Таблица файлов что это значит

Обновлено: 03.07.2024

Вы можете выбирать между тремя файловыми системами для дисковых разделов на компьютере, работающем под управлением Windows Server 2003: FAT , FAT32 и NTFS . В данной лекции рассматриваются эти файловые системы, а также некоторые возможности, доступные в NTFS .

FAT and FAT32

FAT (File Allocation Table ) – это таблица ссылок, которые содержат информацию о блоках данных, образующих файл . Первая файловая система FAT (где использовались 12-битные записи) появилась в DOS . Первая версия DOS (1.0) не поддерживала поддиректории, но по мере расширения возможностей DOS изменялась соответствующим образом и файловая система FAT . Например, в DOS 4.0 записи FAT были увеличены до 16 битов, чтобы можно было работать с разделами, превышающими 32 Мб.

Таблица FAT находится на диске вместе с дубликатом FAT , что является попыткой поддержки отказоустойчивости (однако поврежденную FAT редко удается восстановить). Система содержит также секцию корневой директории, имеющую фиксированный размер, что ограничивает количество файлов, которые можно разместить в корневой директории.

Сами файлы хранятся в виде кластеров, размер которых зависит от размера диска. Размер самой таблицы FAT фиксирован, поэтому для работы с большими дисками размер кластеров увеличивается. Кластер может иметь размер 2048, 4096 или 8192 байтов. 16-битная длина записей FAT ограничила размер жестких дисков пределом 128 Мб (при размере кластеров 2048 байтов). Теоретически FAT мог бы поддерживать диск 512 Мб, но при размере кластеров 8192 байта, что крайне неэффективно. Начиная с DOS 5.0, была введена поддержка разделов до 2 Гб за счет создания таблиц FAT для каждого дискового раздела (до четырех разделов).

FAT32 , то есть таблица , содержащая 32-битные записи, была введена в Windows 95 OSR2. Это позволило добавить ряд возможностей к файловой системе FAT .

Было снято ограничение на размер раздела в 32 Гб.
Корневая директория размещается не в фиксированной позиции и может быть перемещена.
Нет ограничения на количество записей, которые могут быть помещены в корневую директорию.
Резервные копии FAT позволяет реально восстанавливаться после аварий.
FAT32 позволяет иметь намного больше кластеров при размере кластера 4096 байтов даже для больших дисков.

FAT32 также позволила работать с именами файлов, длина которых больше предыдущего предела 8.3. Поддержка длинных имен файлов стала, пожалуй, наиболее заметной и наиболее ценной функцией. Microsoft применила для работы с длинными именами файлов в Windows 95 виртуальную таблицу распределения файлов VFAT ( Virtual File Allocation Table ) – 32-битную утилиту, которая работала в защищенном режиме. На самом деле Microsoft называет расширение VFAT драйвером, поскольку он устанавливается и предполагается, что его можно установить в любой операционной системе.

В Windows Server 2003 используется система NTFS , которая впервые появилась в Windows 2000 (иногда ее называют NTFS 5). Эта файловая система содержит встроенную поддержку множества средств, которые помогают управлять доменами, пользовательскими учетными записями и средствами безопасности. Данная система NTFS отличается от NTFS , используемой в Windows NT 4. Средства, которые поддерживает NTFS 5, являются частью структуры Windows Server 2003 (и Windows 2000), включая (но не ограничиваясь) следующим.

Active Directory.Содержит все объекты операционной системы, разрешая или запрещая доступ с помощью полномочий. Описание Active Directory см. в "Описание Active Directory" .
Дисковые квоты.Ограничивают использование дискового пространства на уровне пользователя или группы. Подробнее о дисковых квотах см. в "Управление файлами и дисками" .
Шифрование. Обеспечивает автоматическое шифрование и дешифрование данных файла при записи или чтении файла. Информацию по использованию шифрующей файловой системы EFS (Encrypting File System) см. в "Безопасность Windows Server 2003" .
DFS (Distributed File System – Распределенная файловая система).Позволяет вам использовать одно дерево папок, охватывающее несколько серверов и разделяемых ресурсов. Подробнее о настройке и поддержке DFS см. в "Управление файлами и дисками" .

Кроме мощных средств и возможностей, упрощающих для администраторов управление предприятием, NTFS имеет важную и удобную для пользователей возможность – внесение изменений в значок документа при изменении его местоположения. Эта функция , о которой даже не знают некоторые администраторы, очень удобна для пользователей, которые поддерживают значки для часто используемых документов. Например, я держу в моей панели Quick Launch (Быстрый запуск ) значки документов, над которыми работаю длительное время (например, главы книг). Эти значки создаются и удаляются по мере необходимости. Кроме того, я держу значок для любого документа, которому требуется постоянное обновление, например, документ, где я держу пароли для доступа к веб-сайтам.

В диалоговом окне Properties (Свойства) для значка документа представлен путь к этому документу. Если переместить документ в другую папку и затем щелкнуть на его значке, то откроется именно этот документ. При следующем входе в диалоговое окно Properties вы увидите, что путь к этому документу изменен соответствующим образом.

