Какое расширение имеют системные файлы

Обновлено: 07.07.2024

Системные файлы используются для хранения критически важной информации компьютера, для которых компьютерная система может не правильно, если нет работать. Категория файловой системы, как правило, относится к файлам, относящихся к операционной системе, в том числе популярных платформ, таких как MacOS, Linux и Windows.

Поскольку системные файлы несут ответственность за работу компьютера, они, как правило, скрыты от пользователя по умолчанию. Кроме того, есть средства защиты, чтобы ограничить их удаление, изменение или удаление для предотвращения случайного повреждения операционной системы. Некоторые примеры системных файлов включают в себя драйверы устройств, динамически подключаемые библиотеки и исполняемые файлы.

В Windows эти файлы помечаются отдельным атрибутом 'Systems. В Linux, вы должны использовать «администратор» доступ, чтобы иметь возможность повозиться с системными файлами.

КАК СИСТЕМА ФАЙЛЫ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ?

Системные файлы хранят очень важную информацию о том, как запустить систему. Различные операционные системы имеют свои собственные соответствующие собственные форматы файлов системы.

Поиск типов файлов

Какой популярный System Files Extensions?

SYS
Формат: Текст / Двоичный
Разработчик: Microsoft

Расширение файла SYS или Windows-систем используется в операционной системе Windows от Microsoft для драйвера устройства системного файла или файла конфигурации аппаратного обеспечения. Он содержит системные переменные и функции.

PPD
Формат: -
Разработчик: Adobe Systems

PPD или PostScript формат принтер Описание файла представляет собой файл системного драйвера для принтера PostScript и может хранить информацию о принтере, включая размер шрифта, конфигурацию памяти, DPI, а также другие сведения о конфигурации.

DLL
Формат: Двоичный
Разработчик: Microsoft

DLL или формат файл Dynamic Link Library используются в операционной системе Windows от Microsoft как скомпилированные библиотеки. Он содержит инструкции и процедуры по умолчанию, которые могут быть вызваны на другие программы для выполнения определенных действий. DLL, включает в себя множество стандартных процедур, устраняя необходимость для каждого разработчика, чтобы написать свою собственную версию для выполнения стандартных функций.

ADML
Формат: Текст
Разработчик: Microsoft

ADML или формат файла администрирования групповой политики конкретных языков используется для хранения сведений о конфигурации для редактора групповой политики, программы Windows, для управления рабочей среды. Файл ADML содержит информацию о локализации.

CUR
Формат: Двоичный
Разработчик: -

CUR или файл Cursor формат используется для хранения статического или анимированного изображения для указателя мыши на Windows. Он похож на формат ICO файла, за исключением байт, используемых для их идентификации и дополнительная точка доступа в заголовке формата для CUR файлов.

Все существующие файлы условно можно разделить на две основные группы: системные и пользовательские. Очевидно, что системные файлы являются составляющими элементами самой системы, содержат в себе библиотеки, алгоритмы, команды, обеспечивающие работоспособность операционной системы. Пользовательские файлы являются виртуальным достоянием пользователя и для их чтения или редактирования требуются соответствующие программы.

Операционная система определяет тип файла по его расширению. Расширением называется последняя часть имени файла, которая следует после точки. Точек в названии может быть несколько, поэтому расширением считается часть имени файла, следующая за последней точкой в его названии. Пример: filename.txt

От расширения файла зависит — какой программой будет производиться чтение или редактирование данного файла.

Здесь возникает некоторая сложность в понимании для новичка. Дело в том, что операционная система, по умолчанию, настроена так, что известные системе расширения файлов не отображаются. В этом случае, пользователь видит только название самого файла. Видимо, создатели ОС посчитали, что пользователю нет смысла вдаваться в технические подробности.

Увы, без знания технических подробностей, полноценное взаимодействие с компьютером невозможно. По той причине, что расширения файлов остаются скрытыми, многие пользователи даже не подозревают о том, что в одной папке (каталоге) не может существовать двух файлов с одинаковыми названиями. Каждое название файла индивидуально для каждой конкретной папки.

