Cel.ro

Sisteme de fişiere

by gmp
Published on: 13 June 2011
Comments: No Comments

Reprezintă o structură de memorare, aranjare şi regăsire a fişierelor şi directoarelor de pe un disc. Sistemul de fişiere se caracterizează prin:

- structură ierarhică: organizarea este arborescentă, cu un director rădăcină (root) la care se conectează fişiere, alte directoare sau legături. Fişierele pot fi privite ca “frunze”, iar directoarele ca “noduri” ale acestui arbore. Un director poate conţine fişiere sau alte subdirectoare.

- independenţa faţă de hardware-ul sistemului de calcul: fişierele sunt privite ca succesiuni de octeţi legate între ele în funcţie de modul de organizare a datelor pe disc

- flexibilitate: oricând este posibilă ştergerea unui fişier (“frunză”) sau subdirector (“nod”) din acest arbore sau inserarea unei noi sub-structuri arborescente.


FAT (File Allocation Table)

A apărut în anul 1981, odată cu prima versiune a sistemului MS-DOS (Disk Operating System), aflat sub patronajul Microsoft şi distribuit împreună cu calculatoarele personale tip IBM-PC.

Nume FAT12 FAT16 FAT32
12 biţi 16 biţi 28 biţi (4 biţi rezervaţi)
Introdus 1977-1980 1984-1987 1996
Capacitate maximă 16 MB 2 GB 2 TB (1 TB = 240 bytes)
Cluster 0,5 KB – 4KB 2 KB – 32 KB 4 KB -32 KB
Număr maxim clustere 4086 65.526 ~268.435.456
Nume fişiere 8.3 8.3 LFN
Sistem operare DOS DOS, Windows 3.x după Windows 95 OSR 2

FAT12 – Este destinat unităţilor floppy-disk şi hard-disk-urilor de capacităţi mici (sub 16 MB).

FAT16 – A apărut odată cu sistemul de operare MS-DOS 3.0, ulterior noului calculator IBM PC AT (Advanced Technology) – 1984 – care avea hard-disk de 20 MB.

VFAT – Virtual FAT a apărut ca driver în sistemul Windows 95 (1995) pentru a asigura accesul aplicaţiilor specifice Windows 95 la fişiere cu nume lungi (LFN – Long File Name, maxim 255 caractere) ce nu puteau fi gestionate de sistemul de fişiere FAT.

Totuşi, VFAT a apărut înaintea Windows 95, în Windows for Workgroups 3.1, doar pentru implementarea accesului pe 32 biţi la fişiere, unde lucra în modul protejat împreună cu VCACHE (driver pentru realizarea memoriei cache a discului).

FAT32 – Permite atât gestionarea fişierelor cu nume lungi, cât şi o optimizare a spaţiului ocupat de fişierele mici pe disc, prin micşorarea dimensiunii cluster-ului.
Exemplu: o partiţie de 2 GB pe sistemul FAT16 va avea 65.526 clustere (216 fără câteva valori rezervate) de câte 32 KB (64 sectoare), iar pe sistemul FAT32, 524.208 clustere de câte 4 KB (8 sectoare). Un fişier de 3 KB va “risipi” 29 KB pe sistemul FAT16 şi doar 1 KB pe sistemul FAT32.

exFAT – În 2008, Microsoft introduce sistemul de fişiere FAT64 (exFAT) în special pentru memorii flash; Windows Vista SP1 aduce suport pentru acest sistem de fişiere ce permite dimensiunea maximă a unui fişier de 16 exabytes (1 EB = 260 B).

NTFS (New Technology File System)

Este un sistem de fişiere dezvoltat pentru Windows NT 3.1 (la mijlocul anului 1993) şi dezvoltat ulterior la versiunile 1.2 (cunoscut şi ca NTFS 4.0 pentru Windows NT 3.5 şi 4.0), NTFS 5.0 (Windows 2000), NTFS 5.1 (Windows XP), NTFS 5.2 (Windows Server 2003), NTFS 6.0 (Windows Vista, Windows Server 2008).

Nume NTFS
Introdus 1993
Capacitate maximă 264B – 1KB
Nume fişiere 255 caractere UTF-16
Sistem operare Familia Windows NT

Microsoft preferă sistemul de fişiere NTFS faţă de FAT datorită următoarelor avantaje:

  • foloseşte adrese de disc de 64 de biţi;
  • poate suporta partiţii de până la 264 bytes;
  • oferă posibilitatea folosirii caracterelor Unicode în numele de fişiere, maxim 255 de caractere, inclusiv spaţii şi puncte;
  • permite indexare generală a fişierelor;
  • fiabilitate – oferă un mecanism îmbunătăţit pentru transferul fără pierderi a datelor, îmbunătăţirea toleranţei la defectări şi recuperare a datelor, suportă hard-diskuri în matrici RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks)
  • suport îmbunătăţit pentru hard-disk-uri mari
  • optimizarea spaţiului ocupat pe disc (utilizarea altei metode de alocare a spaţiului pentru fişiere şi evitarea pierderii spaţiului de stocare – “slack” – existentă la FAT)
  • suport îmbunătăţit pentru metadata (fişierele metadata sunt structuri de date localizate în MFT folosite de NTFS pentru accesul şi managementul fişierelor). Acest sistem de fişiere se bazează pe principiul „totul este fişier”. Astfel, descriptorul de volum, informaţia de boot, înregistrări ale sectoarelor defecte etc. sunt toate stocate în fişiere.
  • managementul spaţiului ocupat de date (disk quota) – administratorul sistemului poate monitoriza şi limita spaţiul ocupat de fişierele unui utilizator sau grup de utilizatori
  • compresia datelor
  • implementarea unui mecanism pentru inserarea punctelor de montare (Reparse Points)
  • menţinerea unui jurnal la nivel de partiţie care să monitorizeze operaţiile efectuate asupra fişierelor şi directoarelor
  • asigură defragmentarea discului

