Az Ntfs Fájlrendszer

[tibiole]

Az NTFS fájlrendszer

 

A Windows NT3.1-ben mutatkozott be a Microsoft új fájlrendszere, az NTFS (New Technology File System). Napjainkra széles körben elterjedt, hiszen rengeteg újítás és extra funkció található meg a koncepcióban az elavult FAT-hez képest. A cikksorozat célja, hogy részletesen bemutassa az Olvasónak a NTFS tulajdonságait és képességeit.

 

A Windows NT3.1-ben mutatkozott be a Microsoft új fájlrendszere, az NTFS (New Technology File System). Napjainkra széles körben elterjedt, hiszen rengeteg újítás és extra funkció található meg a koncepcióban az elavult FAT-hez képest. A cikksorozat célja, hogy részletesen bemutassa az Olvasónak a NTFS tulajdonságait és képességeit. Az ismertető a Windows 2000 által használt NTFS-ről (3.0-ás verzió) szól, ezért előfordulhatnak kisebb változások más operációs rendszer (NT, XP és .NET) alatti NTFS-hez képest (néhány helyen ezt jelzem is).

 

Az NTFS tervezéséker felmerült igények

 

A kezdetektől fogva szem előtt tartották a Microsoft mérnökei, hogy egy nagyvállalati igényeket is kielégítő fájlrendszert hozzanak létre. Az adatvesztések minimalizálása érdekében biztosítani kellett, hogy a fájlrendszer metadatájának (a metadata azon adatok gyűjtőneve, melyek a fájlrendszer kezeléséhez szükségesek, lásd később) integritása állandóan megfelelő legyen, és a kényes adatokat óvni kellett az illetéktelen hozzáféréstől, ezért egy natív biztonsági rendszerrel kellett rendelkeznie. A nagy kapacitású merevlemezek megjelenése miatt elfogadhatatlanul korlátoltnak tűntek a FAT képességei, ezen is javítani kellett (256TB maximális kötetméret). Végül a fájlrendszernek támogatnia kellett különféle szoftver-alapú redundanciát a drágább hardver alapúval szemben.

 

Helyreállíthatóság

 

A megbízhatóság egyik pillére, hogy a sikertelen műveletek visszaállíthatók, a fájlok helyrehozhatók legyenek. Az NTFS az atomi tranzakciókra épít ebben a kérdésben. A tranzakciónkénti feldolgozás ismerős lehet az adatbázisokkal foglalkozók számára, a mindent vagy semmit elvre épül. A fájlrendszeren végzett műveletek olyan lépésekre, atomi műveletekre vannak osztva, melyek ha egyszer elkezdődnek, mindenképp be kell fejeződniük. Ha bármi megszakítja a műveletet, visszaáll a fájlrendszer eredeti állapota, mintha semmi sem történt volna (rollback). Így mindig konzisztens lesz a lemezen található fájlrendszer.

 

Az NTFS atomi tranzakciókkal valósítja meg a fájlrendszer védelmét. Ha egy program I/O műveletet indít, mely megváltoztatja az NTFS kötet struktúráját, azt atomi műveletként értelmezi a rendszer. Ez garantálja, hogy a tranzakció vagy sikeresen végrehajtódik, vagy hiba esetén visszaáll az eredeti - a tranzakció megkezdése előtti állapot.

 

Továbbá az NTFS redundánsan tárolja a létfontosságú információkat, ezért akkor sincs gond, ha megsérül egy szektor a lemezen. Ezzel ellentétben a FAT és a HPFS (OS/2) egyetlen szektorban tárolja a fájlrendszer adatait, ha az megsérül, az egész kötet elveszik.

Biztonság

 

Biztosítani kell az illetéktelen hozzáféréstől való védelmet. Egy fájl egy biztonsági leíróval rendelkezik, mely a lemezen annak részeként van tárolva. Mielőtt egy folyamat megnyitna egy állományt, a Windows biztonsági alrendszere ellenőrzi, hogy van-e jogosultsága a művelet végrehajtásához.

 

Redundancia és hibatűrés

 

A redundáns tárolás annyit jelent, hogy a rendszer duplikálja a működés szempontjából létfontosságú adatállományokat, ráadásul a lemez egymástól távol eső területein, így csökkentve az egyidejű sérülés valószínűségét. Az NTFS helyreállítási képességei csupán azt biztosítják, hogy egy köteten lévő fájlrendszer elérhető marad, de nincs garancia minden egyes fájl épségére.