Заблуждение возникает по той причине, что один файл может называться filename.txt, а второй файл может называться filename.jpg. Для системы, оба этих названия являются разными из-за разных расширений в имени, а пользователь, если расширения не отображаются, видит два одинаковых имени файла в одной папке и думает, что такое вполне возможно.

Рассмотрим типы пользовательских файлов. Условно их можно разделить на четыре основные группы:

1. Текстовый документ

Основным типом пользовательских файлов является текстовый документ. Данное утверждение не требует объемных доказательств, достаточно напомнить о том, что ни один сайт в интернете не обходится без текста. Кроме того, никакая электронная отчетность, ведение бухгалтерии, логистики, заключение договоров — тоже не могут обойтись без набора текстовых символов. Текст в компьютерном мире является, пусть не самым красочным, но самым основным источником информации. Графические изображения, как правило, являются дополнением к основному текстовому файлу, если содержат графики, чертежи, иллюстрации или фотографии.

Текстовый документ может содержать в себе обычный или форматированный текст. Если текстовый документ содержит неформатированный текст, такая запись, по сути, является единой строкой, содержащей определенный набор символов. Приложения, работающие с текстовыми документами, для удобства чтения автоматически располагают текст в окне в несколько строк, осуществляя перенос по словам.

Неформатированный текст содержит только основной набор символов, без указания типа и размера шрифта. Программы, работающие с текстом, отображают неформатированный текст размером и шрифтом выбранным пользователем. Таким образом, неформатированный текст, на двух разных компьютерах, может выглядеть совершенно по-разному, сохранится только основной логический смысл данного текста.

В операционной системе Windows, для чтения и создания простых текстовых файлов без форматирования, существует гениальное приложение "Блокнот". Данное приложение позволяет создавать простые текстовые файлы без форматирования. Кроме того, приложение позволяет открывать и редактировать некоторые системные файлы, содержащие техническую текстовую информацию. Также возможно создание или редактирование страниц интернета в формате HTM или HTML .

Форматированный текст имеет заданный и описанный в самом файле тип и размер шрифта, разбивку на абзацы, страницы, отступы текста от краев страницы, что подразумевает дальнейший вывод текста на печать с помощью принтера. Также форматированный текст может иметь таблицы, гипертекстовые ссылки, позволяющие осуществлять переход прямо из текстового документа на указанный ресурс в сети Интернет.

Наиболее известная программа, которая используется для работы с форматированным текстом, разработана компанией Microsoft и называется Word.

Некоторые пользователи полагают, что программа Word является неотъемлемой частью операционной системы Windows .

На самом деле, данное приложение является отдельным продуктом компании и устанавливается дополнительно. Приложение разработано специально для работников офиса, которым постоянно приходится работать с отчетами, сметами, счетами, договорами и другими аналогичными документами.

Текст без иллюстраций, фотографий или иконок выглядит слишком сухо и скучно. Иногда рисунки просто необходимы для наглядности. Все изображения, используемые в цифровой среде, можно разделить на две основных группы: растровая и векторная графика. Разница между этими двумя группами значительна и заключается в принципах построения, сохранения и чтения изображения.

Растровые изображения появились раньше и пока остаются наиболее популярными. Связано это с тем, что создавать и редактировать растровые изображения гораздо проще. На сегодняшний день существует множество различных программ, доступных широкому кругу пользователей, которые созданы для работы с растровой графикой.

Общий принцип растрового изображения заключается в том, что оно состоит из точек — пикселей. Такой принцип продиктован устройством самих мониторов, где также используются трехцветные пиксели. Каждый пиксель монитора состоит из трех ячеек, которым заданы базовые цвета: красный, зеленый и синий.
От яркости свечения каждой цветной ячейки, входящей в состав одного пикселя, зависит его общий суммарный цвет. Одинаковое свечение красного и зеленого порождают желтый цвет, одинаковое свечение зеленого и синего — дают голубой, а все три цвета в сумме дают белый. Разное процентное соотношение трёх базовых цветов — создает всю богатую палитру не только виртуального, но и окружающего мира.

