SYSTEMY PLIKÓW

SYSTEMY PLIKÓW
w systemach WINDOWS
Opracowanie: Marta Kramek
SYSTEM PLIKÓW
• System plików to jeden z fundamentów systemu operacyjnego.
• System plików odpowiada za sposób nazywania, przechowywania i
organizowania danych na nośnikach pamięci masowych.
• Wybór systemu plików ma wpływ na wydajność oraz bezpieczeństwie
operacji wejścia-wyjścia.
• Każdy system operacyjny obsługuje co najmniej jeden system plików.
• Za współpracę SO z systemem plików odpowiada jądro.
MARTA KRAMEK
2
DEFINICJE
•
Plik – ciąg informacji o skończonej długości , które dla systemu operacyjnego
stanowią całość.
•
Katalog jest plikiem zawierającym odwołania do innych plików i katalogów.
•
Sektor – najmniejsza jednostka adresowalna (tzn, tka, która może otrzymać adres
umożliwiający odwołanie się do niej) jednostka zapisu danych na nośnikach pamięci.
Sektor ma wielkość 29 = 512 bajtów.
•
Klaster - – najmniejsza ilość miejsca na dysku, która może być zaadresowana przez
system i przeznaczona do przechowywania pliku. Każdy klaster może składać się od
1 do kilku sektorów sąsiadujących ze sobą. Wielkość klastra jest wielokrotnością
sektora - 512 B. Typowe rozmiary klastra to
512 B, 4 KB, 16 KB, 32 KB, 64 KB.
MARTA KRAMEK
3
DYSKI I WOLUMINY PODSTAWOWE
•
Dysk podstawowy jest to dysk fizyczny, który może zawierać:
• partycje podstawowe,
• partycje rozszerzone (podzielone na dyski logiczne)
•
Na jednym dysku podstawowym można utworzyć co najwyżej:
• 4 partycje podstawowe lub
• 3 partycje podstawowe i 1 rozszerzoną, na której może znaleźć się nieograniczona liczba
dysków logicznych.
•
Partycje i dyski logiczne na dyskach podstawowych nazywamy woluminami podstawowymi (C:,
D:)
•
Do istniejących partycji podstawowych i dysków logicznych można dodać więcej miejsca,
rozszerzając je na sąsiadujący, ciągły, nieprzydzielony obszar na tym samym dysku.
Dysk logiczny można rozszerzyć o wolne miejsce partycji rozszerzonej, na której się znajduje,
pod warunkiem, że za partycją znajduje się nieprzydzielony obszar.
MARTA KRAMEK
4
SYSTEMY PLIKÓW
Przed sformatowaniem dysku należy wybrać system plików jaki będzie zarządzał danymi
na woluminie.
Systemy operacyjne Windows obsługują systemy plików: NTFS, FAT16 i FAT32, exFAT.
Wybór systemu plików zależy m. in. od:
1.
Rozmiaru woluminu (FAT16 obsługuje dyski do 2 GB, FAT32 obsługuje dyski do 32
GB)
2.
Rozmiaru klastra - najmniejszej jednostki alokacji plików (512 b - 4KB) duży klaster
może prowadzić do marnowania przestrzeni dyskowej.
Standardowo w NTFS rozmiar klastra wynosi 4 KB = 8 sektorów.
Jeżeli nie określimy wielkości klastera system sam dobiera odpowiedni rozmiar w
zależności od rozmiaru woluminu
3.
Funkcjonalności wybranego systemu
Zalecanym systemem plików w przypadku systemów Windows XP jest system NTFS.
MARTA KRAMEK
5
SYSTEM FAT (ANG. FILE ALLOCATION TABLE)
System FAT - cechują następujące elementy:
•
Obsługa małych woluminów o wielkości do 2 GB (FAT16) lub 32 GB(FAT32).
•
Nazewnictwo plików — nazwa pliku kropka rozszerzenie (8+3znaki). Duże i małe litery nie są
rozróżniane.
•
Pliki mogą posiadać tylko podstawowe atrybuty:
•
R — plik tylko do odczytu, A — plik archiwalny,
•
S — plik systemowy, H - plik ukryty.
•
Nie przechowuje informacji o zabezpieczeniach, każdy użytkownik ma dostęp do wszystkich
plików i folderów.