 

Emellett az NTFS támogatja a RAID 1-et (adatok tükrözése) és a RAID 5-öt (adatok felírása csíkozva). A RAID-ről bővebben A RAID technológia c. írásomban olvashat az érdeklődő, link a cikk végén.

 

Az NTFS további fejlett tulajdonságai:

 

* Többszörös adatfolyamok (streamek)

* UNICODE támogatás

* Fájlok indexelése

* Dinamikus bad-szektor kezelés

* Hard linkek és kapcsolódási pontok

* Fájlok tömörítése

* Naplózás

* Felhasználószintű kvótakezelés

* Link követés

* Titkosítás

* POSIX támogatás

* Defragmentálás

 

Tekintsük át ezeket részletesen!

 

 

Többszörös adatfolyamok (streamek)

NTFS alatt minden, egy fájlhoz tartozó információ, pl. a neve, tulajdonosa, időbélyege, tartalma, etc fájl attribútumként van implementálva. Minden attribútum egy egyszerű streamből áll, amely nem más, mint bájtok sorozata. Ez az általános megközelítés lehetővé teszi, hogy könnyedén adjunk újabb attribútumokat (tulajdonképpen újabb streameket) egy fájlhoz. Mivel egy fájl tartalma csupán egy attribútum, és újabb attribútumok bármikor adhatók egy fájlhoz, az NTFS fájlok és mappák többszörös adatfolyamokat is tartalmazhatnak. Ezeket a streameket külön-külön olvashatjuk és írhatjuk.

 

Egy NTFS fájlnak egyetlen alapértelmezett adatfolyama van, mely névtelen. Természetesen bármikor létre lehet hozni újabbakat, melyet a nevükre való hivatkozással lehet elérni. Egy adatstream nevét a fájlnév után egy kettősponttal ( elválasztva kell írni (pl. proba.txt:masodikstream).

 

Minden egyes streamhez saját allokációs méret (mekkora lemezterületet használ), aktuális méret és érvényes adathosszúság (a stream mekkora része lett inicializálva), és fájl zároló (lock) tartozik.

 

Egy gyakorlati alkalmazás: a Windows Explorerben jobb-klikk egy fájlon, majd Tulajdonságok / Összegzés fül. A megjelenő adatok a fájlhoz kapcsolódó információk, pl. cím, szerző, kulcsszavak, vagy a példánkban egy DivX fájl adatai. A Windows Explorer ezeket az információkat a “Summary Information” nevű streamben tárolja.

 

 

UNICODE támogatás

 

A Windows 2000-hez hasonlóan az NTFS is teljes egészében támogatja az Unicode használatát. Az Unicode 16 biten ábrázolja a karaktereket, így szinte minden földi nyelv ábécéjét meg tudja jeleníteni. Emellett minden alkönyvtár és fájlnév maximum 255 karakter hosszúságú lehet, amelyek Unicode karaktereket, szóközöket és pontokat is tartalmazhat.

 

Fájlok indexelése

 

Az NTFS architektúra lehetővé teszi, hogy indexeljük a meghajtón lévő fájlokat - így pl. felgyorsíthatjuk a keresési műveleteket. Az ezt lehetővé tevő indexelő szolgáltatás ugyan bármilyen típusú köteten használható, a maximális teljesítmény kiaknázása érdekében célszerű NTFS-en használni.

 

Dinamikus bad-szektor kezelés

 

A szokásos módon, ha egy program hibás-szektorból próbál adatot beolvasni, az olvasási művelet megszakad, és az abban a szektorban tárolt adat elérhetetlenné válik. Ha azonban hibatűrő-NTFS kötetként lett leformázva a meghajtó, a Windows 2000 hibatűrő-eszközmeghajtó megpróbálja kinyerni a tárolt információt, majd értesíti az NTFS-t a hibáról. Ilyenkor a rendszer egy újabb szektort foglal le, és oda kerül a hibás szektorban tárolt információ, majd a hibás részt megjelöli, hogy a jövőben ne legyen használva. Ez az adatvédelmi és dinamikus bad-szektor kezelési eljárás különösen hasznos pl. fájlszerverek, és olyan rendszerek esetén, ahol nem engedhető meg az adatvesztés. Amennyiben a kötet-kezelő nincs betöltve, mikor tönkremegy egy szektor, az NTFS megjelöli a hibás szektort, de nem képes az adat kinyerésére.

 

pcforum.hu