Главная таблица файлов (Master File Table) NTFS

Вместо таблицы FAT (File Allocation Table) NTFS использует специальный файл, который называется Master File Table ( MFT ), позволяющий отслеживать все файлы и папки на томе. MFT имеет переменный размер, и она автоматически расширяется по мере необходимости. Фактически MFT является массивом записей, который вы можете рассматривать как базу данных по всем файлам системы.

Каждая запись MFT обычно имеет фиксированный размер 1 Kб, и первые 16 записей содержат информацию о данном томе. Эти относящиеся к тому записи называются файлами метаданных (эта терминология используется для структур служебной информации в файловой системе).

Обычно одна запись в MFT соответствует одному файлу или папке в этой файловой системе. Запись содержит атрибуты файла, включая такие элементы, как readonly (доступ только по чтению) и флаги архивации, даты создания и последнего доступа, имя файла и дескриптор безопасности.

Примечание. Обычно в запись включаются два имени файла: длинное имя и совместимое с DOS имя в формате 8.3.

Более существенным отличием от FAT является то, что сами данные файла являются просто еще одним атрибутом NTFS. Имеется ограничение на количество данных, которые можно поместить в запись MFT , и все, что превышает этот предел, заменяется в записи указателями на местоположение данных этого файла на диске. Запись MFT может содержать примерно 750 байтов данных файла (точное количество зависит от количества атрибутов, хранящихся в записи MFT ). Небольшие файлы данных (меньше 750 байтов) могут умещаться целиком в своих записях MFT , чтобы дает невероятно высокую производительность без какого-либо риска фрагментации этих файлов.

Хотя бы одна запись таблицы MFT имеется для каждого файла на томе NTFS, включая файл самой MFT и другие файлы метаданных, такие как файл журнала, карта сбойных кластеров и корневая папка.

Конечно, большинство файлов не могут уместиться непосредственно в своих записях MFT , поэтому MFT сохраняет их данные на диске. Единицей размещения файлов в NTFS являются кластеры, которые указываются двумя способами:

VCN (Virtual Cluster Numbers – Виртуальные номера кластеров) от 0 до n-1, где n – количество кластеров в файле;
LCN (Logical Cluster Numbers – Логические номера кластеров), соответствующие номерам кластеров на томе.

VCN аналогичен смещению в файле, которое запрашивается приложением. Приложение использует в файле определенный формат данных, и оно рассчитывает с помощью этого формата смещение в байтах относительно логического формата этого файла. Когда приложению требуется чтение или запись по определенному адресу в файле, NTFS делит это число на размер кластера, чтобы определить VCN для чтения или записи.

LCN – это индекс (указатель) кластеров на томе, и когда требуется чтение или запись, NTFS использует LCN для расчета адреса на диске. При этом расчете LCN умножается на количество секторов в кластере, после чего происходит чтение или запись секторов, начиная с этого адреса на диске. Связывая номера VCN с их LCN , система NTFS связывает логическую адресацию файла с физическим местоположением на диске.

Если какой-либо атрибут не умещается в записи MFT , то NTFS сохраняет его в новом, отдельном наборе кластеров на диске, который называется непрерывной областью, или экстентом. Обычно атрибут, представляющий данные файла, слишком велик, чтобы уместиться в записи MFT . Однако и другие атрибуты могут оказаться достаточно большими, чтобы образовать новые экстенты. Например, длинные имена файлов могут содержать до 255 символов, каждый из которых занимает 2 байта (поскольку имена файлов хранятся в кодировке Unicode).

Атрибут, который хранится в самой записи MFT , называется резидентным атрибутом. Если атрибут вытесняется в экстент, то он называется нерезидентным атрибутом. Это означает, что если пользователи не создают все время очень короткие файлы с короткими именами, то большинство файлов на томе имеют данные, которые соответствуют нерезидентному атрибуту.

Если экстент требуется увеличить (обычно потому, что пользователь добавляет данные к файлу, который уже имеет большие размеры), то NTFS пытается выделить физически смежные кластеры для того же экстента. Если не удается выделить непрерывное пространство достаточного размера, то NTFS создает новый экстент где-либо на диске, разделяя файл на два фрагмента. Если новый экстент тоже не может обеспечить достаточный размер непрерывного пространства, то добавляется еще один экстент. Заголовок атрибутов данных (который хранится в записи MFT ) содержит эту информацию в форме номеров LCN и длин экстентов, а NTFS использует эту информацию для поиска экстентов.

В некоторых случаях (обычно при крайне большом количестве атрибутов) система NTFS вынуждена выделить дополнительную запись MFT для данного файла. В этом случае NTFS создает атрибут, который называется списком атрибутов и действует как индекс (указатель) для всех атрибутов данного файла. Хотя это необычная ситуация, присутствие дополнительных записей MFT может существенно снизить производительность работы с соответствующими файлами.

Папки (директории) обрабатываются в NTFS почти так же, как файлы. Если папка достаточно мала, то индекс для файлов, на которые указывает эта папка, может уместиться в записи MFT . Эта информация является атрибутом, который называется Index Root (Корень индекса).

