Драйверы и windows 2 страница

s5 - ``классическая'' ФС, сохранившаяся почти без измененийс самых ранних версий системы - s5, по-видимому, означаетUnix System 5. Ограничивает имя файла 14 символами.Неустойчива к сбоям.

ufs - файловая система, разработанная в университете Беркли,известная также как FFS (Fast File System) и Berkley FS.Является основной ФС в большинстве версий BSD UNIX и поддерживаетсямногими другими ОС семействаUnix.Имеет более высокую производительность, чем s5, в первую очередьза счет разбиения таблицы инодов и списка свободных блоковна участки (группы цилиндров). Такое разбиение уменьшаетперемещение головки дисковода при обращении к системным ипользовательским данным. Поддерживает дисковые квоты -ограничения на объем дискового пространства, занятого файламитого или иного пользователя.Ограничивает имя файла размером блока (обычно 512 символов).Неустойчива к сбоям.

bfs - Boot File System - загрузочная файловая система.Эта ФС имеет очень простую структуру, отчасти похожую на файловую системуRT-11: все файлы в ней обязаны занимать непрерывноепространство. Такая структура упрощает первичный загрузчик системы,которому теперь не нужно разбираться в каталогах и инодах.bfs имеет довольно низкую производительность и требует длительнойпроцедуры размонтирования, если в нее были записаны новые данные.Фактически, при таком размонтировании происходит операция сжатия ФС,эквивалентная команде SQEESE в RT-11. Используется дляхранения ядра системы, и нескольких конфигурационных файлов, используемыхпри загрузке. Все эти данные считываются только при загрузке системы иперезаписываются только при изменениях конфигурации ядра, поэтому высокаяпроизводительность от этой ФС не требуется.

vxfs - устойчивая к сбоям ФС Veritas с регистрациейнамерений.Версия, входящая в стандартную поставку системы, журналирует толькосистемные структуры данных.За отдельную плату можно приобрести ``продвинутую'' версиюVeritas, которая обеспечивает журналирование пользовательскихданных.

cdfs - Файловая система???, используемая на CD-ROM.

nfs - Network File System - драйвер файловой системы, обеспечивающийразделение файлов с использованием сетевого протокола TCP/IP.Протокол NFS был предложен фирмой Sun Microsystemsв середине 80-х гг. и в настоящее время поддерживается практически всемичленами семейства Unix.NFS-клиенты и NFS-серверы реализованы также дляVMS, Windows NT, Novell Netware,OS/2, MacOS, MS/DR DOS иWindows 3.x/95.

rfs - Remote File Sharing - использование удаленной UNIX-системы вкачестве файлового сервера. Этот протокол был разработан фирмойAT&T в 80-е гг. и пригоден только для соединения системUNIX System V.

nucfs - NetWare Unix Client File System. Этот драйвер предназначендля присоединения к файловым серверам Novell Netware. Он входитв состав системы UnixWare, поставляемой фирмой SCO,но не в остальные версии UNIX SVR4.

Любопытно, что даже MS/DR DOS версий выше 3.30 имеют возможностьустанавливать драйвер файловой системы. Такой драйвер может быть реализованпутем перехвата недокументированных функций прерывания 0x2F -группы функций ``Network Redirector'' и ``IFS''. Таким образом реализованряд сетевых клиентов для MS/DR DOS.К сожалению, авторы не смогли найти полноценного описания этих функций.

33. Файловая система FATхх. Назначение и организация таблицы распределения файлов. Типы записей в FAT.

Файловая система FAT (File Allocation Table) представляет собой простую файловую систему, разработанную для небольших дисков и простых структур каталогов. Название этой файловой системы происходит от метода, применяемого для организации файлов, - таблица размещения файлов (File Allocation Table, FAT), которая размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT, на тот случай, если одна из них окажется поврежденной. Кроме того, таблица размещения файлов и корневой каталог должны размещаться по строго фиксированным адресам, чтобы файлы, необходимые для запуска системы, были размещены корректно.

Том, отформатированный для использования файловой системы FAT, размечается по кластерам. Размер кластера по умолчанию определяется размером тома. При использовании файловой системы FAT номер кластера должен иметь длину не более 16 бит и представлять собой одну из степеней 2. Размеры кластеров по умолчанию в зависимости от размера тома приведены в таблице. При форматировании тома FAT с помощью программы Format из командной строки пользователь имеет возможность указать другой размер кластера, отличный от значения, устанавливаемого по умолчанию. Однако устанавливаемый размер не может быть меньше размера по умолчанию, указанного в таблице для соответствующего размера тома.