Качество растрового изображения зависит от количества пикселей. Чем больше пикселей, тем выше может быть качество изображения. Пиксели в графическом рисунке образуют горизонтальные строки и вертикальные столбцы. Любое растровое изображение имеет четкий размер по ширине и высоте, который также указывается в пикселях.

Основной недостаток растрового изображения заключается в том, что изменение исходного размера изображения приводит к ухудшению качества. Связано это с тем, что при уменьшении изображения соседние пиксели суммируются и сливаются в один. При увеличении изображения добавляются новые пиксели, которым присваивается промежуточное значение соседних.
Если исходное изображение не уменьшать, а сразу увеличивать, то и в этом случае, за счет появления промежуточных пикселей теряется исходная четкость изображения. Наименьшие потери качества происходят при увеличении изображения на коэффициент кратный четырем: в два, в четыре, в восемь или шестнадцать раз.
В этих случаях, каждый пиксель просто увеличивается в четыре раза, либо в восемь, шестнадцать раз, но не появляются пиксели с промежуточными значениями.

Помимо растровой графики, существует векторная графика . Принцип построения векторного изображения заключается в том, что в исходном файле сохраняется сама форма каждого элемента изображения, в процентном соотношении от общей площади изображения. Подобное сохранение информации обеспечивает четкость изображения при любом изменении размера.
Векторное изображение, созданное на дисплее обычного компьютера, не потеряет своё качество даже в том случае, если его растянуть до размеров многоэтажного дома. Объем файла векторной графики зависит от количества элементов, используемых в рисунке.

Возможность воспроизведения звука на компьютере не является такой важной и необходимой составляющей, как текст или графическое изображение, но делает цифровой мир более совершенным и многогранным. Если же рассматривать техническую составляющую, компьютер, лишенный возможности работы со звуком, стал бы бесполезной игрушкой для композиторов, музыкантов, аранжировщиков и других специалистов, чья творческая или трудовая деятельность связана непосредственно со звуковыми файлами.
Для того чтобы понять структуру звукового файла, обратимся к базовым понятиям возникновения звука в природе. Известно, что любой звук это волна, которая порождается источником звука с помощью колебаний. От частоты колебаний источника звука зависит частота звуковой волны. Частота колебаний выражается в Герцах. Один Герц (Гц или Hz) означает одно колебание в секунду. Человеческое ухо способно слышать звуковые колебания в диапазоне от 20 колебаний в секунду (20 Гц) до 20 000 колебаний (20 кГц).

Некоторые источники утверждают, что человеческое ухо слышит не от 20, а от 30 Герц. Так или иначе, но всё, что ниже слышимого диапазона — принято считать инфразвуком, а диапазон свыше 20 000 Герц — принято считать ультразвуком.
Звуковой файл, по своей сути, это цифровая запись колебаний источника звука. При воспроизведении звукового файла, считывается запись колебаний, а сигнал, сгенерированный в соответствии с записью, подаётся на усилитель мощности, а уже затем воспроизводится динамиками звукового устройства.
Запись звука можно представить в виде графика. Для простоты восприятия, на графике изображена частота равная одному колебанию в секунду, что соответствует 1 Герц. Естественно, человеческое ухо не может услышать такую частоту, но на данном примере проще объяснить общий принцип звучания частот.

Когда мы слышим музыку, мы можем различать звучание множества различных музыкальных инструментов. Все они звучат на разных частотах, но запись подобного звучания выглядит в виде всего одной звуковой дорожки. Возникает вполне справедливый вопрос: Каким образом одна звуковая дорожка может содержать запись нескольких музыкальных инструментов?
Чтобы ответить на данный вопрос, воспользуемся двумя графиками. На одном графике изображена частота 1 Герц, на втором графике изображена частота 10 Герц. Как будет выглядеть график, если две этих частоты суммировать в один график?
Примитивная математика здесь бессильна и 1 плюс 10 Герц не будет равняться 11 Герцам. Полученный график будет сочетать в себе обе частоты, которые, при воспроизведении будут слышаться по отдельности. То есть, не сольются в единый звук. Однако, следует заметить, что суммируется громкость частот.