Если в папке (индексе) имеется больше элементов, чем может уместиться в записи MFT , то NTFS создает новый экстент с нерезидентным атрибутом, который называется буфером индекса. Для таких папок буферы индексов содержат то, что называется деревом b+, которое является структурой данных, предназначенной для минимизации количества сравнений, необходимых для поиска определенного файла.

В дереве b+ хранится информация (или указатели на информацию) в отсортированном порядке. Запрос отсортированного списка элементов папки выполняется быстро, поскольку это порядок хранения в буфере индекса. Поиск определенного элемента тоже выполняется быстро, поскольку эти деревья больше разрастаются "вширь", чем "вглубь", что сводит к минимуму количество попыток доступа, необходимых для достижения определенной точки дерева.

Фрагментация NTFS

Все разговоры о том, что NTFS препятствует фрагментации, неверны. Сами системы Windows Server 2003, Windows 2000 и Windows NT намного лучше в выделении дискового пространства для файлов, чем более ранние версии Windows (и DOS), и, в результате, эти системы менее подвержены фрагментации файлов.

Однако NTFS не защищена от источников, вызывающих фрагментацию отдельных файлов, и со временем файлы на томе NTFS становятся фрагментированными. Кроме того, побочным эффектом того, что операционная система пытается воспрепятствовать фрагментации файлов, становится фрагментация свободного пространства на диске.

Форматируя том с помощью NTFS, вы можете выбрать размер кластеров . В Windows NT предлагается размер кластеров по умолчанию, основанный на размере данного тома, но если вы знаете, каким образом будет использоваться данный том, то можете выбрать наиболее подходящий для этого использования размер кластеров . Но вы должны быть очень осторожны, выбирая размер, отличный от размера по умолчанию. При выборе меньшего размера кластеров будут меньше потери пространства на диске, но это вызовет, скорее всего, фрагментацию файлов. При большем размере кластеров вероятность фрагментации будет меньше, но будут больше потери пространства на диске.

Внимание. Выбор 512-байтовых кластеров может вызвать проблемы, поскольку таблица MFT состоит из записей, имеющих длину 1024 байта. В случае кластеров размером 512 байтов отдельные записи MFT могут оказаться фрагментированными. Это невозможно при более высоких размерах кластеров, которые могут содержать более одной записи MFT без каких-либо потерь.

Если файл или папка занимает непрерывную область, то размер кластера не имеет значения (если вас не волнует потеря небольшой доли пространства на диске). Если вы знаете, что том будет содержать очень большое число небольших файлов, или предполагаете, что почти все файлы будут очень большими, то вы обладаете информацией, которую можете использовать для выбора наиболее подходящего размера кластеров. Кроме того, при очень большом общем числе файлов (порядка 100000) фрагментация MFT становится более вероятной. В этом случае больший размер кластеров ограничит фрагментацию в таблице MFT , поскольку она увеличивается, чтобы вместить все файлы.

Примечание. Можно создать том NTFS с размером кластеров больше 4K, но деф-рагментировать том с помощью встроенной программы дефрагментации будет невозможно. Вы не сможете также использовать сжатие NTFS.

Важно отметить, что существуют отличия в фрагментации на различных уровнях хранения данных. Отдельные приложения, такие как Microsoft Office, и серверы баз данных, такие как Oracle, имеют проблемы фрагментации в рамках их собственного хранилища данных. Эти проблемы возникают независимо от файловой системы или операционной системы.

NTFS не имеет сведений о логической организации пользовательских данных. Независимо от местоположения файла на диске и его фрагментированности файловая система представляет его приложениям как одну непрерывную область хранения. Но приложение интерпретирует данные файла как логическую структуру. Для программы почтовой рассылки файл – это группа фамилий, имен, адресов и т.д. Для NTFS это просто группа кластеров данных.

Приложения, имея собственную организацию данных, могут создавать неиспользуемые промежутки в данных, что фактически фрагментирует эти данные. Как и в файловой системе, удаление данных в приложении не обязательно является их фактическим удалением; эти данные только маркируются как удаленные. Появление промежутков в логическом хранилище данных называют внутренней фрагментацией. Чтобы избежать внутренней фрагментации данных, в некоторые приложения, такие как Microsoft Access, включаются утилиты сжатия данных в файле, то есть фактически происходит дефрагментация внутреннего файла. К сожалению, эти утилиты сжатия часто увеличивают степень фрагментированности на уровне файловой системы, поскольку они обычно создают совершенно новую копию этого файла, используя большие объемы пространства на диске в этом процессе. Таким образом, частая дефрагментация ваших файлов данных может увеличить степень фрагментированности вашей файловой системы.

Приложения часто создают временные файлы, которые занимают определенное пространство, когда пользователь работает с этим ПО, открывая и сохраняя файлы. При закрытии приложения временные файлы удаляются, оставляя после себя пустое выделявшееся пространство. Файлы данных могут также иметь занятое, но неиспользуемое пространство, поскольку программы занимают такое пространство для своих организационных целей или для повышения производительности. Кроме того, отдельные файлы, связанные с каким-либо приложением, со временем могут оказаться физически разбросанными по всему диску. Этот тип фрагментации, известной также под названием фрагментации использования, представляет особенно сложную проблему для программы дефрагментации, поскольку обычные методы анализа фрагментации могут не выявить ее.

