Физическая организация NTFS

Файловая система NTFS была разработана в качестве основной файловой системы для ОС Windows NT в начале 90-х годов с учетом опыта разработки файловых систем FAT и HPFS (основная файловая система для OS/2), а также других существовавших в то время файловых систем. Основными отличительными свойствами NTFS являются:

¨ поддержка больших файлов и больших дисков объемом до 2⁶⁴ байт;

¨ восстанавливаемость после сбоев и отказов программ и аппаратуры управления дисками;

¨ высокая скорость операций, в том числе и для больших дисков;

¨ низкий уровень фрагментации, в том числе и для больших дисков;

¨ гибкая структура, допускающая развитие за счет добавления новых типов записей и атрибутов файлов с сохранением совместимости с предыдущими версиями ФС;

¨ устойчивость к отказам дисковых накопителей;

¨ поддержка длинных символьных имен;

¨ контроль доступа к каталогам и отдельным файлам.

Структура тома NTFS

В отличие от разделов FAT все пространство логического раздела - тома NTFS представляет собой либо файл, либо часть файла. Том в NTFS то же самое, что логический диск. Основой структуры тома NTFS является главная таблица файлов (Master File Table, MFT), которая содержит по крайней мере одну запись для каждого файла тома, включая одну запись для самой себя. Каждая запись MFT имеет фиксированную длину, зависящую от объема диска, — 1,2 или 4 Кбайт. Для большинства дисков, используемых сегодня, размер записи MFT равен 2 Кбайт.

Все файлы на томе NTFS идентифицируются номером файла, который определяется позицией файла в MFT. Весь том NTFS состоит из последовательности кластеров, что отличает эту файловую систему от файловой системы FAT, где на кластеры делилась только область данных. Порядковый номер кластера в томе NTFS называется логическим номером кластера (Logical Cluster Number, LCN). Файл NTFS также состоит из последовательности кластеров, при этом порядковый номер кластера внутри файла называется виртуальным номером кластера (Visual Cluster Number, VCN).

Базовая единица распределения дискового пространства для файловой системы NTFS — непрерывная область кластеров, называемая отрезком. В качестве адреса отрезка NTFS использует логический номер его первого кластера, а также количество кластеров в отрезке k, то есть пара (LCN, k). Таким образом, часть файла, помещенная в отрезок и начинающаяся с виртуального кластера VCN, характеризуется адресом, состоящим из трех чисел: (VCN, LCN, k).

Структура тома NTFS показана на Рис. 25. Загрузочный сектор располагается в начале тома, а его копия — в середине тома.

Далее располагается первый отрезок MFT, содержащий 16 записей о системных файлах NTFS.

Файл целиком размещается в записи таблицы MFT, если это позволяет сделать его размер. В том же случае, когда размер файла больше размера записи MFT, в запись помещаются только некоторые атрибуты файла, а остальная часть файла размещается в отдельном отрезке тома, или нескольких отрезках. Часть файла, размещаемая в записи MFT, называется резидентной частью, а остальные части — нерезидентными. Адресная информация об отрезках, содержащих нерезидентные части файла, размещается в атрибутах резидентной части.

Нулевая запись MFT содержит описание самой MFT, в том числе и такой ее важный атрибут, как адреса всех ее отрезков. После форматирования MFT состоит из одного отрезка, но после создания первого же несистемного файла для хранения его атрибутов требуется еще один отрезок, так как изначально непрерывная последовательность кластеров MFT уже завершена системными файлами.

Загрузочный сектор

0

...

Системный файл 1

Системный файл 2

Системный файл n

Копия MFT (первые три записи)

Файл N –1

Копия загрузочного блока

Продолжение MFT

Файл М

Продолжение MFT

Рис. 25.Структура тома NTFS

Из приведенного описания видно, что сама таблица MFT рассматривается как файл, к которому применим метод размещения в виде набора произвольно расположенных нескольких отрезков.