Подобным образом происходит наложение и слияние многих частот. В конце-концов, человеческое ухо — также имеет всего одну мембрану (барабанную перепонку), которая воспринимает всё многообразие звуков реального мира.

Видеофайлы являются наиболее "тяжелыми" по своему объему и наиболее сложными для воспроизведения на компьютере. Впрочем, для любого компьютера нет ничего страшнее, чем качественная видеоигра с трехмерной графикой и массой реалистичных эффектов: дым, туман, падающие тени от объектов и многие другие эффекты, которые создают максимальную нагрузку для видеокарты, заставляя её просчитывать весь виртуальный мир трёхмерной сцены.

Игровой режим с 3D-графикой наиболее опасен для ноутбуков потому, что система охлаждения обслуживает одновременно главный процессор и видеочип. Однако, скорость вращения кулера зависит от температуры главного процессора. Видеоигра может давать незначительную нагрузку для главного процессора при максимальной нагрузке видеочипа. В этом случае, кулер работает на пониженных оборотах, видеочип нагревается сильнее, чем главный процессор, но не получает достойного охлаждения, из-за чего значительно сокращается срок службы видеочипа.

Если учитывать нагрузку, которую создаёт трехмерная игра, то воспроизведение видеофайлов можно считать пустяком, который создаёт нагрузку процессора в пределах от 25-30% до 67-75%. Конечно, процент загрузки зависит ещё от мощности самого процессора. Чем мощнее процессор, тем проще ему работать. Для видеокарты-же нагрузка остается минимальной, поскольку, вся работа заключается в просчете плоского, двухмерного изображения, имеющего лишь ширину и высоту кадра.
Как говорилось ранее, видеофайл представляет собой серию последовательных, графических рисунков, сопровождающихся аудиодорожкой. Объем видеофайла напрямую зависит от размера и количества кадров. Правда, помимо этих параметров, существуют и такие, как интерлейсинг, битрейт, сжатие.
Известно, что человеческий глаз воспринимает движение на экране в том случае, если скорость смены кадров не ниже 24 кадров в секунду. Однако, некоторые цифровые форматы имеют настройку от шести с половиной кадров в секунду и выше. Как такое возможно?

Всё дело в том, что в подобных случаях смена кадра происходит так же быстро и резко, но время показа одного кадра на экране значительно увеличено. Конечно, чем больше кадров в секунду мы видим, тем плавнее воспринимается движение на экране.

Есть ещё такое заблуждение, что 24 кадра в секунду это максимум для человеческого глаза, а повышать количество кадров не имеет смысла. На самом деле, видео, воспроизводимое со скоростью 30 кадров в секунду, воспринимается глазом более плавно и кажется более натуральным, а 60 кадров в секунду создаёт ещё более плавный и реалистичный эффект движения.

Заключение

По своей сути, любой файл содержит запись, состоящую из набора символов. Разница лишь в том, что значения символов, в разных типах файлов, имеют разное значение. Текстовые файлы появились одними из первых, ещё на заре развития компьютерной техники. Они могут иметь простое или сложное форматирование, подразумевающее отступы текста от краёв, разбивку текста на отдельные страницы, если подразумевается вывод документа на печать.

Вторым по значению можно смело назвать графический рисунок. К этой категории относится любое растровое изображение, будь то фотография, сделанная с помощью цифровой камеры или рисунок, созданный от руки. Для компьютера не имеет значения, каким образом был создан графический рисунок, для него это просто файл, в котором описано количество точек по вертикали и горизонтали, а также указан цвет каждой точки. Открывая изображение для просмотра, компьютер должен прочитать графический файл от начала до конца и затем, в соответствии с его содержимым, отобразить область рисунка указанными цветами. Пользователь видит картинку или фотографию.

Если графические файлы содержат информацию о количестве и цветах точек, из которых состоит рисунок, то аудиофайл содержит в себе запись частоты колебаний мембраны динамиков или наушников. Компьютер, считывая информацию аудиофайла, генерирует необходимые частоты и передает их на предварительный усилитель громкости, с которого сигнал поступает на усилитель мощности и далее начинает звучать в наушниках или динамиках.

