2^64 байт (16 экзабайт или 18 446 744 073 709 551 616 байт) – увеличен допустимый раздел файлов и томов. В NTFS для решения проблемы фиксированного размера сектора снова применена концепция кластеров, ранее использованная в файловой системе FAT. Это было сделано для улучшения аппаратной независимости операционной системы Windows NT при ее использовании с жесткими дисками, изготовленными по другой технологии.

Размер кластера определяется кратным числом единичных блоков жесткого диска. Кроме того, для задания имен файлов используется кодировка Юникод и наряду с длинными именами обеспечена поддержка формата 8.3.

Преимущества файловой системы NTFS

NTFS лучше всего подходит для использования с томами размером более 400 МБ. С увеличением размера тома производительность файловой системы NTFS не падает, как у FAT. Благодаря способности к восстановлению в NTFS отсутствует необходимость использования каких-либо программ восстановления диска.

Недостатки файловой системы NTFS

Из-за дополнительного расхода дискового пространства файловую систему NTFS не рекомендуется использовать с томами размером менее 400 МБ. Такой расход объясняется необходимостью хранения системных файлов NTFS (в разделе размером 100 МБ для этого требуется около 4 МБ).

В настоящее время NTFS не имеет встроенного шифрования файлов. Следовательно, можно загрузить MS-DOS (или другую операционную систему) и воспользоваться низкоуровневой программой редактирования диска для просмотра хранящихся в томе NTFS данных. С помощью файловой системы NTFS нельзя форматировать дискеты. Windows NT форматирует дискеты с помощью FAT, так как объем служебной информации, необходимой для функционирования NTFS, не помещается на дискете.

В именах могут быть использованы любые символы за исключением указанных ниже.

? " / \ < > * | :

В настоящее время из командной строки можно задать имя файла длиной не более 253 символов.

2.4. EXT 2 (The Second Extended File System)

Ext2 - файловая система, создаваемая в Linux по умолчанию.

В результате ее создания раздел дискового накопителя будет состоять из множества областей, - групп блоков, которые, в свою очередь, подразделяются на меньшие области.

Индексный дескриптор - это указатель на файл, в котором содержится информация относящаяся к файлу: владелец, права доступа, дата последнего изменения. Каждому файлу соответствует один индексный дескриптор. Количество индексных дескрипторов постоянно и задается во время создания файловой системы (по умолчанию на каждые 4096 байт - один дескриптор).

Суперблок - в суперблоке храниться информация обо всей файловой системе. Суперблок есть в каждой группе блоков, он является всего лишь резервной копией суперблока из первой группы блоков.

Дескриптор группы - здесь хранится информация о каждой группе блоков. Здесь также находятся указатели на таблицу индексных дескрипторов.

Битовая карта блоков - массив битов, указывающих на использованные блоки. Таблица индексных дескрипторов - таблица реально выделенных для данной группы блоков индексных дескрипторов. Блоки данных – блоки, в которых непосредственно находятся данные.

2.5. Ext3

Как видно из названия, Third Extended File System является наследником ext2. Она совместима с последней, но была улучшена за счет добавления журналирования.

Одним из главных недостатков «традиционных» файловых систем типа ext2 является их низкая устойчивость к внезапным падениям системы (отключение электричества

или сбой программного обеспечения). Вообще говоря, при дальнейшей перезагрузке системы такие виды событий приводят к очень долгой проверке структуры файловой системы и попыткам исправить ошибки, что иногда приводит к еще большим повреждениям. Это разрушение могло бы привести к частичной или полной потере хранимых данных.

Журналирование отвечает за решение этой проблемы. Для упрощения давайте будем

говорить, что мы записываем действия (например, сохранение файла) до того, как они происходят на самом деле. Мы могли бы сравнить такой образ действий с тем, что

ведет капитан корабля, который использует бортовой журнал для записи ежедневных событий. В результате мы получаем всегда согласованную файловую систему. А если возникают проблемы, проверка и окончательное восстановление выполняются очень быстро. Следовательно, время, потраченное на проверку файловой системы, пропорционально ее фактическому использованию и не связано с ее размером.

Таким образом, ext3 предлагает технологию журналирируемой файловой системы с сохранением структуры ext2, обеспечивая при этом отличную совместимость. Это значительно упрощает переход с ext2 на ext3 и обратно.

2.6. ReiserFS

В отличие от ext3 reiserfs была написана с нуля. Это журналируемая файловая система наподобие ext3, но её внутренняя структура радикально отличается, т.к. в ней используются идеи двоичного дерева, навеянные программным обеспечением для баз данных, а также применяется переменный размер блока, что делает её оптимальной для работы с несколькими (тысячами или сотнями тысяч) небольших файлов. Она также хорошо ведёт себя при работе с большими файлами, что позволяет использовать её для разнообразных целей.

2.7. JFS

JFS - это журналируемая файловая система, разработанная и используемая в IBM. Изначально она была собственнической и закрытой, но потом корпорация IBM решила открыть к ней доступ движению за свободное программное обеспечение. Ее

внутренняя структура близка к структуре reiserfs.

2.8. XFS

XFS - это журналируемая файловая система, разработанная в SGI, и также используемая в операционной системе Irix. Изначально она была собственнической и закрытой, но потом в SGI также решили открыть к ней доступ для движения за свободное программное обеспечение. Ее внутренняя структура имеет много разнообразных возможностей, таких как поддержка пропускной способности реального времени, экстенты (непрерывные области с прямым доступом,

резервируемые для определенного набора данных) и кластерные файловые системы (но не в свободной версии).             

Выводы.

1.      Подробно рассмотрели все виды файловых систем

2.      Дали определение таким понятиям как индексный дескриптор, битовая карта блоков

3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФАЙЛОВЫХ СИСТЕМ

3.1. Сравнительная характеристика FAT 32 и NTFS.

Достоинства NTFS:

Быстрая скорость доступа к файлам малого размера;

Размер дискового пространства на сегодняшний день практически не ограничен;

Фрагментация файлов не влияет на саму файловую систему;

Высокая надежность сохранения данных и собственно самой файловой структуры;

Высокая производительность при работе с файлами большого размера;

Недостатки NTFS:

Более высокие требования к объему оперативной памяти по сравнению с FAT 32;

Работа с каталогами средних размеров затруднена из-за их фрагментации;

Более низкая скорость работы по сравнению с FAT 32;

Достоинства FAT 32:

Высокая скорость работы;

Низкое требование к объему оперативной памяти;

Эффективная работа с файлами средних и малых размеров;

Более низкий износ дисков, вследствие меньшего количества передвижений головок чтения/записи.

Недостатки FAT 32:

Низкая защита от сбоев системы;

Не эффективная работа с файлами больших размеров;

Ограничение по максимальному объему раздела и файла;

Снижение быстродействия при фрагментации;

Снижение быстродействия при работе с каталогами;

3.2 Различия между файловыми системами

Таблица 3.1. Характеристики файловой системы