Фрагментация и дефрагментация папок (директорий) происходит аналогично файлам. Дело в том, что для NTFS папка – это еще один файл, хотя папки имеют особые типы атрибутов в своих записях MFT . В то время как приложения управляют содержимым файлов данных, NTFS управляет содержимым папок, то есть деревьями b+, которые обеспечивают индексированный доступ к файлам, содержащимся в папках.

Папки, содержащие программные файлы, мало увеличиваются или уменьшаются в течение периода их использования. Но папки пользовательских документов и системная папка TEMP изменяют свои размеры весьма существенно. По мере роста числа файлов в папке NTFS может реагировать на этот рост путем увеличения пространства хранения папки. Если содержимое папки становится меньше, то NTFS может также освобождать неиспользуемое пространство в папке, но это происходит не всегда, поскольку является достаточно сложной операцией. Папки, которые, скорее всего, будут расти или сжиматься, создаются обычно на стадии конфигурирования системы (например, папки My Documents и TEMP). Эти папки разрастаются, занимая, скорее всего, область, которая не является непрерывной. Поскольку такие папки интенсивно используются, их фрагментация оказывает реальное влияние на производительность компьютера.

Что касается производительности, то вам следует знать, что большая вложенность папок может быть удобной с организационной точки зрения, но за это вы платите снижением производительности. Когда NTFS выполняет поиск данных в своих деревьях b+, то она проходит с самого начала через все уровни поддерева данной папки. Поэтому производительность для деревьев с меньшей вложенностью, имеющих большее число файлов, будет выше, чем для деревьев с большей вложенностью и меньшим числом файлов. Поддеревья с очень большими уровнями вложенности могут также представлять проблемы для приложений, которые имеют ограничение на общее число символов в полном пути к файлу (обычно это предел в 255 символов).

Файловая система NTFS содержит файл с именем главной таблицы файлов или MFT. Существует по крайней мере одна запись в MFT для каждого файла на томе файловой системы NTFS, включая саму основную таблицу. Все сведения о файле, включая его размер, штамп времени и дату, разрешения и содержимое данных, хранятся либо в записях MFT, либо в пространстве, расположенном за пределами MFT, которое описывается записями MFT.

По мере добавления файлов в том файловой системы NTFS в MFT добавляются дополнительные записи, а размер MFT увеличивается. При удалении файлов с тома файловой системы NTFS их записи MFT помечаются как свободные и могут использоваться повторно. Однако место на диске, выделенное для этих записей, не перераспределяется, и размер MFT не уменьшается.

Файловая система NTFS резервирует пространство для MFT, чтобы размер MFT оставался непрерывным по мере роста. Пространство, зарезервированное файловой системой NTFS для MFT в каждом томе, называется зоной MFT. Пространство для файлов и каталогов также выделяется из этого пространства, но только после выделения всего пространства тома за пределами зоны MFT.

В зависимости от среднего размера файла и других переменных можно выделить зарезервированную зону MFT или незарезервированное пространство на диске, так как диск заполняется емкостью. Тома с небольшим количеством относительно больших файлов будут выделять незарезервированное пространство первыми, а тома с большим количеством относительно маленьких файлов сначала распределяются по зоне MFT. В любом случае фрагментация MFT начинает выполняться, когда один регион или другая выделяется полностью. Если незарезервированное пространство полностью выделено, пространство для файлов и каталогов пользователя будет выделено из зоны MFT. Если зона MFT полностью выделена, пространство для новых записей MFT будет выделено из незарезервированного пространства.

Саму таблицу MFT можно дефрагментировать. Чтобы снизить вероятность того, что зона MFT будет полностью выделена до завершения процесса дефрагментации, перед дефрагментацией тома оставьте как можно больше пространства в начале зоны MFT. Если зона MFT будет полностью распределена до завершения дефрагментации, то в ней должно быть нераспределенное пространство вне зоны MFT.

Зона MFT по умолчанию вычисляется и зарезервирована системой при подключении тома и основывается на размере тома. Вы можете увеличить зону MFT, используя запись реестра, описанную в статье 174619 базы знаний Майкрософт, но нельзя сделать зону MFT по умолчанию меньше вычисляемой. Увеличение зоны MFT не снижает объем места на диске, который пользователи могут использовать для файлов данных.

Чтобы определить текущий размер MFT, проанализируйте диск файловой системы NTFS с помощью дефрагментации диска, а затем нажмите кнопку Просмотреть отчет . Отобразится статистика диска, включая текущий размер MFT и число фрагментов. Размер MFT можно также получить с помощью кода управления фсктл _ получения _ _ тома _ NTFS .

Форматирование флешки или системного накопителя — стандартная задача компьютерного пользователя. В современных операционных системах процесс сильно упрощен, поэтому справится даже новичок. Система самостоятельно определяет, какие настройки подходят определенному устройству и какую файловую систему выбрать при форматировании. Так, Windows форматирует системные накопители в NTFS, а флешки превращает в FAT32. Почему так происходит? Чем отличаются эти файловые системы и вообще, зачем диску нужен «формат»?

