Вопрос. Файловая система NTFS

По сравнению с FAT или FAT32, NTFS предоставляет пользователю целое сочетание достоинств: эффективность, надежность и совместимость.

NTFS делит все полезное место на кластеры – блоки данных, используемые единовременно. При установке NTFS, диск разделяется на две неравные части: первая отводиться под MFT (Master File Table – общая таблица файлов), называется MFT – зоной и занимает порядка 12 % от общего размера диска, вторую часть занимают собственно ваши данные. MFT лежит в начале диска, каждая запись в MFT соответствует какому-либо файлу и занимает около 1 Kb. По своей сути это каталог всех файлов находящихся на диске. Надо заметить, что любой элемент данных в NTFS рассматривается как файл, даже MFT.

MFT-зона всегда держится пустой – это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88 % диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свободное место – незаполненные куски MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT-зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT-зона просто сокращается, освобождая, таким образом, место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона может снова расширится.

Первые 16 файлов (метафайлы) в MFT-зоне являются особой кастой. В них содержится служебная информация, они имеют фиксированное положение и они недоступны даже ОС. Кстати, первым из этих 16 является сам MFT-файл. Существует копия первых трех записей.

Третья зона делит диск пополам. Это сделано для надежности, в случае утери информации в MFT-файле, всегда можно восстановить информацию. Все остальные файлы в MFT-зоне могут располагаться произвольно. В MFT-зоне теоретически кроме служебных файлов ничего не находиться. Но бывают случаи, когда места на той части диска, что отведена для пользователя не остается и тогда MFT-зона уменьшается. Соответственно появляется место во второй половине диска для записи данных. Когда же в этой зоне освобождается достаточное количество свободного места, MFT-зона опять расширяется.

Каталог NTFS. Это метафайл с обозначением $. Он разделен на части, в каждой из которых содержится имя файла, его атрибуты и ссылка на MFT-файл. А там уже есть вся остальная информация. Каталог представляет собой бинарное дерево, т.е. в каталоге информация о данных на диске расположена таким образом, что при поиске какого-либо файла каталог разбивался на две части и ответ заключался в том, в какой именно части находиться искомое. Затем та же самая операция повторяется в выбранной половине. И так до тех пор, пока не будет найден нужный файл.

Файлы. Их как таковых нет, есть так называемые потоки. То есть, любая единица информации представляет собой несколько потоков. Один поток – это сами данные, он является основным. Другие потоки – атрибуты файла. К любому файлу можно прикрепить любой другой файл. Проще говоря, к потокам одних данных можно прикрепить совершенно новый поток и записать туда новые данные. Вот только информация по объему файла берется по объему основного потока. Пустые или малоразмерные файлы на диске отображены только в метафайлах. Сделано это в целях экономии дискового пространства. Вообще надо отметить, что понятие файл намного глубже и шире и все свойства описать довольно сложно. Отмечу, что максимальная длина имени файла может достигать 255 символов.

Ко всему прочему, файлы NTFS имеют такой атрибут как сжатый. Любой файл или даже каталог может быть сжат. Сама операция сжатия происходит незаметно, так как скорость ее довольно высока. До кучи, используется так называемое виртуальное сжатие т.е. одна часть файла может быть сжата, а другая нет. Сжатие осуществляется блоками. Каждый блок равен 16 кластерам.

Журналирование. NTFS – отказоустойчивая система, которая вполне может привести себя в корректное состояние при практически любых реальных сбоях. Любая современная ФС основана на таком понятии, как транзакция – действие, совершаемое целиком и корректно или не совершаемое вообще. У NTFS просто не бывает промежуточных (ошибочных или некорректных) состояний – квант изменения данных не может быть поделен на до и после сбоя, принося разрушения и путаницу – он либо совершен, либо отменен.

Пример: осуществляется запись данных на диск. Вдруг выясняется, что в то место, куда мы только что решили записать очередную порцию данных, писать не удалось – физическое повреждение поверхности. Поведение NTFS в этом случае довольно логично: транзакция записи откатывается целиком – система осознает, что запись не произведена. Место помечается как сбойное, а данные записываются в другое место – начинается новая транзакция.

Таким образом, журналирование – средство для существенного сокращения числа ошибок и сбоев системы. Можно даже оптимизировать диск и в самый разгар этого процесса нажать reset – вероятность потерь данных даже в этом случае будет очень низка. Важно понимать, однако, что система восстановления NTFS гарантирует корректность ФС, а не ваших данных. Если вы производили запись на диск и получили аварию – ваши данные могут и не записаться.