Самым "тяжелым" и сложным для обработки и чтения является видеофайл, который состоит из двух частей: видеоряд и звуковая дорожка. По своей сути, видеофайл это объединение графического рисунка с аудиофайлом, с той разницей, что видеофайл подразумевает не один рисунок, а целую серию графических рисунков, которые сменяются со скоростью 12.5, 15, 25, 29.9 или 30 кадров в секунду. Скорость смены кадров также указана в самом видеофайле. Следует учитывать, что воспроизведение видеоряда должно ещё сопровождаться синхронным воспроизведением аудиодорожки. Из-за такой сложности, на слабых компьютерах нередко возникает рассинхронизация потоков, когда видеоряд отстает от аудиодорожки, либо наоборот: опережает её.

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.

Рядовому пользователю компьютерных электронных устройств редко, но приходится сталкиваться с таким понятием, как «выбор файловой системы». Чаще всего это происходит при необходимости форматирования внешних накопителей (флешек, microSD), установке операционных систем, восстановлении данных на проблемных носителях, в том числе жестких дисках. Пользователям Windows предлагается выбрать тип файловой системы, FAT32 или NTFS, и способ форматирования (быстрое/глубокое). Дополнительно можно установить размер кластера. При использовании ОС Linux и macOS названия файловых систем могут отличаться.

Возникает логичный вопрос: что такое файловая система и в чем ее предназначение? В данной статье дадим ответы на основные вопросы касательно наиболее распространенных ФС.

Что такое файловая система

Обычно вся информация записывается, хранится и обрабатывается на различных цифровых носителях в виде файлов. Далее, в зависимости от типа файла, кодируется в виде знакомых расширений – *exe, *doc, *pdf и т.д., происходит их открытие и обработка в соответствующем программном обеспечении. Мало кто задумывается, каким образом происходит хранение и обработка цифрового массива в целом на соответствующем носителе.

Операционная система воспринимает физический диск хранения информации как набор кластеров размером 512 байт и больше. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги, которые также являются файлами, содержащими список других файлов в этом каталоге. Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Запись файлов большого объема приводит к необходимости фрагментации, когда файлы не сохраняются как целые единицы, а делятся на фрагменты. Каждый фрагмент записывается в отдельные кластеры, состоящие из ячеек (размер ячейки составляет один байт). Информация о всех фрагментах, как части одного файла, хранится в файловой системе.

Файловая система связывает носитель информации (хранилище) с прикладным программным обеспечением, организуя доступ к конкретным файлам при помощи функционала взаимодействия программ A PI. Программа, при обращении к файлу, располагает данными только о его имени, размере и атрибутах. Всю остальную информацию, касающуюся типа носителя, на котором записан файл, и структуры хранения данных, она получает от драйвера файловой системы.

На физическом уровне драйверы ФС оптимизируют запись и считывание отдельных частей файлов для ускоренной обработки запросов, фрагментации и «склеивания» хранящейся в ячейках информации. Данный алгоритм получил распространение в большинстве популярных файловых систем на концептуальном уровне в виде иерархической структуры представления метаданных (B-trees). Технология снижает количество самых длительных дисковых операций – позиционирования головок при чтении произвольных блоков. Это позволяет не только ускорить обработку запросов, но и продлить срок службы HDD. В случае с твердотельными накопителями, где принцип записи, хранения и считывания информации отличается от применяемого в жестких дисках, ситуация с выбором оптимальной файловой системы имеет свои нюансы.

Основные функции файловых систем

Файловая система отвечает за оптимальное логическое распределение информационных данных на конкретном физическом носителе. Драйвер ФС организует взаимодействие между хранилищем, операционной системой и прикладным программным обеспечением. Правильный выбор файловой системы для конкретных пользовательских задач влияет на скорость обработки данных, принципы распределения и другие функциональные возможности, необходимые для стабильной работы любых компьютерных систем. Иными словами, это совокупность условий и правил, определяющих способ организации файлов на носителях информации.