Если говорить простым языком, то компьютерный накопитель — это подобие библиотеки, в которой хранятся тысячи книг. Библиотека может быть устроена в виде небольшого стеллажа или многоэтажной полки с лестницей, а также в виде кластеров — огромных помещений с десятками шкафов и сотнями полок. Чтобы найти в таком масштабе интересующую книгу, необходимо ориентироваться по условным опознавательным знакам, буквам или цифрам.

Например, мы посетили библиотеку в поисках произведения «Таинственный остров». По просьбе читателя библиотекарь обращается к каталогу, ищет отдел, в котором хранятся книги с названиями, начинающимися на букву «Т», затем находит шкаф, полку и место, где хранится интересующее читателя издание. Пользуясь такой системой, библиотекарь найдет книгу за считанные секунды, гораздо дольше ему придется доставать и нести ее читателю через весь зал. Аналогично работает и файловая система в накопителе.

Теперь представим, что из библиотеки вывезли все шкафы и полки, а книги теперь лежат на столах, стульях, полу и подоконниках. Произведение Жюля Верна будет практически невозможно найти среди тысяч печатных экземпляров: оно может находиться в любом месте, так как книги разбросаны в неизвестном порядке. При этом, несмотря на беспорядок, библиотека все-таки выполняет свою основную задачу — она хранит книги. Но практической пользы от этого мало: в системе хранения нарушены структура и каталогизация. То же самое происходит, если накопитель лишен какой-либо файловой системы.

Что такое файловая система

Итак, файловая система компьютерного накопителя — это способ организации и хранения файлов на винчестерах, флешках или даже в облаке. И, если диск — это массив кластеров, то файловая система — это инструкция по заполнению этих кластеров информацией.

Например, записывая фотографию на обычный винчестер, компьютер разбивает файл на части. Каждому кусочку файла соответствует ячейка на поверхности магнитной пластины диска. При этом, если любая программа обратится к нужному файлу, то ни она, ни диск не будут знать, что это за файл, где он расположен, как он называется, сколько весит и какие ячейки занимает в накопителе. Единственное, что известно программе — это имя файла, его размер и другие атрибуты, которые она передает файловой системе как условный знак для поиска этого файла в ячейках.

Чтобы понять, кто за что отвечает и кем является, рассмотрим структуру на книгах и библиотеках. Так, в цепочке «пользователь-файл» есть несколько действующих лиц, без которых работа системы невозможна:

Накопитель — это библиотека (как здание или организация).
Пользователь — это читатель, который пришел в библиотеку за произведением Жюля Верна.
Файл — это книга с понятным названием (атрибутом) или другим условным опознавательным знаком, например, упомянутый выше «Таинственный остров».
Драйвер файловой системы — это библиотекарь, который выступает в роли посредника или проводника между читателем и книгой. Или между пользователем (компьютером, операционной системой) и файлом (ячейками с информацией в микросхемах памяти или на магнитных пластинах).
Файловая система — порядок, в соответствии с которым в библиотеке расставлены книги, а также каталог, с помощью которого специалист находит книги. Системы бывают разные: книги можно расставить по росту, цвету обложки, жанру, году выпуска или названию в алфавитном порядке. На диске файловая система отвечает за организацию файлов.

Дисковая система — это тоже библиотека. Вместо больших помещений здесь используются компактные корпуса накопителей, а в качестве полок с книгами выступают микросхемы памяти в твердотельных накопителях или магнитные пластины классических винчестеров. Система каталогизации библиотеки — это файловая система компьютера. Как и способы сортировки книг в библиотеке, компьютерные файловые системы делятся на несколько типов. Самые распространенные среди компьютеров на ОС Windows — это NTFS и FAT32.

NTFS — New Technology File System

Мы разобрались, что такое файловая система и для чего она нужна компьютерным дискам. Основываясь на полученных примерах, можно легко разобраться в том, как работают разные файловые системы, и чем они отличаются. Например, NTFS.

NTFS — фирменная файловая система Microsoft, которую разработчики начали внедрять в операционную систему Windows, начиная с версии NT 3.1. Несмотря на байки о ненадежности и низкой отказоустойчивости этой системы, NTFS считается самым лучшим и удачным решением для работы актуальных операционных систем Windows. Конечно, как и любая другая система, NTFS не лишена недостатков — это слишком сложное устройство ФС, особенно по современным меркам. Ведь известно — чем сложнее устройство, тем больше в нем уязвимостей.

Структура и фрагментация

Файловая система NTFS делит пространство накопителя на кластеры — блоки, размером от 512 байт до 64 КБ. По умолчанию Windows делит блоки по 4 КБ каждый.

Способ организации файлового пространства на диске с NTFS подразумевает наличие специального раздела, в котором ФС хранит сервисные данные о своей работе. А именно, ведет некий каталог, в котором записываются различные данные о файлах и разделах. Это раздел MFT (Master File Table) — свободное пространство с метафайлом, под который система выделяет 12% от общего объема.

MFT является динамическим разделом — по мере накопления информации на диске, он может сокращаться, чтобы освободить место под пользовательские файлы. Однако при первом же свободном гигабайте на диске, раздел MFT снова заберет свое «законное» место, при этом новая часть метафайла может фрагментироваться и оказаться уже не в начале диска, а в конце или в середине. Отсюда существует распространенная проблема фрагментации файловой системы, когда части каталогов разбросаны по всему диску. Тогда, чтобы найти какой-либо файл, диск судорожно ищет их по всей поверхности, отсюда снижение скорости доступа и общей производительности компьютера. Фрагментация — не самая сильная сторона NTFS.