La nivel de securitate, NTFS aduce câteva elemente noi, care nu existau la sistemul de fişiere FAT:

  • Liste de control al accesului (ACL - Access Control List) conţin informaţii care definesc pentru fiecare utilizator sau grup de utilizatori drepturile pe care le au asupra unui fişier;
  • Criptarea datelor pentru a restricţiona accesul la anumite fişiere numai al utilizatorilor autorizaţi;
  • Stabilirea unor permisiuni (drepturi de acces): Read, Write, Execute, Delete, Change Permissions, Take Ownership.

EXT (Extended File System)

Ext este un sistem de fişiere realizat în 1992 special pentru sistemul de operare Linux. Au urmat versiunile 2 (1993), 3 (1999) şi 4  (lansată preliminar la sfârşitul anului 2006 şi ca variantă stabilă în 2008).

Nume EXT2
Introdus 1993
Capacitate maximă 16-32 TB
Nume fişiere 255 caractere
Număr maxim fişiere 1018
Dimensiunea maximă a unui fişier 2 TB (kernel<2.6) – 64 TB
Sistem operare Linux, BSD, Mac OS X

EXT2 (Second Extended)

Spaţiul este împărţit în blocuri şi organizat sub formă de grupuri de blocuri în scopul reducerii fragmentării datelor şi minimizarea căutărilor (disk seek) la citirea unei mari cantităţi de date consecutive. Fiecare grup de blocuri conţine:
- un superbloc (metainformaţii esenţiale şi statistici despre sistemul de fişiere);
- un descriptor de grup, cu informaţii despre grupul de blocuri, inode şi începutul tabelei de inoduri pentru fiecare grup de blocuri;
- blocuri de date (conţinutul efectiv al fişierelor).

Un inode identifică în mod unic un fişier de pe disc şi deţine informaţii despre acesta (uid – user id, gid – group id, drepturi de acces – Read, Write, eXecute, lungime, timpi de acces / modificare, numărul de legături, pointeri la blocurile de date).

EXT3 (Third Extended Filesystem)

EXT3 este compatibil cu sistemul de fişiere EXT2, adăugând facilitatea de jurnalizare (o metodă de recuperare mai bună a datelor în caz de oprire necorespunzătoare a sistemului, prin introducerea unui jurnal care va fi analizat şi corectat pentru a reface sistemul de fişiere, în locul verificării fişierelor propriu-zise).

EXT4 (Fourth Extended Filesystem)

Aduce numeroase îmbunătăţiri formatului ext3:
- suportă partiţii de până la 1 exbibyte (EiB, 1 EiB=1024 GiB) şi fişiere cu dimensiunea până la 16 tebibytes (TiB);
- înlocuieşte modelul pe blocuri folosit de sistemele de fişiere ext2 sau ext3 cu un format extins care îmbunătăţeşte lucrul cu fişiere mari şi reduce fragmentarea (format folosit şi la NTFS);
- compatibilitate cu ext 3 şi ext2;
- pre-alocarea spaţiului pe disc necesar unui fişier, astfel încât se garantează atât spaţiul alocat, cât şi (în general) continuitatea spaţiului;
- foloseşte tehnica de “alocare întârziată” a blocurilor până când datele vor fi efectiv scrise pe disc, faţă de alte sisteme de fişiere care alocă aceste blocuri înainte. Prin această tehnică creşte performanţa sistemului şi se reduce fragmentarea.
- creşterea numărului de subdirectoare, de la 32.000 (în ext3) la 64.000;
- checksum pentru jurnale;
- verificare mai rapidă a datelor stocate (aplicaţia de verificare e2fsck va sări peste spaţiile nealocate).

Alte sisteme de fişiere

  • CP/M (Control Program for Microcomputers, 1974, sistemul de operare CP/M, creat pentru procesoare pe 8 biţi tip Intel 8080)
  • HPFS (High Performance File System, 1988, sistemul de operare OS/2)
  • MFS, HFS (Macintosh File System, Hierarchical File System, 1984, 1985, Mac OS – Apple Computer)
  • UFS (UNIX File System, 1994, folosit de FreeBDS, NetBSD, OpenBSD, Solaris)
  • ISO 9660 (International Organization for Standardization, 1988) – standard pentru sistemul de fişiere de pe discuri CD-ROM sau DVD-ROM. O extensie a acestui standard, denumită Joliet, aduce suport pentru nume lungi de fişiere şi seturi de caractere non-ASCII.
  • UDF (Universal Disk Format, 1996, cunoscând numeroase versiuni de atunci) este un alt sistem de fişiere folosit pentru medii optice (re)-writable, fiind un înlocuitor pentru ISO 9660. UDF este utilizat în special pentru DVD-ROM, oferind un suport mai bun mediilor de stocare de mare capacitate şi urmând cerinţele sistemelor de operare moderne.
No Comments - Leave a comment

Leave a comment



Utilizator: , data curenta: 16 December 2018