•
Prowadzi do defragmentacji plików nie radząc sobie z zarządzaniem klastrami; wyszukując wolne
miejsce przydziela następny wolny klaster, co oznacza, ze plik może być podzielony na wiele
klastrów i rozrzucony po całym dysku.
MARTA KRAMEK
6
SYSTEM FAT (ANG. FILE ALLOCATION TABLE)
Cechy systemu plików FAT16 oraz FAT32:
•
•
Wielkość klastra (od 512 B do 32 kB) jest zależna od wielkości partycji dysku rośnie wraz
z jej wielkością.
Przy dużej liczbie małych plików (mniejszych od wielkości klastra) tracimy dużo miejsca
na dysku.
•
Podczas formatowania dysku zakładany jest folder główny oraz tablica FAT i jej
kopia.
•
Tablica FAT (File Allocation Table) - przechowuje informacje o położeniu plików na
dysku (informacje o położeniu pierwszego klastra a jeżeli plik nie był on zapisany w
obszarze ciągłym to informacje o każdym klasterze pliku).
•
System plików FAT16 umożliwia instalację systemów: DOS, Windows 3.11, Windows 95
oraz 98.
•
System FAT32 obsługuje systemy operacyjne Windows OSR2, Windows 98, Windows
2000, Windows XP.
MARTA KRAMEK
7
SYSTEM NTFS
System NTFS – charakteryzuje się:
•
Możliwość tworzenia partycji o maksymalnej wielkości 256 TB • , z klastrem o maksymalnej
wielkości 64 kB.
•
Maksymalny rozmiar pliku to 16 TB.
•
Nazwa pliku, tak jak w FAT32X, może składać się z 255 dozwolonych znaków.
Niedozwolone znaki to: / \ : * ? " < > |.
•
Podstawowe atrybuty plików to:
R - plik tylko do odczytu, A - plik archiwalny,
S - plik systemowy,
H - plik ukryty.
•
Przechowuje informacje o prawach dostępu do plików i folderów poszczególnych
użytkowników
•
Może automatycznie przywracać pliki po niektórych błędach związanych z działaniem
dysku, czego nie potrafił system FAT32.
MARTA KRAMEK
8
SYSTEM NTFS - FUNKCJONALNOŚCI
System NTFS – dodatkowe funkcje:
•
szyfrowanie - system szyfrowania plików (EFS - Encrypting File System) to najwyższy stopnień plików
ochrony dostępny w systemie Windows.
•
kompresja - upakowanie danych na bieżąco. Niestety funkcje szyfrowania i kompresji zmniejszają
szybkość odczytu/zapisu
•
przydziały – możliwość przydziałów dysku dla poszczególnych użytkowników,
•
zarządzanie plikami rozrzedzonymi (sparse files ) - duże pliki zajmują tylko tyle miejsca ile zajmuje
ich obszar danych niezerowych
•
w NTFS wewnętrzne mechanizmy zapobiega rozpraszaniu plików - nadmiernej defragmentacji
danych
•
niezawodność NTFS - mechanizm księgowania zapisanie zmian (plik dziennika) lub wycofanie w
przypadku przerwania operacji. Odporność NTFS na uszkodzenie kluczowych sektorów. Najbardziej
istotne dane systemu plików są dublowane.
•
Informacje o plikach i folderach umieszczane są w tablicy MFT (Master File Table) - MFT zajmuje 1/8
całego dysku, duże pliki (> 1500 B) umieszczone są w oddzielnym obszarze. MFT wykorzystuje
strukturę B-drzewa do organizacji plików.
MARTA KRAMEK
9
SYSTEM EXFAT
•
exFAT (Extended File Allocation Table, znany również jako FAT64) jest systemem plików
stworzonym przez Microsoft na potrzeby nośników zewnętrznych (np.: pamięci flash, dyski SSD,
zewnętrzne dyski magnetyczne).
•
Został zawarty w następujących systemach : Windows Vista z dodatkiem Service Pack 1,
Windows 7, Windows 10,Windows Server 2008, .
•
System exFAT może być używany wszędzie tam, gdzie system plików NTFS nie jest najlepszym
rozwiązaniem, na przykład ze względu na dużą nadmiarowość struktury danych i zaawansowany
systemem zarządzania prawami dostępu i własności.