Файлы и каталоги

Организация данных в этой ФС имеет структуру бинарного дерева: каждый элемент в системе обрабатывается не иерархически, а через бинарные запросы. Например, чтобы найти файл с именем «К» среди тысячи других файлов, система делит каталог на две части и начинает поиск с середины. Например, узнает, в какой части необходимо искать данный файл, если за середину каталога принят файл с названием «Т»? В таком случае система ответит — ищите среди тех файлов, которые идут до файла с именем «Т». То есть, имея отсортированный по алфавиту каталог, система понимает, что файл с необходимым именем находится в одной из двух частей, и время на поиск файла сокращается в два раза — это улучшает скорость работы с мелкими одиночными файлами.

Все файлы в этой системе существуют в виде потоков. Фактически, для того, чтобы превратить блоки с данными в единый файл, этой ФС необходим только файл с метаданными. Это своего рода инструкция по сборке файлов из кусочков данных, которые хранятся в ячейках по всей поверхности накопителя. Благодаря гибкой файловой структуре, объекты NTFS могут принимать множество дополнительных свойств. Например, содержать в названии до 65535 различных символов Unicode. При этом максимальная длина имени файла достигает 255 символов.

Журналирование

Современные операционные системы работают на базе журналируемых файловых систем. Это необходимо для того, чтобы в случае системного сбоя и аварийного завершения работы (вынули вилку питания ПК из розетки) файловая система компьютера смогла восстановиться до последнего рабочего состояния без потери файлов.

В журналируемой файловой системе работа с данными происходит по принципу транзакций — действие совершается полностью или не совершается совсем. Например, при записи системного файла на диск, компьютер делает пометки в метафайл в разделе MTF и ведет мини-журнал процесса копирования до тех пор, пока файл полностью не запишется в необходимый раздел диска. Если устройство перезагрузится во время записи, то при следующем включении система обратится к журналу, узнает о совершенных и несовершенных транзакциях и оставит существовать только те, которые помечены как завершенные. Остальные транзакции будет вычеркнуты, а файлы удалены или возвращены на место.

Как правило, такая система работает наиболее эффективно только с системными файлами, тогда как пользовательские данные могут повредиться или исчезнуть при сбое. Работу журналирования можно проверить с помощью контрольных точек восстановления — компьютер периодически создает слепки состояния системы, по которым позже может восстановиться до этих состояний.

Шифрование

Для защиты данных на компьютере используется шифрование. Это не просто защита компьютера паролем, а также раздача прав для доступа к файлам, что довольно легко вскрыть, взломать и просто обойти с помощью общедоступных инструкций и софта.

Шифрование — это отдельная надстройка над файловой системой компьютера, которая позволяет закрыть пользовательские данные от посторонних глаз практически на аппаратном уровне. В таком случае защищенные файлы нельзя будет просмотреть на другом компьютере, а также после смены материнской платы или операционной системы. Это можно сделать с помощью NTFS — система создает ключи и сертификаты, актуальные только для той сборки и системы, на которой было подключено это шифрование.

Файловая система NTFS также отличается:

Поддержкой больших томов и файлов — до 8 ПБ;
Несколькими уровнями безопасности, в том числе, поддержкой шифрования;
Распределением прав доступа к файлам;
Возможностью сжатия;
Поддержкой до 4 294 967 295 (232−1) файлов.

Вывод: система NTFS «заточена» под работу с операционной системой, а также для накопителей с большим объемом и несколькими разделами.

FAT32 — File Allocation Table

Обновленная файловая система пришла на смену устаревшей FAT16. Ее также разработали специалисты Microsoft, но, в отличие от NTFS, она распространяется в виде открытого исходного кода. Поэтому разработчики любого софта могут беспрепятственно компилировать и внедрять драйвер в свое ПО. Например, поддержка FAT32 есть не только в «родной» операционной системе, но и в любой другой — linux, MacOS, Android, даже в таких проприетарных системах, как iOS.

В ранних версиях ОС Windows файловая система FAT32 даже использовалась в качестве основной ФС для системного раздела. Но позже разработчики отказались от этого решения в пользу новой и прогрессивной NTFS. Впрочем, несмотря на некоторые особенности FAT32, эта ФС все еще повсеместно используется во флешках и картах памяти.

Проще некуда

Файловая система FAT32 — это автомат Калашникова. Она максимально упрощена:.Здесь нет продвинутых систем безопасности и шифрования, система не умеет журналировать свою работу. Это частично сказывается на производительности — в некоторых случаях скорость чтения или записи может быть выше, чем у более новой и сложной NTFS. Правда, это сильно зависит от условий работы — например, от количества обрабатываемых файлов. Так, работа с массивами мелких файлов может стать настоящим испытанием для накопителя, отформатированного в этой файловой системе.

