Файловая система NTFS

При проектировании NTFS особое внимание было уделено надежности, механизмам ограничения доступа к файлам и каталогам, расширенной функциональности, поддержке дисков большого объема и пр. Одним из основных понятий, используемых при работе с NTFS, является понятие тома (volume). Том означает логическое дисковое пространство, которое может быть воспринято как логический диск, то есть том может иметь буквенный идентификатор диска.

Что касается надежности, система NTFS обладает определенными средствами самовосстановления. Она поддерживает различные механизмы проверки целостности системы, включая ведение журналов транзакций, позволяющих воспроизвести файловые операции записи по специальному системному журналу.

Поскольку NTFS разрабатывалась как файловая система для серверов, для которых очень важно обеспечить бесперебойную работу без перезагрузок, в ней для повышения надежности был введен механизм аварийной замены дефектных секторов резервными.

Файловая система NTFS поддерживает объектную модель безопасности операционной системы Windows NT и рассматривает все тома, каталоги и файлы как самостоятельные объекты. Система NTFS обеспечивает безопасность на уровне файлов и каталогов. Это означает, что разрешения доступа к томам, каталогам и файлам могут зависеть от учетной записи пользователя и тех групп, к которым он принадлежит.

Система NTFS создавалась с расчетом на работу с большими дисками. Она достаточно хорошо проявляет себя при работе с томами объемом 100 Гбайт и выше. Чем больше объем диска и чем больше на нем файлов, тем больший выигрыш мы получаем, используя NTFS вместо FAT16 или FAT32. Максимально возможные размеры тома (и размеры файла) составляют 16 Эбайт (один экзабайт равен байт, или приблизительно 16 000 млрд. гигабайт), в то время как при работе под Windows NT/2000/XP диск с FAT16 не может иметь размер более 4 Гбайт, а с FAT32 – 32 Гбайт.

Количество файлов в корневом и некорневом каталогах (в NTFS они называются «folders» – «папками») не ограничено. Поскольку в основу структуры папок заложена эффективная структура данных, называемая «двоичным деревом», время поиска файлов в NTFS не связано линейной зависимостью с их количеством (в отличие от систем на базе FAT). Наконец, помимо немыслимых размеров томов и файлов, система NTFS также обладает встроенными средствами сжатия, что позволяет экономить дисковое пространство и размещать в нем больше файлов. Сжатие можно применять, как к отдельным файлам, так и целым папкам и даже томам.

Как и многие другие файловые системы, NTFS делит все полезное дисковое пространство тома на кластеры – блоки данных, адресуемые как единицы данных. Файловая система NTFS поддерживает размеры кластеров от 512 байт до 64 Кбайт; неким стандартом считается кластер размером 2 или 4 Кбайт. При увеличении размера кластера свыше 4 Кбайт становится невозможным сжимать файлы и папки.

Все дисковое пространство в NTFS делится на две неравные части. Первые 12 % диска отводятся под так называемую зону MFT (Master File Table – главная таблица файлов). Эта зона предназначена для таблицы MFT (с учетом ее будущего роста), представляющей собой специальный файл со служебной информацией, позволяющей определять местонахождение всех остальных файлов. Запись каких-либо данных в зону MFT невозможна – она всегда остается пустой, чтобы при росте MFT по возможности не было фрагментации. Остальные 88 % тома представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Таблица MFT поделена на записи фиксированного размера в 1 Кбайт, и каждая запись соответствует какому-либо файлу. Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны через интерфейс операционной системы – они называются метафайлами, причем самый первый метафайл – это сам MFT. Часть диска с метафайлами – единственная часть диска, имеющая строго фиксированное положение. Копия же 16 записей таблицы MFT хранится в середине тома – для надежности, поскольку они очень важны.