Unowocześnienia względem systemu plików FAT32:
•
Limit wielkości pliku wynosi 264 bajtów (16 Eksabajtów), dla FAT32 wynosił 232 bajtów (4 GB)
•
Rozmiar klastra zwiększono do 2255 bajtów (współczesne implementacje mają limit 32MB)
•
Udoskonalono wydajność przy kopiowaniu/usuwaniu plików dzięki wprowadzeniu funkcji "free
space bitmap"
•
Nieograniczona liczba plików w pojedynczym katalogu
MARTA KRAMEK
10
PORÓWNANIE SYSTEMÓW FAT I NTFS
system plików
FAT16
FAT32
NTFS
Obsługa systemów
operacyjnych
DOS,
Win3.11,
Win95
Win98
wszystkie poza
Win NT4 i Vista
Win 2000, Win XP,
Vista, Win 7, Win10
Max. liczba plików w folderze
głównym / podfolderze
512 / 1000
bez ograniczeń
bez ograniczeń
Maksymalny rozmiar woluminu 2 GB
32 GB
256 TB
Maksymalny rozmiar pliku
2 GB
4 GB
16 TB
Maksymalny rozmiar klastra
512B – 32kB
512 B - 32 KB
512 B - 64 KB
Maksymalna długość nazwy
(w znakach)
8
8
255 (FAT32X)
255
MARTA KRAMEK
11
SYSTEMY PLIKÓW EXT2, EXT3 W LINUX
Cechy systemu plików Ext2 (ang. Second Extended File System):
•
Zarządza prawami dostępu do plików i folderów przez użytkowników.
•
Cechuje się wysoką wydajnością ze względu na mechanizm przeciwdziałania fragmentacji
plików.
•
Jest stabilnym systemem plików i udostępnia dobre narzędzia związane z naprawą w
przypadku awarii.
•
Maksymalny rozmiar partycji to 16 TB, a pojedynczego pliku — 2 GB. Maksymalna
•
długość nazwy pliku — 255 znaków.
Ext3 ma wszystkie cechy Ext2 jest wzbogacony o mechanizm księgowania — dokładnego zapisu
zmian na dysku, który umożliwia szybsze przywrócenie spójności systemu plików.
Jednym z głównych problemów ext2 był czas, jaki należało poświęcić na proces sprawdzania
spójności systemu plików.
•
system plików ext3 różni się od ext2 brakiem możliwości odzyskania skasowanych plików
MARTA KRAMEK
12
SYSTEM PLIKÓW EXT4 W LINUX
•
Ext4 (ang. Fourth Extended File System) - cechą wyróżniającą system plików ext4 jest
sposób zapisu pliku na dysku.
•
Autorzy ext4 wprowadzili pojęcie ekstentów (ang. extents) — mechanizmu przydzielania
miejsca dla tworzonych danych. Ekstent to ciągły fragment dysku, a dane w nim zawarte
należą do jednego pliku. Metoda ta grupuje bloki położone fizycznie Łączenie obszarów
daje zysk wydajności i pozwala zmniejszyć fragmentację danych.
•
Pliki mogą mieć rozmiary do 16 terabajtów.
•
Dyski — pojemność do 1 eksabajta (260 bajtów).
•
Katalogi mogą mieć nieograniczoną liczbę podkatalogów.
•
Natomiast dla dużej liczby małych plików został zaprojektowany i zaimplementowany
przez firmę Namesys kierowaną przez Hansa Reisera system plików ReiserFS.
MARTA KRAMEK
13
NARZĘDZIA OBSŁUGI DYSKÓW
•
Narzędzie  Zarządzanie dyskami (w Zarządzanie komputerem \ Magazyn)
•
Alternatywnie inne programy, np. Partition Magic
•
Defragmentacja dysków
•
Oczyszczanie dysków
•
Kompresja
•
Szyfrowanie
•
Zarządzanie dyskami z wiersza poleceń:
• convert d: /FS:NTFS (konwersja z FAT na NTFS)
• diskpart list [disk, volume, partition] [select volume] [delete]
• format d: [/FS: NTFS, FAT, FAT32) [/v:etykieta]
MARTA KRAMEK
14