Впрочем, такие задания редко выполняют на тех накопителях, которые используют FAT32. Обычно это внешние устройства с небольшим объемом. Более того, файловая система не умеет работать с объемными разделами. Например, штатные средства ОС Windows не позволяют создавать на диске с FAT32 разделы, объем которых превышает 32 ГБ. К этим недостаткам относятся и ограничения по максимальному размеру файла. Максимальный размер файла, который запоминает накопитель, составляет 4 ГБ.

Все это, конечно же, влияет на популярность файловой системы и ее удобство. Особенно заметны недостатки устаревшей системы стали после того, как почти у каждого пользователя в арсенале появились флешки с объемом от 64 ГБ — FAT32 такому устройству не к лицу.

Структура

Еще больше красок в устаревание вносит древняя структура: файлы в FAT32 хранятся иерархически, а не в виде бинарного дерева, где каждый отдельный объект может быть доступен независимо от остальных. Если бы такая система использовалась в обычной библиотеке, то поиск одной книги мог бы растянуться на несколько часов: чтобы найти книгу с буквой «Ц» в названии, библиотекарю придется достать все книги с полочек по очереди, начиная с экземпляров на «А», и только после этого взять нужную. Любопытно представить, как бы работала в таком режиме Научная библиотека МГУ, где на физических и виртуальных полках хранится более 10 миллионов экземпляров.

Несмотря на перечисленные особенности, FAT32 все еще неплохо справляется со своими задачами. Например, отсутствие журналирования идет на пользу накопителям, которые быстро изнашиваются от частых перезаписей ячеек. К тому же, работа с объемными файлами и разделами на обычной флешке мало кого интересует. Как правило, они «переносят» легковесные офисные файлы, фотографии, короткие видеоматериалы и установочные файлы программ. Вряд ли кто-то попытается загружать образ фильма в формате Blu-ray на флешку: для этого больше подойдет внешний жесткий диск или твердотельный накопитель с большим объемом.

Вывод: появление флешек с большим объемом внесло коррективы в существование FAT32. Однако на рынке все еще преобладают устройства с объемом не более 32 ГБ — этот формат FAT32 еще тянет.

Практичность превыше всего

Большая и сложная NTFS была разработана еще в 1990-х годах. Несмотря на это, файловая система здравствует до сих пор и спокойно переваривает все современные ОС от Microsoft. Конечно, фирменная технология из Редмонда не панацея: если отказаться от «окон» на компьютере, то и NTFS сразу станет ненужной. Правда, для этого придется смириться с Linux на борту или же переехать на платформу Apple — там, между прочим, используется совсем новая APFS, которую яблочные разработчики представили всего несколько лет назад.

Что касается неоднозначной ситуации с FAT32, то, скорее всего, файловая система уже находится на закате популярности. Специалисты пытаются заменить неактуальную файловую систему более удобными и гибкими EXT. Эти системы имеют открытый исходный код и используются в Unix подобных ОС. Драйверы для этих файловых систем легко портируются под любые операционные системы, поэтому такой накопитель поддерживается даже в актуальной Windows 10, достаточно установить распространенный пакет драйверов.

Вывод: если выбирать файловую систему, то лучше ориентироваться на практичность. Для серьезных задач и под системные нужды обязательно выделять накопитель с NTFS на борту. В то же время, для флешки с маленьким объемом будет достаточно и FAT32 — эта ФС широко поддерживается всеми возможными устройствами. Если же пользователь ставит повышенные требования к системе хранения и обработке файлов — добро пожаловать в мир ZFS.

Это целая система внутри системы, где организация файлов в дисковом пространстве происходит по другим законам. Например, при записи информации, ZFS пишет новые данные в новые блоки, а старые оставляет «жить» до того момента, пока не подтвердит, что свежие данные записаны и готовы к работе. Это необходимо для платформ с уклоном в отказоустойчивость, хотя вряд ли пригодится домашнему юзеру. Чтобы файловая система работала как надо, необходимо иметь двойной запас свободного места на диске: для старых данных и следующего потока новых данных. Поэтому ZFS чаще используют в системах хранения данных с большим объемом. Но это уже совсем другая история.

В этом уроке я расскажу, что такое расширение и какие бывают типы файлов в Windows. А в конце дам таблицу наиболее популярных форматов с подробным описанием.

Что такое формат и расширение

Формат или тип — это информация о файле, по которой система понимает, какого он вида и в какой программе его открыть. Для этого у каждого файла есть расширение .

Расширение — это несколько английских букв и/или цифр. Находятся они сразу после названия и разделяются точкой.

На картинке показан файл с расширением mp3. Про него компьютер знает, что это аудио и открывать его нужно в программе-проигрывателе. Значок, которым он отмечен – это иконка программы запуска.

Есть текстовые файлы - они открываются в программе для работы с текстом. Есть музыкальные и видео - они запускаются в проигрывателях. Есть графические (фото, картинки) – они открываются в программах для просмотра изображений. И еще много других типов. У каждого из них свой значок, точнее, значок приложения, в котором он будет открыт.

Если у файла вместо иконки белый лист, значит, компьютер не подобрал для него подходящую программу.

При его открытии появится окно с выбором приложения. Компьютер предлагает пользователю самостоятельно указать программу для запуска.