Таблицы расположения файлов (области FAT1 и FAT2) содержат следующую информацию о каждом кластере тома:

- Unused (кластер не используется)

- Cluster in use by a file (кластер используется файлом)

- Bad cluster (плохой кластер)

- Last cluster in a file (последний кластер файла)

Корневой каталог содержит записи для каждого файла и каждого каталога, расположенных в корневом каталоге. Единственным различием между корневым каталогом и всеми остальными каталогами является то, что корневой каталог занимает четко определенное место на диске и имеет фиксированный размер (512 записей для жесткого диска; для дискет этот размер определяется объемом дискеты).

Каталоги содержат 32-байтные записи для каждого содержащегося в них файла и каждого вложенного каталога. Эти записи содержат следующую информацию:

- имя (в формате "8+3"),

- байт атрибутов (8 бит),

- время создания (24 бит),

- дата создания (16 бит),

- дата последнего доступа (16 бит),

- время последней модификации (16 бит),

- дата последней модификации (16 бит),

- номер начального кластера файла в таблице расположения файлов (16 бит),

- размер файла (32 бит).

Структура каталога FAT не имеет четкой организации, и файлам присваиваются первые доступные адреса кластеров на томе. Номер начального кластера файла представляет собой адрес первого кластера, занятого файлом, в таблице расположения файлов. Каждый кластер содержит указатель на следующий кластер, использованный файлом, или индикатор (OxFFFF), указывающий на то, что данный кластер является последним кластером файла.

Поскольку все записи каталога имеют одинаковый размер, байт атрибутов для каждой записи описывает тип этой записи. Один бит указывает, что запись является, например, подкаталогом, в то время, как другой бит помечает запись как метку тома. Как правило, настройкой этих атрибутов управляет только операционная система.

Файл FAT имеет 4 атрибута, которые могут сбрасываться и устанавливаться пользователем:

- archive file (архивный файл),

- system file (системный файл),

- hidden file (скрытый файл),

- read-only file (файл только для чтения).

Доступ к файлам, хранящимся на томах, использующих файловую систему FAT, может быть осуществлен, если компьютер работает под управлением одной из следующих операционных систем: MS DOS, Windows 95, Windows NT, OS/2.

Ограничение системы FAT на размер логического диска составляет 2 Gb. При этом каждая запись FAT (на разделах объемом более 16 Mb) является 2-байтовым числом, следовательно, на логическом разделе может быть не более 65536 кластеров. Поэтому на дисках объемом более 1 Gb размер кластера в системе FAT составляет 32 K, т.е. "хвост" (slack) каждого файла занимает от 0 до 32 К, из чего следует, что каждая тысяча файлов поглощает в среднем 16 Mb дискового пространства. Файловую систему FAT, вследствие больших накладных расходов памяти, не рекомендуется использовать для томов, размер которых превышает 511 Mb.

34. Структура элемента каталога в файловой системе FATхх. Опорные и дополнительные элементы. Метка тома.

При создании каталога для него «пожизненно» выставляется DIR_FileSize = 0. Размер содержимого каталога определяется простым следованием по цепочкам кластеров до метки End Of Chain. Размер самого каталога лимитируется файловой системой в 65 535 32-байтных записей (т.е. записи каталога в таблице FAT не могут занимать более 2Мб). Это ограничение призвано ускорить операции с файлами и позволить различным служебным программам использовать 16 битное целое (WORD) для подсчета количества записей в директории. (Как следствие, возникает теоретическое ограничение на количество файлов в каталоге – 65 535 при условии, что все имена файлов следуют стандарту 8.3). Каталогу отводится один кластер области данных (за исключением случая, если это корневой каталог FAT12/FAT16) и полям DIR_FstClusHI / DIR_FstClusLO присваивается значение номера этого кластера. В таблицу FAT для записи, соответствующей этому кластеру, помещается метка EOC, а сам кластер забивается нулями. Далее создаются два специальных файла, без которых директория FAT считается поврежденной (первые две 32-байтных записи в области данных кластера) – файлы нулевого размера “dot” (идентификатор каталога) и “dotdot” (указатель на родительский каталог) с именами “.” (точка) и “..” (две точки) соотв. Штампы даты-времени этих файлов приравниваются значениям для самого каталога на момент создания и не обновляются при изменениях каталога. Поля DIR_FstClusHI / DIR_FstClusLO файла «.» содержат значение номера содержащего его кластера, а файла «..» – номера первого кластера каталога, содержащего данный. Таким образом, файл «.» отсылает к самому каталогу, а файл «..» – к начальному кластеру родительского каталога; если родительский каталог – корневой, начальным кластером считается нулевой.

