Файловая система NTFS

Файловая система Windows NT (NTFS) обеспечивает такое сочетание производительности, надежности и эффективности, которое невозможно предоставить с помощью любой из реализаций FAT (как FAT16, так и FAT32). Основными целями разработки NTFS являлись обеспечение скоростного выполнения стандартных операций над файлами (включая чтение, запись, поиск) и предоставления дополнительных возможностей, включая восстановление поврежденной файловой системы на чрезвычайно больших дисках. 

NTFS обладает характеристиками защищенности, поддерживая контроль доступа к данным и привилегии владельца, играющие исключительно важную роль в обеспечении целостности жизненно важных конфиденциальных данных. Папки и файлы NTFS могут иметь назначенные им права доступа вне зависимости от того, являются они общими или нет. NTFS ≈ единственная файловая система в Windows NT/2000, которая позволяет назначать права доступа к отдельным файлам. Однако, если файл будет скопирован из раздела или тома NTFS в раздел или на том FAT, все права доступа и другие уникальные атрибуты, присущие NTFS, будут утрачены.

Файловая система NTFS, как и FAT, в качестве фундаментальной единицы дискового пространства использует кластеры. В NTFS размер кластера по умолчанию (когда он не задается ни командой format, ни в оснастке Управление дисками) зависит от размера тома. Если для форматирования тома NTFS используется утилита командной строки FORMAT, то нужный размер кластера можно указать в качестве параметра этой команды. Размеры кластеров по умолчанию приведены в табл. 7.3.

Таблица 7.3. Зависимость размера кластера по умолчанию от размера раздела для NTFS

Размер раздела	Количество секторов в кластере	Размер кластера
До 512 Мбайт включительно	1	512 байт
513-1024 Мбайт (1 Гбайт)	2	1Кбайт
1025-2048 Мбайт (2 Гбайт)	4	2Кбайт
2049-4096 Мбайт (4 Гбайт)	8	4Кбайт
4097-8192 Мбайт (8 Гбайт)	16	8Кбайт
8193-16384 Мбайт (16 Гбайт)	32	16Кбайт
16385-2768 Мбайт (32 Гбайт)	64	32Кбайт
От 32 678 Мбайт	128	64Кбайт

Примечание: Если размер кластера превышает 4 Кбайт, то это делает невозможным применение функции сжатия NTFS. Для установки размера кластера используется команда format с ключом /a: size, где size ≈ размер кластера, отличающийся от устанавливаемого по умолчанию. Следует отметить, что в общем случае настоятельно рекомендуется использовать размер, устанавливаемый по умолчанию.

Основную информацию о томе NTFS содержит загрузочный сектор раздела (Partition Boot Sector), который начинается с сектора 0 и может иметь длину до 16 секторов. Он состоит из двух структур:

• Блок параметров BIOS. Эта структура содержит информацию о строении тома и структурах файловой системы.
• Код, описывающий, как найти и загрузить файлы для любой из установленных на компьютере операционных систем. Для систем Windows NT/2000, установленных на компьютерах х86, этот код вызывает загрузку NTLDR.

Форматирование тома для NTFS приводит к созданию нескольких системных файлов и главной таблицы файлов (Master File Table, MFT). MFT содержит информацию обо всех файлах и папках, имеющихся на томе NTFS. NTFS ≈ это объектно-ориентированная файловая система, которая обрабатывает все файлы как объекты с атрибутами. Практически все объекты, существующие на томе, представляют собой файлы, а все что имеется в файле, представляет собой атрибуты ≈ включая атрибуты данных, атрибуты системы безопасности, атрибуты имени файла. Каждый занятый сектор на томе NTFS принадлежит какому-нибудь файлу. Частью файла являются даже метаданные файловой системы (информация, которая представляет собой описание самой файловой системы).

В Windows 2000 была введена новая версия NTFS ≈ NTFS 5.0. Новые структуры данных, появившиеся в составе этой реализации, позволяют использовать новые возможности Windows 2000, например, квоты на использование диска для каждого пользователя, шифрование файлов, отслеживание ссылок, точки перехода (junction points), встроенные наборы свойств (native property sets). Кроме того, добавлять дополнительное дисковое пространство к томам NTFS 5.0 можно без перезагрузки. Новые возможности NTFS 5.0 приведены в табл. 7.4.

Таблица 7.4. Дополнительные возможности, обеспечиваемые NTFS 4 и NTFS 5

Функциональная возможность	Комментарии
Система безопасности Windows NT/2000 позволяет устанавливать различные права доступа к файлам и папкам для пользователей и групп
Ведение журнала дисковой активности позволяет быстро выполнить восстановление тома в случае сбоя подачи питания или других системных проблем
Гибкие опции форматирования позволяют более эффективно использовать дисковое пространство Windows NT/2000
Опции сжатия позволяют выполнять сжатие отдельных файлов и каталогов Тома могут расширяться и использовать дисковое пространство, не выделенное другим томам	Поддерживается для размеров кластеров до 4 Кбайт При использовании NTFS 4, для того чтобы внесенные изменения вошли в силу, требуется перезагрузить компьютер; NTFS 5 перезагрузки не требует
Чередующиеся тома позволяют ускорить доступ к данным	Новые чередующиеся тома могут быть созданы только на динамических дисках (Dynamic disks)
Зеркальные тома и тома RAID-5 позволяют обеспечить отказоустойчивое хранение данных	Эта возможность обеспечивается только в Windows NT/2000 Server Новые зеркальные тома и тома RAID-5 могут быть созданы только на динамических дисках (Dynamic disks)
Возможность использования файловых сервисов и сервисов печати для Macintosh (File and Print Services for Macintosh)	Обеспечивается только в Windows NT/2000 Server

NTFS ≈ наилучший выбор для работы с томами большого объема. При этом следует учесть, что если к системе предъявляются повышенные требования (к числу которых относятся обеспечение безопасности и использование эффективного алгоритма сжатия), то часть из них можно реализовать только с помощью NTFS. Поэтому в ряде случаев нужно использовать NTFS даже на небольших томах.