Основными функциями файловой системы являются:

размещение и упорядочивание на носителе данных в виде файлов;
определение максимально поддерживаемого объема данных на носителе информации;
создание, чтение и удаление файлов;
назначение и изменение атрибутов файлов (размер, время создания и изменения, владелец и создатель файла, доступен только для чтения, скрытый файл, временный файл, архивный, исполняемый, максимальная длина имени файла и т.п.);
определение структуры файла;
поиск файлов;
организация каталогов для логической организации файлов;
защита файлов при системном сбое;
защита файлов от несанкционированного доступа и изменения их содержимого.

Задачи файловой системы

Функционал файловой системы нацелен на решение следующих задач:

присвоение имен файлам;
программный интерфейс работы с файлами для приложений;
отображение логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
поддержка устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
содержание параметров файла, необходимых для правильного взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).

В многопользовательских системах реализуется задача защиты файлов от несанкционированного доступа, обеспечение совместной работы. При открытии файла одним из пользователей для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

Вся информация о файлах хранится в особых областях раздела (томах). Структура справочников зависит от типа файловой системы. Справочник файлов позволяет ассоциировать числовые идентификаторы уникальных файлов и дополнительную информацию о них с непосредственным содержимым файла, хранящимся в другой области раздела.

Операционные системы и типы файловых систем

Существует три основных вида операционных систем, используемых для управления любыми информационными устройствами: Windows компании Microsoft, macOS разработки Apple и операционные системы с открытым исходным кодом на базе Linux. Все они, для взаимодействия с физическими носителями, используют различные типы файловых систем, многие из которых дружат только со «своей» операционкой. В большинстве случаев они являются предустановленными, рядовые пользователи редко создают новые дисковые разделы и еще реже задумываются об их настройках.

В случае с Windows все выглядит достаточно просто: NTFS на всех дисковых разделах и FAT32 (или NTFS) на флешках. Если установлен NAS (сервер для хранения данных на файловом уровне), и в нем используется какая-то другая файловая система, то практически никто не обращает на это внимания. К нему просто подключаются по сети и качают файлы.

На мобильных гаджетах с ОС Android чаще всего установлена ФС версии ext4 во внутренней памяти и FAT32 на карточках microSD. Владельцы продукции Apple зачастую вообще не имеют представления, какая файловая система используется на их устройствах – HFS+, HFSX, APFS, WTFS или другая. Для них существуют лишь красивые значки папок и файлов в графическом интерфейсе.

Более богатый выбор у линуксоидов. Но здесь настройка и использование определенного типа файловой системы требует хотя бы минимальных навыков программирования. Тем более, мало кто задумывается, можно ли использовать в определенной ОС «неродную» файловую систему. И зачем вообще это нужно.

Рассмотрим более подробно виды файловых систем в зависимости от их предпочтительного использования с определенной операционной системой.

Файловые системы Windows

Исходный код файловой системы, получившей название FAT, был разработан по личной договоренности владельца Microsoft Билла Гейтса с первым наемным сотрудником компании Марком Макдональдом в 1977 году. Основной задачей FAT была работа с данными в операционной системе Microsoft 8080/Z80 на базе платформы MDOS/MIDAS. Файловая система FAT претерпела несколько модификаций – FAT12, FAT16 и, наконец, FAT32, которая используется сейчас в большинстве внешних накопителей. Основным отличием каждой версии является преодоление ограниченного объема доступной для хранения информации. В дальнейшем были разработаны еще две более совершенные системы обработки и хранения данных – NTFS и ReFS.

FAT (таблица распределения файлов)

Числа в FAT12, FAT16 и FAT32 обозначают количество бит, используемых для перечисления блока файловой системы. FAT32 является фактическим стандартом и устанавливается на большинстве видов сменных носителей по умолчанию. Одной из особенностей этой версии ФС является возможность применения не только на современных моделях компьютеров, но и в устаревших устройствах и консолях, снабженных разъемом USB.