На заметку . В Windows есть разнообразные системные иконки:

Как правило, такими значками отмечены файлы, которые нужны для корректной работы компьютера. Их много в системном локальном диске. Такие объекты нельзя удалять или переименовывать, иначе приложения, за которые они отвечают, могут работать со сбоями.

Как узнать расширение

Система компьютера может быть настроена таким образом, что расширения у всех файлов показаны.

Или наоборот: так, что показаны только имена, без форматов.

Эту настройку можно изменить.

В Windows 10 открыть любую папку, нажать на пункт «Вид» вверху и поставить или убрать птичку с пункта «Расширения имен файлов».

В Windows 7 чуть сложнее:

Или так: Пуск → Панель управления → Оформление и персонализация → Параметры папок.

Если расширения нет

Если у объекта нет расширения, компьютер не может подобрать программу для его запуска. Это происходит, когда пользователь случайно или намеренно удаляет расширение из имени. А еще может быть из-за вируса.

Решить эту проблему легко, если знаешь тип объекта. Например, знаешь, что это фотография. Тогда нужно просто переименовать файл, добавить после названия точку и указать формат. Вот как это сделать:

Настроить компьютер на показ расширений (см. выше).
Правой кнопкой мыши по файлу – Переименовать.
Сразу после названия напечатать точку и расширение.
Нажать Enter.

Наиболее популярные форматы:

Документы – doc, docx или pdf
Таблицы – xls, xlsx
Архивы – zip или rar
Фотографии – jpg или png
Музыка – mp3 или wav
Видео – mp4 или avi

Другие типы можно посмотреть в конце урока в таблице.

Если формат неизвестен . Чтобы открыть файл, необязательно вручную прописывать расширение. Можно просто запустить его и в окошке выбрать подходящую программу. Если вы правильно ее укажите, объект откроется.

Или щелкните по нему правой кнопкой мыши, выберите «Открыть с помощью…». Или «Открыть с помощью» → «Выбрать другое приложение».

Как изменить расширение

Изменить расширение можно через переименование:

Настроить компьютер на показ расширений (см. выше).
Щелкнуть правой кнопкой мыши по файлу – Переименовать.
Стереть старое расширение после точки и напечатать новое.
Нажать Enter.

Появится окошко, в котором система предупредит о последствиях. Ведь если вы неправильно укажите формат, файл может не открыться. Например, у вас документ с расширением doc, а вы меняете его на pdf.

После нажатия на кнопку «Да» новый тип будет назначен. А также добавится значок программы для его запуска. Но обычно после такой ручной смены расширения файл перестает открываться. Потому что он технически остался тем же, что и был.

Вернуть старое расширение можно таким же образом – через переименование. Или щелкнув правой кнопкой мыши по пустому месту и выбрав пункт «Отменить переименование».

Так как же правильно изменить расширение? Для этого нужно сделать конвертацию – преобразование в другой формат. Это делается через специальные программы или онлайн-сервисы.

Вбиваем в поисковик Яндекс или Гугл запрос «из … в …». Например, из word в pdf .

В моем случае Яндекс предложил несколько онлайн сервисов. Все они интуитивно понятны: загружаем документ на сайт → сервис преобразовывает его в pdf → скачиваем результат на компьютер.

Но в некоторых случаях лучше использовать программу. Например, если нужно конвертировать видео большого размера.

Как назначить программу запуска

Каждому типу файла система назначает приложение для его запуска. И помечает иконкой этой программы. Например, текстовые (txt) будут по умолчанию открыты в Блокноте. А музыкальные (mp3) – в проигрывателе Windows Media.

Когда вместо значка показан белый лист, значит, система не понимает, в какой программе открыть объект. И при его запуске предлагает самостоятельно выбрать приложение из тех, что установлены на компьютере.

Если поставить птичку на пункт «Всегда использовать это приложение», то в последующем все объекты данного типа будут запускаться в выбранной программе.

Но не всегда нужная программа установлена на компьютере. Бывает, ее просто нет - тогда файл открыть никак не получится. В этом случае нужно установить подходящее приложение.

Для каждого популярного формата есть своя бесплатная программа:

PDF – Foxit Reader (оф.сайт)
ZIP и RAR – 7-Zip (оф.сайт)
DOC, DOCX, XLS, XLSX и другие документы MS Office – OpenOffice (оф.сайт)
MP3, MP4, MKV и другие аудио/видео – Media Player Classic (оф.сайт)

Другие форматы и программы для них смотрите в таблице.

На заметку . Также белый лист вместо значка приложения показывается на файлах, у которых нет расширения. Об этом я рассказывал выше в статье.

Выбор программы по умолчанию

А бывает, объекты определенного типа открываются в неподходящей программе. Тогда можно указать другое приложение для их запуска.

1 . Щелкните правой кнопкой мыши по файлу. Выберите «Открыть с помощью…» или «Открыть с помощью» → «Выбрать другое приложение».

2 . В окошке кликните левой кнопкой мыши по нужной программе и поставьте птичку на пункт «Всегда использовать это приложение». Нажмите ОК.

Вот и всё – теперь объекты данного формата будут по умолчанию запускаться в назначенной программе.

Читайте также: