Редактирование системных ресурсов

NTFS

FAT

FAT (англ. File Allocation Table — «таблица размещения файлов») — классическая архитектура файловой системы, которая из-за своей простоты всё ещё широко используется для флеш-дисков и карт памяти.

В файловой системе FAT смежные секторы диска объединяются в единицы, называемые кластерами. Количество секторов в кластере может быть равно 1 или степени двойки (см. далее). Для хранения данных файла отводится целое число кластеров (минимум один), так что, например, если размер файла составляет 40 байт, а размер кластера 4 кбайт, реально занят информацией файла будет лишь 1% отведенного для него места. Для избежания подобных ситуаций целесообразно уменьшать размер кластеров, а для сокращения объема адресной информации и повышения скорости файловых операций – наоборот. На практике выбирают некоторый компромисс. Так как емкость диска вполне может и не выражаться целым числом кластеров, обычно в конце тома присутствуют т.н. surplus sectors – «остаток» размером менее кластера, который не может отводиться ОС для хранения информации.

Существует три версии FAT — FAT12, FAT16 и FAT32. Они отличаются разрядностью записей в дисковой структуре, т.е. количеством бит, отведённых для хранения номера кластера. FAT12 применяется в основном для дискет, FAT16 — для дисков малого объёма. На основе FAT была разработана новая файловая система exFAT (extended FAT), используемая преимущественно для флеш-накопителей.

Изначально FAT не поддерживала иерархическую систему каталогов. Все файлы располагались в корневом каталоге. Это оказалось неудобно и к тому же малый размер корневого каталога ограничивал количество файлов на диске. Каталоги были введены с выходом MS-DOS 2.0.

В различных операционных системах также были внедрены различные расширения FAT. Например, в DR-DOS имеются дополнительные атрибуты доступа к файлам; в Windows 95, Linux и Proolix — поддержка длинных имён файлов (LFN) в формате Unicode (Virtual FAT — VFAT); в OS/2 — расширенные атрибуты всех файлов.
[править] VFAT

VFAT — это расширение FAT, появившееся в Windows 95. В FAT имена файлов имеют формат 8.3 и состоят только из символов кодировки ASCII. В VFAT была добавлена поддержка длинных (до 255 символов) имён файлов (англ. Long File Name, LFN) в кодировке UTF-16LE, при этом LFN хранятся одновременно с именами в формате 8.3, ретроспективно называемыми SFN (англ. Short File Name). LFN нечувствительны к регистру при поиске, однако, в отличие от SFN, которые хранятся в верхнем регистре, LFN сохраняют регистр символов, указанный при создании файла.

Пространство тома FAT32 логически разделено на три смежные области:

• Зарезервированная область. Содержит служебные структуры, которые принадлежат загрузочной записи раздела (Partition Boot Record – PBR, для отличия от Master Boot Record – главной загрузочной записи диска; также PBR часто некорректно называется загрузочным сектором) и используются при инициализации тома;
• Область таблицы FAT, содержащая массив индексных указателей ("ячеек"), соответствующих кластерам области данных. Обычно на диске представлено две копии таблицы FAT в целях надежности;
• Область данных, где записано собственно содержимое файлов – т.е. текст текстовых файлов, кодированное изображение для файлов рисунков, оцифрованный звук для аудиофайлов и т.д. – а также т.н. метаданные – информация относительно имен файлов и папок, их атрибутов, времени создания и изменения, размеров и размещения на диске.

В FAT12 и FAT16 также специально выделяется область корневого каталога. Она имеет фиксированное положение (непосредственно после последнего элемента таблицы FAT) и фиксированный размер в секторах.

Следующая важная структура тома FAT – это сама таблица FAT, занимающая отдельную логическую область. Она определяет список (цепочку) кластеров, в которых размещаются файлы и папки тома. Между кластерами и индексными указателями таблицы имеется взаимно однозначное соответствие – N-й указатель соответствует кластеру с тем же номером. Первому кластеру области данных присваивается номер 2. Значение индексного указателя соответствует состоянию соответствующего кластера. Возможны следующие состояния:

• кластер свободен – указатель обнулен;
• кластер занят файлом и не является последним кластером файла – значение указателя суть номер следующего кластера файла;
• кластер является последним кластером файла – указатель содержит метку EOC (End Of Clusterchain), значение которой зависит от версии FAT: для FAT12 меткой EOC считается любое значение, большее или равное 0x0FF8 (по умолчанию 0x0FFF); для FAT16 – большее или равное 0xFFF8 (по умолчанию 0xFFFF); для FAT32 – любое значение, большее или равное 0x0FFFFFF8 (по умолчанию 0x0FFFFFFF);
• кластер поврежден – указатель содержит специальную метку, значение которой для FAT12 0x0FF7, для FAT16 0xFFF7 и для FAT32 0x0FFFFFF7. Поврежденный кластер не может использоваться файловой системой для хранения данных; соответствующие указатели не затрагиваются при форматировании тома, когда все остальные указатели обнуляются;
• кластер зарезервирован «для будущей стандартизации» – указатель содержит значение, превышающее CountofClusters, но меньшее метки поврежденного кластера (т.е. до 0xFFF6 включительно для FAT16). В этом случае кластер, не соответствуя никаким реальным данным, считается занятым и пропускается при поиске свободного, но никакой другой информации о нем не предоставляется.

Непосредственно после окончания последней таблицы FAT следует область данных, содержащая файлы и папки. Каталог FAT (папка, директория) является обычным файлом, помеченным специальным атрибутом. Данными (содержимым) такого файла в любой версии FAT является цепочка 32-байтных файловых записей (записей каталога). Директория не может штатно содержать два файла с одинаковым именем. Если программа проверки диска обнаруживает искусственно созданную пару файлов с идентичным именем в одном каталоге, один из них переименовывается.

NTFS (от англ. New Technology File System — «файловая система новой технологии») — стандартная файловая система для семейства операционных систем Microsoft Windows NT.

NTFS заменила использовавшуюся в MS-DOS и Microsoft Windows файловую систему FAT. NTFS поддерживает систему метаданных и использует специализированные структуры данных для хранения информации о файлах для улучшения производительности, надёжности и эффективности использования дискового пространства. NTFS хранит информацию о файлах в главной файловой таблице — Master File Table (MFT). NTFS имеет встроенные возможности разграничивать доступ к данным для различных пользователей и групп пользователей (списки контроля доступа — Access Control Lists (ACL)), а также назначать квоты (ограничения на максимальный объём дискового пространства, занимаемый теми или иными пользователями). NTFS использует систему журналирования для повышения надёжности файловой системы.

NTFS разработана на основе файловой системы HPFS (от англ. High Performance File System — высокопроизводительная файловая система), создававшейся Microsoft совместно с IBM для операционной системы OS/2. Но, получив такие несомненно полезные новшества, как квотирование, журналируемость, разграничение доступа и аудит, в значительной степени утратила присущую прародительнице (HPFS) весьма высокую производительность файловых операций.

NTFS
Разработчик	Microsoft
Файловая система	New Technology File System
Дата представления	Июль 1993 (Windows NT 3.1)
Метка тома	0x07 (MBR) EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7 (GPT)
Структура
Содержимое папок	B±дерево
Размещение файлов	Bitmap
Сбойные сектора	$badclus
Ограничения
Максимальный размер файла	264 байтов (16 ЭБ) минус 1 КБ
Максимум файлов	4 294 967 295 (232−1)
Максимальная длина имени файла	255 UTF-16 16-битных слов
Максимальный размер тома	264 − 1 кластер
Допустимые символы в названиях>	В пространстве имён любое из 16-битных слов в кодировке UTF-16 (чувствительных к регистру) за исключением U+0000 (NUL) и / (косая). В пространстве имена Win32 любое 16-битное слово в кодировке UTF-16 (не чувствительные к регистру) за исключением U+0000 (NUL) / (косая) \ (обратная косая): (двоеточие) * (звездочка)? (знак вопроса) " (кавычки) < (знак меньше) > (знак больше) и | (пайп)
Возможности
Свойства	Создание, изменение, изменения согласно POSIX, доступ
Диапазон дат	1 января 1601 — 28 мая 60056 (на хранение даты и времени отведено 64 бита, шаг — 100-наносекунд (десять миллионов интервалов в секунду), что позволит указать дату и время в промежутке из 58 тысяч лет)
Точность хранения даты	100 нанонескунд>
Потоки метаданных	Да
Атрибуты	Только чтение (Read-only), Скрытый (hidden), Системный (system), Требует архивации (archive), Не проиндексирован (not content indexed), Недоступен (off-line), Временный (temporary), Сжатый (compressed)
Права доступа	ACL
Фоновая компрессия	По-файлово, LZ77 (Windows NT 3.51 и старше)
Фоновое шифрование	По-файлово, DESX (Windows 2000 и старше), Triple DES (Windows XP и старше), AES (Windows XP Service Pack 1, Windows Server 2003 и старше)
Поддерживается ОС	Семейство Windows NT: (начиная с Windows NT 3.1 до Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008, Windows 7, Windows Server 2008 R2), Mac OS X, Linux

Обычно под системными ресурсами подразумевают:

• адреса памяти;
• каналы запросов прерываний (IRQ);
• каналы прямого доступа к памяти (DMA);
• адреса портов ввода-вывода.

В приведенном списке порядок размещения системных ресурсов соответствует уменьшению вероятности возникновения из-за них конфликтных ситуаций в компьютере. Наиболее распространенные проблемы связаны с ресурсами памяти, иногда разобраться в них и устранить причины их возникновения довольно сложно. Более подробно эти проблемы рассматриваются в главе 6. В данной главе речь идет о других видах перечисленных выше ресурсов. В частности, возникает значительно больше конфликтов, связанных с ресурсами IRQ, чем с ресурсами DMA, поскольку прерывания запрашиваются чаще. Практически во всех платах используются каналы IRQ. Каналы DMA применяются реже, поэтому обычно их более чем достаточно. Порты ввода-вывода используются во всех подключенных к шине устройствах, но 64 Кбайт памяти, отведенной под порты, обычно хватает, чтобы избежать конфликтных ситуаций. Общим для всех видов ресурсов является то, что любая установленная в компьютере плата (или устройство) должна использовать уникальный системный ресурс, иначе отдельные компоненты компьютера не смогут разделить ресурсы между собой и произойдет конфликт.

Все эти ресурсы необходимы для различных компонентов компьютера. Платы адаптеров используют ресурсы для взаимодействия со всей системой и для выполнения специфических функций. Каждой плате адаптера нужен свой набор ресурсов. Так, последовательным портам для работы необходимы каналы IRQ и уникальные адреса портов ввода-вывода, для аудиоус-тройств требуется еще хотя бы один канал DMA. Большинством сетевых плат используется блок памяти емкостью 16 Кбайт, канал IRQ и адрес порта ввода-вывода.

По мере установки дополнительных плат в компьютере растет вероятность конфликтов, связанных с использованием ресурсов. Конфликт возникает при установке двух или более плат, каждой из которых требуется линия IRQ или адрес порта ввода-вывода. Для предотвращения конфликтов на большинстве плат устанавливаются перемычки или переключатели, с помощью которых можно изменить адрес порта ввода-вывода, номер IRQ и т.д. А в современных операционных системах Windows 9х, удовлетворяющих спецификации Plug and Play, установка правильных параметров осуществляется на этапе инсталляции оборудования. К счастью, найти выход из конфликтных ситуаций можно почти всегда, для этого нужно лишь знать правила игры.

Операционная система имеет объемную информацию, необходимую для загрузки и конфигурирования. Начиная с Windows 95, эта информация хранится в централизованной базе данных, называемой реестром (registry). Для модификации данных реестра имеются штатные утилиты (regedit или редактор реестра).

Данные реестра хранятся в виде иерархической древовидной структуры. Каждый узел или каталог называется разделом или ключом (keys), а каталоги верхнего уровня начинаются со строки HKEY. Раздел может содержать подраздел (subkey). Записи нижней части структуры называются параметрами (values), данные типизированы. Реестр содержит шесть корневых разделов:

• HKEY_CURRENT_USER,
• HKEY__USERS,
• HKEY_CLASSES_ROOT,
• HKEY_LOCAL_MACHINE,
• HKEY_PERFORMANCE_DATA
• и HKEY_CURRENT_CONFIG.

Наиболее важным является раздел HKEY_LOCAL_MACHINE. В нем содержится вся информация о локальной системе. Пространство имен реестра интегрировано с общим пространством имен ядра. Оно является третьим пространством имен в системе наряду с пространствами имен объектов и файлов. Для интеграции система поддерживает объект "раздел реестра" (key есть среди типов объектов). Реестр хранится на диске в виде набора файлов, называемых "кустами" или "ульями" (hives). Большинство из них находится в каталоге \Systemroot\System32\Config. Система ведет протоколы модификации кустов (при помощи так называемых регистрационных кустов, log hives), обеспечивая возможность восстановления постоянных кустов реестра. На диске поддерживаются копии критически важных кустов, их описатели можно просмотреть с помощью утилиты Handleex.exe с сайта www.sysinternals.com. Данные реестра доступны через Win32 API. Чтобы получить доступ к данным, открывают соответствующий раздел функцией RegOpenKeyEx. Для записи или удаления используют функции RegSetValue, RegDeleteValue.

http://sistemprog.elitno.net/lec/modul_2/lec_04/lec_21-1.html

Дата добавления: 2014-10-15