Способы размещения файла на диске, в зависимости от его размера

Небольшой файл. Если файл имеет небольшой размер, то он может целиком располагаться внутри одной записи MFT, имеющей, например, размер 2 Кбайт, например файлы размером до 1500 байт. Небольшие файлы NTFS состоят из следующих атрибутов (Рис. 26): стандартная информация (SI — standard information); имя файла (FN — file name); данные (Data); дескриптор безопасности (SD — security descriptor).

Файлы больших размеров не могут разместиться в одной записи MFT. Рассмотрим другие способы размещения файлов, зависящие от их размера.

SI	FN	Data	Записи MFT SD

Рис. 26. Размещение небольшого файла NTFS

Большие файлы (large). Если данные файла не помещаются в одну запись MFT, то этот факт отражается в заголовке атрибута Data, который содержит признак того, что этот атрибут является нерезидентным, то есть находится в отрезках вне таблицы MFT. В этом случае атрибут Data содержит адресную информацию (LCN, VCN, k) каждого отрезка данных (Ошибка! Источник ссылки не найден.).

Рис. 27.Размещение большого файла

Очень большие файлы (huge). Если файл настолько велик, что его атрибут данных, хранящий адреса нерезидентных отрезков данных, не помещается в одной записи, то этот атрибут помещается в другую запись MFT, а ссылка на такой атрибут помещается в основную запись файла (Рис. 28). Эта ссылка содержится в атрибуте Attribute List. Сам атрибут данных по-прежнему содержит адреса нерезидентных отрезков данных.

Рис. 28. Размещение очень большого файла

Сверхбольшие файлы (extremely huge). Для сверхбольших файлов в атрибуте Attribute List можно указать несколько атрибутов, расположенных в дополнительных записях MFT (Рис. 29). Кроме того, можно использовать двойную косвенную адресацию, когда нерезидентный атрибут будет ссылаться на другие нерезидентные атрибуты, поэтому в NTFS не может быть атрибутов слишком большой для системы длины

Каталоги NTFS.

Каждый каталог NTFS представляет собой один вход в таблицу MFT, который содержит атрибут Index Root. Индекс содержит список файлов, входящих в каталог. Индексы позволяют сортировать файлы для ускорения поиска, основанного на значении определенного атрибута. Обычно в файловых системах файлы сортируются по имени. NTFS позволяет использовать для сортировки любой атрибут, если он хранится в резидентной форме.

Имеются две формы хранения списка файлов.

		Записи MFT

Рис. 29. Размещение сверхбольшого файла

Небольшие каталоги (small indexes). Если количество файлов в каталоге невелико, то список файлов может быть резидентным в записи в MFT, являющейся каталогом. Для резидентного хранения списка используется единственный атрибут — Index Root. Список файлов содержит значения атрибутов файла— это имя файла, а также номер записи MTF, содержащей начальную запись файла.

Большие каталоги (large indexes). По мере того как каталог растет, список файлов может потребовать нерезидентной формы хранения. Однако начальная часть списка всегда остается резидентной в корневой записи каталога в таблице MFT.Имена файлов резидентной части списка файлов формируются как узлы по алгоритму В-дерева (двоичного дерева). Остальные части списка файлов размещаются вне MFT.

Для их поиска используется специальный атрибут Index Allocation, представляющий собой адреса отрезков, хранящих остальные части списка файлов каталога. В результате вместо перебора большого количества имен выполняется сравнение с гораздо меньшим количеством имен узлов и имен в одной из групп каталога.

Если одна из групп каталога становится слишком большой, то ее также делят на группы.

Файловые операции

Файловая система ОС должна предоставлять пользователям набор операций работы с файлами, оформленный в виде системных вызовов. Этот набор обычно состоит из таких системных вызовов, как creat (создать файл), read (читать из файла), write (записать в файл) и некоторых других.

ОС необходимо выполнить ряд универсальных для всех операций действий:

По символьному имени файла найти его характеристики, которые хранятся в файловой системе на диске.

Скопировать характеристики файла в оперативную память, так как только таким образом программный код может их использовать.

На основании характеристик файла проверить права пользователя на выполнение запрошенной операции (чтение, запись, удаление, просмотр атрибутов файла).

Очистить область памяти, отведенную под временное хранение характеристик файла.

Кроме того, каждая операция включает ряд уникальных для нее действий, например чтение определенного набора кластеров диска, удаление файла и т.д.