FAT16 и FAT32 имеют очень компактные каталоги, размер каждой записи которых предельно мал. Более того, из-за сложившейся исторически системы хранения длинных имен файлов (более 11 символов), в каталогах систем FAT используется не очень эффективная и на первый взгляд неудачная, но зато очень экономная структура хранения этих самих длинных имен файлов. Работа с каталогами FAT производится достаточно быстро, так как в подавляющем числе случаев каталог (файл данных каталога) не фрагментирован и находится на диске в одном месте.

Единственная проблема, которая может существенно понизить скорость работы каталогов FAT - большое количество файлов в одном каталоге (порядка тысячи или более). Система хранения данных - линейный массив - не позволяет организовать эффективный поиск файлов в таком каталоге, и для нахождения данного файла приходится перебирать большой объем данных (в среднем - половину файла каталога).

Структура папки FAT не имеет четкой организации, и файлам присваиваются первые доступные адреса кластеров на томе. Номер начального кластера файла представляет собой адрес первого кластера, занятого файлом, в таблице расположения файлов. Каждый кластер содержит указатель на следующий кластер, использованный файлом, или индикатор (OxFFFF), указывающий, что данный кластер является последним кластером файла.

Информация папок используется операционными системами, поддерживающими файловую систему FAT. Кроме того, Windows 2000 может хранить в записи папки дополнительную временную информацию (time stamps). Эти дополнительные временные атрибуты указывают, когда файл был создан и когда к нему в последний раз предоставлялся доступ. Главным образом, дополнительные атрибуты используются приложениями POSIX.

В файловых системах FAT32 и VFAT (виртуальная FAT, расширение FAT16) включена поддержка длинных имен файлов (long file name, LFN). Для хранения длинного имени используются элементы каталога, смежные с основным элементом. Имя файла записывается не ASCII-символами, а в Unicode. В одном элементе каталога можно сохранить фрагмент длиной до 13 символов Unicode. Неиспользованный участок последнего фрагмента заполняется кодами 0xFFFF. Структура элемента каталога для длинного имени файла представлена в таблице 2.

Каталоги. Для каждого файла на диске имеется один элемент в определенном каталоге. Один элемент основного каталога выделяется для метки диска (метки тома). Для каждого каталога имеется элемент в его родительском каталоге. Кроме того, каждый каталог, за исключением основного, содержит по одному элементу для специальных имен "." и "..". Эти элементы указывают начало цепочки в FAT соответственно для каталога и для его родительского каталога. Так в общем случае каждый каталог описан в нескольких местах: в родительском каталоге, в самом себе и в каждом из его подчиненных каталогов. каждый элемент каталога имеет длину 32 байта и состоит из 8 полей.

Поле 1: Имя файла Длина поля - 8 байтов. Если имя файла содержит меньше 8 символов, поле дополняется справа пустыми позициями. Имя файла записывается в каталоге прописными буквами. Первый байт поля используется для обозначения трех специальных случаев:

1. Значение OOH и первом байте показывает, что этот элемент каталога никогда не был использован.

2. При стирании файла MS DOS записывает E5H в первом байте соответствующего элемента каталога.

3. Значение 2EH в первом байте показывает, что этот элемент служит для описания самого каталога.

Поле 2: Суффикс Длина поля 3 байта. Содержит суффикс имени файла. В отличие от имени файла, все позиции суффикса могут быть пустыми.

Поле 3: Атрибуты файла Каждый бит задает определенный атрибут файла. Бит 0: только для чтения. При значении 1 из файла можно читать, но в него нельзя писать и его нельзя стереть.

Бит 1: Скрытый. При значении 1 файл невидим для обычных операций(DIR, DEL).

Бит 2: Системный. Имеет эффект бита 1. Не имеет особого смысла в DOS.

Бит 3: Метка тома. При зна чении 1 обозначает элемент каталога какметку тома. Метка записывается в поля 1(имя) и 2(суффикс) и содержит не более 11 символов.

Бит 4: Каталог. При значении 1 идентифицирует файл как каталог.

Бит 5: Архивный. Обнуляется всегда, когда файл аривируется командой MS DOS BACKUP.

Поле 4: Резервировано. Имеет длину 10 байтов. Резервировано для будущих расширении DOS.

Поле 5: Время. Имеет длину 2 байта. Содержит время создания или последнего изменения файла.

Поле 6: Дата. Имеет длину 2 байта. Содержит дату создания или последнего изменения файла.

Поле 7: Номер первого кластера. Имеет длину 2 байта. Служит указателем к первому из кластеров файла в области для данных и одновременно указывает начало цепочки элементов FAT для этого файла.

Поле 8: Размер файла. Имеет длину 4 байта - здесь можно записать достаточно большое число, так что размер дисковой памяти остается единственным ограничением для размера файла.

35. Поддержка и внутренняя организация длинных имен в ОС Windows для файловых систем FATxx. Псевдоним длинного имени в пространстве имен DOS.

Для представления длинного имени в FAT32 стали использовать элементы каталога, в том числе и корневого, поэтому количество файлов увеличили с 512 до2048.
Длинное имя разрезано на несколько стандартных описателей (по 13 букв на один описатель), каждый из которых содержит атрибут метки тома (чтобы их не было видно в DOS), плюс один нормальный описатель с укороченным именем (именно его видно в DOS). Буквы имени записываются в кодировке Unicode (по 2 байта на символ), причем точка и завершающий ноль также пишутся. Если длина имени кратна 13 символам, то нулевой символ не записывается. Остаток описателя дополняется кодами 0FFFFh. Участки записываются от последнего к первому, сразу за ними следует стандартный описатель. Нумеруются они с 1, причём у последнего участка установлен бит 6 в номере участка.

При переходе к длинным именам возникает проблема совместимости с ранее созданными приложениями, использующими короткие имена. Чтобы приложения могли обращаться к файлам в соответствии с принятыми ранее соглашениями, файловая система должна уметь предоставлять эквивалентные короткие имена (псевдонимы) файлам, имеющим длинные имена. Таким образом, одной из важных задач становится проблема генерации соответствующих коротких имен.

Длинные имена поддерживаются не только новыми файловыми системами, но и новыми версиями хорошо известных файловых систем. Например, в ОС Windows 95 используется файловая система VFAT, представляющая собой существенно измененный вариант FAT. Среди многих других усовершенствований одним из главных достоинств VFAT является поддержка длинных имен. Кроме проблемы генерации эквивалентных коротких имен, при реализации нового варианта FAT важной задачей была задача хранения длинных имен при условии, что принципиально метод хранения и структура данных на диске не должны были измениться.

Обычно разные файлы могут иметь одинаковые символьные имена. В этом случае файл однозначно идентифицируется так называемым составным именем, представляющем собой последовательность символьных имен каталогов. В некоторых системах одному и тому же файлу не может быть дано несколько разных имен, а в других такое ограничение отсутствует. В последнем случае операционная система присваивает файлу дополнительно уникальное имя, так, чтобы можно было установить взаимно-однозначное соответствие между файлом и его уникальным именем. Уникальное имя представляет собой числовой идентификатор и используется программами операционной системы. Примером такого уникального имени файла является номер индексного дескриптора в системе UNIX.

36. Система операций над файлами. Типы доступа к данным файла. Защита файлов и данных в ОС. Обеспечение целостности FS. Восстанавливаемость после сбоев ОС и аппаратуры.

Во многих операционных системах операции над файлами имеют много общего, хотя отличаются по форме выражения требований.

Общие операции над файлами можно разделить на три группы:

1) операции над файлами как над единым целым;

2) операции для обмена данными между файлом и программой, инициирующей обмен;

3) служебные операции.

К первой группе относятся следующие файловые операции: открытие файла, закрытие файла, копирование файла, объединение файлов, перемещение файла, удаление файла.

Ко второй группе относятся следующие операции над файлами: чтение составных элементов файла, запись составных элементов файла.

Состав операций, составляющих третью группу, в разных файловых системах различен. Например, к этой группе относят операции по переименованию файлов, изменению атрибутов файлов, управлению правами доступа к файлам, созданию и удалению каталогов. К этой же группе можно отнести операции, обеспечивающие просмотр и печать содержимого каталогов и файлов, поиска файлов и каталогов по дереву каталогов и т.п.

С появлением магнитных дисков началась история систем управления данными во внешней памяти. До этого разработчик каждой прикладной программы, которой требовалось хранить данные во внешней памяти, сам определял расположение каждой порции данных на магнитной ленте или барабане и планировал обмены между оперативной памятью и устройствами внешней памяти.

Историческим шагом явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл — это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Правила именования файлов, способ доступа к данным, хранящимся в файле, и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами и, возможно, от типа файла. Система управления файлами берет на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса во внешней памяти и обеспечение доступа к данным

В большинстве современных систем управления файлами применяется подход к защите файлов, впервые реализованный в ОС UNIX. В этой ОС каждому зарегистрированному пользователю соответствует пара целочисленных идентификаторов: идентификатор группы, к которой относится этот пользователь, и его собственный идентификатор в группе. При каждом файле хранится полный идентификатор пользователя, который создал этот файл, и фиксируется, какие действия с файлом может производить его создатель, какие действия с файлом доступны для других пользователей той же группы и что могут делать с файлом пользователи других групп. Эта информация очень компактна, требующиеся при проверке действия невелики, а такой способ контроля доступа удовлетворителен в большинстве случаев.

Во многих случаях во встраиваемых системах применяют твердотельную флеш-память типа NAND или NOR. Однако во многих других случаях приходится применять жесткие диски, так как они обеспечивают довольно большие объемы хранения и низкую стоимость хранения на каждый хранимый бит.

Для восстановления испорченных файлов и каталогов обычно применяют специальную утилиту для проверки и восстановления целостности файловой системы (например, chkdsk для Windows или fsck для Unix и Linux). Однако эти утилиты имеют два серьезных недостатка: 1) они проверяют только структуру файловой системы и метаданные; 2) для их выполнения требуется много времени, а также монопольный доступ к файловой системе (как правило, сразу после загрузки системы).

Для решения такого рода проблем компания QNX Software Systems предложила новую, защищенную от сбоев электропитания файловую систему. Используя технологии, изначально разработанные для корпоративных информационных систем, и оптимизировав их для встраиваемых систем с ограниченными ресурсами, компания QNX создала инновационную файловую систему на основе технологии копирования при записи (copy-on-write), которая позволяет обеспечить целостность данных.

37. Файловая система NTFS. Основные свойства и возможности. Обеспечение целостности и отказоустойчивости NTFS. Управление доступом к данным и защита данных в NTFS.

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

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 разграничения доступа 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 USN 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 содержит множество средств разграничения прав объектов - есть мнение, что это самая совершенная файловая система из всех ныне существующих. В теории это, без сомнения, так, но в текущих реализациях, к сожалению, система прав достаточно далека от идеала и представляет собой хоть и жесткий, но не всегда логичный набор характеристик. Права, назначаемые любому объекту и однозначно соблюдаемые системой, эволюционируют - крупные изменения и дополнения прав осуществлялись уже несколько раз и к Windows 2000 все-таки они пришли к достаточно разумному набору.

Права файловой системы NTFS неразрывно связаны с самой системой - то есть они, вообще говоря, необязательны к соблюдению другой системой, если ей дать физический доступ к диску.

38. Внутренняя организация NTFS на логическом томе. Метафайлы и их назначение. Структура главной таблицы файлов (МFТ).

Структура файловой системы. Как и любая другая система, NTFS делит все полезное пространство диска на кластеры — блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает различные размеры кластеров — от 512 байт до 64 Кбайт, стандартом считается кластер размером 4 Кбайт.

Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12 % диска отводятся под так называемую MFT-зону — пространство, в котором размещен метафайл MFT (Master File Table). Запись каких-либо данных в эту область невозможна-MFT-зона всегда держится пустой — это делается для того, что бы главный служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем расширении. Остальные 88 % диска представляют собой пространство для размещения файлов.

Свободное место диска, однако, включает в себя все физически свободное место – незаполненные участки MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT-зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT-зона сокращается, освобождая место для записи файлов. При освобождении участка обычной области MFT-зона может снова расшириться.

Метафайл (англ. Metafile) — это общий термин для формата файлов, который может дополнительно хранить в себе и данные (доп. сведения) о хранимых в нём (файле) данных — сведения, которые в обычном режиме просмотра содержимого сокрыты от пользователя.

В текстовых файлах это, например, данные о времени создания и модификации файла, количестве правок;

В графических файлах — дополнительная неграфическая информация о дате создания, применённых инструментах и их данных, также водяной знак;

В аудиофайлах — информация об исполнителе, дате записи, битрейте, жанре и тд.

Структура MFT. Каждый элемент файловой системы NTFS представляет собой файл, даже служебная информация. Как уже говорилось, главный файл NTFS называется MFT, или Master File Table — общая таблица файлов, которая размещается в MFT-зоне и представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому-либо файлу. Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны операционной системе — они называются метафайлами, причем самый первый из них — сам MFT. Эти первые 16 элементов MFT — единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Остальная часть MFT-файла может сполагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах иска — восстановить его положение можно с помощью его самого, используя за основу первый элемент MFT.

Дата добавления: 2015-01-03