Структура тома с файловой системой NTFS

Рассмотрим теперь структуру файловой системы NTFS. Наиболее полно она опи­сана в [16] и [42]. Мы же здесь опишем только основные моменты.

Файловая система NTFS_______________________________________ 191

Прежде всего, 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 букву (буквенный идентификатор) диска. Частным случаем тома является логи­ческий диск. Возможно также создание отказоустойчивого тома, занимающего несколько разделов, то есть поддерживается использование RAID-технологии. RAID — это сокращение от Redundant Array of Inexpensive Disks, что дословно переводится как «избыточный массив недорогих дисков». RAID-технология по­зволяет получать дисковые подсистемы из нескольких обычных дисков, которые обладают либо существенно более высоким быстродействием, либо более высо­кой надежностью, либо тем и другим одновременно. К сожалению, в файловой си­стеме NTFS5, применяемой в Windows 2000/XP, для использования RAID-техноло­гии в случае, когда эти системы устанавливаются не поверх старой системы Windows NT 4.0, а заново, требуются так называемые динамические диски. Это фирменный за­крытый стандарт распределения дискового пространства, не имеющий ничего об­щего с тем промышленным стандартом, который использует главную загрузочную запись и был описан в предыдущей главе. Основным недостатком нового стандар­та от Microsoft является абсолютная несовместимость с другими операционными системами. Другими словами, если жесткий диск с помощью оснастки Управле­ние дисками был преобразован в динамический, то на этот компьютер более не удастся установить никакую операционную систему, а установленные ранее сис­темы, отличные от Windows 2000/XP/2003, не смогут даже запуститься. Кроме этого, обратное преобразование динамического диска до так называемой «базовой модели» (так компания Microsoft назвала промышленный стандарт описания ло­гической структуры диска) невозможно без полной потери данных. Единствен­ным достоинством динамической модели дисков является возможность преобра­зования томов или изменения размера логического диска прямо «на лету», то есть без последующей обязательной перезагрузки операционной системы. Технологию изменения размеров дисковых томов «на лету» разработала фирма Veritas Software. Компания Microsoft лицензировала эту технологию, ввела дополнительные огра­ничения на ее использование и назвала динамическими дисками.

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 же считается кластер размером 2 или 4 Кбайт. К сожалению, при увеличении размера кластера свыше 4 Кбайт становится невозможным сжи­мать файлы и каталоги.

Все дисковое пространство в NTFS делится на две неравные части (рис. 6.6). 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.

192___________________________________________ Глава 6. Файловые системы

Рис. 6.6. Структура тома NTFS

Очевидно, что структуру данных, называемую главной таблицей файлов, можно рассматривать как файл. В этом файле MFT хранится информация обо всех ос­тальных файлах диска, в том числе и о самом файле MFT. Таблица MFT поделена на записи фиксированного размера в 1 Кбайт, и каждая запись соответствует како­му-либо файлу (в общем смысле этого слова). Первые 16 файлов носят служеб­ный характер и недоступны через интерфейс операционной системы — они назы­ваются метафайлами, причем самый первый метафайл — это сам файл MFT. Часть диска с метафайлами — единственная часть диска, имеющая строго фиксирован­ное положение. Копия этих же 16 записей таблицы MFT (для надежности, посколь­ку они очень важны) хранится в середине тома. Оставшаяся часть файла MFT может располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах диска — восстановить его положение можно с помощью самого файла MFT. Для этого до­статочно взять первую запись таблицы MFT.

Упомянутые первые 16 файлов NTFS (метафайлы) являются служебными; каж­дый из них отвечает за какой-либо аспект работы системы. Метафайлы находятся в корневом каталоге тома NTFS. Их имена начинаются с символа «$», хотя полу­чить какую-либо информацию о них стандартными средствами сложно. В табл. 6.6 приведены основные метафайлы и указано их назначение. Таким образом, можно узнать, например, сколько операционная система тратит на каталогизацию тома, посмотрев размер файла $MFT.

Таблица 6.6.Метафайлы NTFS

Имя метафайла Описание

$MFT Сам файл с таблицей MFT

$MFTmirr Копия первых 16 записей таблицы MFT, размещенная посередине тома

$LogFile Файл журнала

$Volume Служебная информация — метка тома, версия файловой системы т. д.

$AttrDef Список стандартных атрибутов файлов на томе

$ Корневой каталог

$Bitmap Битовая карта свободного места тома

$Boot Загрузочный сектор (если раздел загрузочный)

Файловая система NTFS_______________________________________________ 193