Пространство FAT32 логически разделено на три сопредельные области:

зарезервированный сектор для служебных структур;
табличная форма указателей;
непосредственная зона записи содержимого файлов.

К недостатком стандарта FAT32 относится ограничение размера файлов на диске до 4 Гб и всего раздела в пределах 8 Тб. По этой причине данная файловая система чаще всего используется в USB-накопителях и других внешних носителях информации. Для установки последней версии ОС Microsoft Windows 10 на внутреннем носителе потребуется более продвинутая файловая система.

С целью устранения ограничений, присущих FAT32, корпорация Microsoft разработала обновленную версию файловой системы exFAT (расширенная таблица размещения файлов). Новая ФС очень схожа со своим предшественником, но позволяет пользователям хранить файлы намного большего размера, чем четыре гигабайта. В exFAT значительно снижено число перезаписей секторов, ответственных за непосредственное хранение информации. Функция очень важна для твердотельных накопителей ввиду необратимого изнашивания ячеек после определенного количества операций записи. Продукт exFAT совместим с операционными системами Mac, Android и Windows. Для Linux понадобится вспомогательное программное обеспечение.

NTFS (файловая система новой технологии)

Стандарт NTFS разработан с целью устранения недостатков, присущих более ранним версиям ФС. Впервые он был реализован в Windows NT в 1995 году, и в настоящее время является основной файловой системой для Windows. Система NTFS расширила допустимый предел размера файлов до шестнадцати гигабайт, поддерживает разделы диска до 16 Эб (эксабайт, 10 18 байт ). Использование системы шифрования Encryption File System (метод «прозрачного шифрования») осуществляет разграничение доступа к данным для различных пользователей, предотвращает несанкционированный доступ к содержимому файла. Файловая система позволяет использовать расширенные имена файлов, включая поддержку многоязычности в стандарте юникода UTF, в том числе в формате кириллицы. Встроенное приложение проверки жесткого диска или внешнего накопителя на ошибки файловой системы chkdsk повышает надежность работы харда, но отрицательно влияет на производительность.

ReFS (Resilient File System)

Последняя разработка Microsoft, доступная для серверов Windows 8 и 10. Архитектура файловой системы в основном организована в виде B + -tree. Файловая система ReFS обладает высокой отказоустойчивостью благодаря реализации новых функций:

Copy-on-Write (CoW) – никакие метаданные не изменяются без копирования;
данные записываются на новое дисковое пространство, а не поверх существующих файлов;
при модификации метаданных новая копия хранится в свободном дисковом пространстве, затем система создает ссылку из старых метаданных на новую версию.

Все это позволяет повысить надежность хранения файлов, обеспечивает быстрое и легкое восстановление данных.

Файловые системы macOS

Для операционной системы macOS компания Apple использует собственные разработки файловых систем:

HFS+, которая является усовершенствованной версией HFS, ранее применяемой на компьютерах Macintosh, и ее более соверешенный аналог APFS. Стандарт HFS+ используется во всех устройствах под управлением продуктов Apple, включая компьютеры Mac, iPod, а также Apple X Server.
Кластерная файловая система Apple Xsan, созданная из файловых систем StorNext и CentraVision, используется в расширенных серверных продуктах. Эта файловая система хранит файлы и папки, информацию Finder о просмотре каталогов, положениях окна и т.д.

Файловые системы Linux

В отличие от ОС Windows и macOS, ограничивающих выбор файловой системы предустановленными вариантами, Linux предоставляет возможность использования нескольких ФС, каждая из которых оптимизирована для решения определенных задач. Файловые системы в Linux используются не только для работы с файлами на диске, но и для хранения данных в оперативной памяти или доступа к конфигурации ядра во время работы системы. Все они включены в ядро и могут использоваться в качестве корневой файловой системы.

Основные файловые системы, используемые в дистрибутивах Linux:

Ext2, Ext3, Ext4 или Extended Filesystem – стандартная файловая система, первоначально разработанная еще для Minix. Содержит максимальное количество функций и является наиболее стабильной в связи с редкими изменениями кодовой базы. Начиная с ext3 в системе используется функция журналирования. Сегодня версия ext4 присутствует во всех дистрибутивах Linux.

JFS или Journaled File System разработана в IBM в качестве альтернативы для файловых систем ext. Сейчас она используется там, где необходима высокая стабильность и минимальное потребление ресурсов (в первую очередь в многопроцессорных компьютерах). В журнале хранятся только метаданные, что позволяет восстанавливать старые версии файлов после сбоев.

ReiserFS также разработана в качестве альтернативы ext3, поддерживает только Linux. Динамический размер блока позволяет упаковывать несколько небольших файлов в один блок, что предотвращает фрагментацию и улучшает работу с небольшими файлами. Недостатком является риск потери данных при отключении энергии.

XFS рассчитана на файлы большого размера, поддерживает диски до 2 терабайт. Преимуществом системы является высокая скорость работы с большими файлами, отложенное выделение места, увеличение разделов на лету, незначительный размер служебной информации. К недостаткам относится невозможность уменьшения размера, сложность восстановления данных и риск потери файлов при аварийном отключении питания.

Btrfs или B-Tree File System легко администрируется, обладает высокой отказоустойчивостью и производительностью. Используется как файловая система по умолчанию в OpenSUSE и SUSE Linux.

Другие ФС, такие как NTFS, FAT, HFS, могут использоваться в Linux, но корневая файловая система на них не устанавливается, поскольку они для этого не предназначены.

Дополнительные файловые системы

В операционных системах семейства Unix BSD (созданы на базе Linux) и Sun Solaris чаще всего используются различные версии ФС UFS (Unix File System), известной также под названием FFS (Fast File System). В современных компьютерных технологиях данные файловые системы могут быть заменены на альтернативные: ZFS для Solaris, JFS и ее производные для Unix.

Кластерные файловые системы включают поддержку распределенных хранилищ, расширяемость и модульность. К ним относятся:

ZFS – «Zettabyte File System» разработана для распределенных хранилищ Sun Solaris OS;
Apple Xsan – эволюция компании Apple в CentraVision и более поздних разработках StorNext;
VMFS (Файловая система виртуальных машин) разработана компанией VMware для VMware ESX Server;
GFS – Red Hat Linux именуется как «глобальная файловая система» для Linux;
JFS1 – оригинальный (устаревший) дизайн файловой системы IBM JFS, используемой в старых системах хранения AIX.

Практический пример использования файловых систем

Владельцы мобильных гаджетов для хранения большого объема информации используют дополнительные твердотельные накопители microSD (HC), по умолчанию отформатированные в стандарте FAT32. Это является основным препятствием для установки на них приложений и переноса данных из внутренней памяти. Чтобы решить эту проблему, необходимо создать на карточке раздел с ext3 или ext4. На него можно перенести все файловые атрибуты (включая владельца и права доступа), чтобы любое приложение могло работать так, словно запустилось из внутренней памяти.

Операционная система Windows не умеет делать на флешках больше одного раздела. С этой задачей легко справится Linux, который можно запустить, например, в виртуальной среде. Второй вариант - использование специальной утилиты для работы с логической разметкой, такой как MiniTool Partition Wizard Free . Обнаружив на карточке дополнительный первичный раздел с ext3/ext4, приложение Андроид Link2SD и аналогичные ему предложат куда больше вариантов.

Флешки и карты памяти быстро умирают как раз из-за того, что любое изменение в FAT32 вызывает перезапись одних и тех же секторов. Гораздо лучше использовать на флеш-картах NTFS с ее устойчивой к сбоям таблицей $MFT. Небольшие файлы могут храниться прямо в главной файловой таблице, а расширения и копии записываются в разные области флеш-памяти. Благодаря индексации на NTFS поиск выполняется быстрее. Аналогичных примеров оптимизации работы с различными накопителями за счет правильного использования возможностей файловых систем существует множество.

Надеюсь, краткий обзор основных ФС поможет решить практические задачи в части правильного выбора и настройки ваших компьютерных устройств в повседневной практике.

Читайте также: