Файловая система — что это такое и их виды
Файловая система является важной частью любого накопителя информации. Она позволяет организовывать файловое пространство и работать с ней операционной системе.
Все это нужно, чтобы мы могли быстро получать доступ к своим файлам, записывать новые, и вообще взаимодействовать со своим накопителем информации.
Прошлый материал был посвящен сочетанию клавиш WIN + R. Сегодня мы разберем понятие/определение файловой системы, рассмотрим, какие они бывают и чем отличаются друг от друга.
Что такое файловая система
Файловая система (File System, ФС) — определяет и контролирует, как будут храниться и именоваться данные на носителе/накопителе информации: флешке, жестком или ssd диске и других. От нее зависит способ хранения данных на накопителе, сам формат данных и то, как они будут записываться/читаться в дальнейшем.
Также ее можно назвать программным интерфейсом, который позволяет структурировать данные на накопителе, чтобы программное обеспечение могло быстро получить к ним доступ.
Файловая система делает организованную структуру на накопителе информации. Все записанные данные на нем хранятся в своих определенных местах, под определенными именами и с присвоенными атрибутами. Если бы ФС не было, то файлы хранились бы на носителе просто в одном большом массиве данных и определить, где начало какого файла и его конец, было бы невозможно. Система бы просто не знала, как вытащить необходимый файл.
Что определяет файловая система:
- Структура
- Правила хранения и чтения данных
- Размер кластеров
- Формат содержимого
- Размер имен файлов
- Максимально возможный размер файла и раздела. К примеру, в ФАТ32 максимальный размер всего 4 ГБ, т.е. 4 294 967 295 байт.
- Набор атрибутов файла
Как это работает
Файловая система, созданная на носителе информации, позволяет получать к ней доступ программному обеспечению — читать и записывать данные на накопитель, т.е. вообще работать с ним.
Операционная система видит накопитель информации, как один большой набор кластеров, в которых хранятся данные. Размер этих кластеров определяет файловая система. При записи файлов она разбивает их на части по размеру кластера, структурирует и записывает каждый в свой кластер по определенному порядку.
Когда программное обеспечение хочет получить доступ к какому-либо файлу, хранящемуся на носителе, оно запрашивает у ФС его по имени, размеру и атрибутам. Когда же происходит запись то, наоборот, отправляет в ФС все эти данные, а она уже сама осуществляет запись в соответствии со своими правилами.
Прочитает ли ваше устройство флешку или SD карту с определенной файловой системой, определяет то, какая операционная система установлена на этом устройстве. С компьютерами все просто, здесь читается практически любая ФС на носителях, и более того — мы сами можем определять ее при форматировании. Windows, Linux, Mac OS, Android и IOS — универсальные ОС, которые поддерживают сразу несколько разных видов файловых систем.
А вот в случае с оборудованием типа: магнитол, телевизоров, DVD плееров с USB входом и другим аналогичным — прочитает ли оно флешку, к примеру, в формате NTFS, будет зависеть уже от производителя этого оборудования. Поэтому, перед тем, как покупать такую аппаратуру, или записывать файлы для нее на накопитель, посмотрите какую ФС она вообще поддерживает.
Интересно! Термин файловая система раньше использовался для описания метода хранения бумажных документов/файлов. Только в 1 961 году его начали применять для использования к компьютерам, причем своего значения он не потерял.
Есть определенные файловые системы, которые используются повсеместно, это: FAT32, NTFS и exFAT. Это универсальные ФС, которые видят все ОС: Windows, Linux, Mac OS, IOS, Android и другие. А также их читают практически все фотоаппараты, видеокамеры, телевизоры и другое оборудование. Есть и ФС, которые были специально разработаны для работы в определенных приложениях, к примеру, ISO 9660 разработана специально для оптических дисков.
Интересно! ФС могут быть напрямую не связанными с накопителем информации. Есть и виртуальные, и сетевые ФС, они определяют способ доступа к данным, хранящимся на удаленной машине.
FAT (таблица размещения файлов) — это простая ФС с классической архитектурой. Была разработана еще в 1 976 годах Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом для MS-DOS и Windows. До сих пор применяется для некоторых флеш накопителей. Используется исключительно для небольших флеш накопителей, дисков и простых структур папок.
Представляет собой групповой метод организации информации. Чтобы размещать файлы выделена отдельная логическая область в начале тома.
Существует четыре версии этой ФС, самые известные и распространенные на данный момент — FAT32 и exFAT (FAT64). Цифра в конце названия означает количество бит, которые отведены для хранения кластера.
FAT32
FAT32 — это разновидность файловой системы FAT. На данный момент является предпоследней версией этой ОС, прямом перед exFAT. Имеет расширенный размер тома, т.е. использует 32-разрядную адресацию кластеров.
Появилась вместе с Windows 95. Поддерживается практически всеми ОС. Но, практически уже не используется, так как, имеет ограничение на размер файла в 4Гб и полный размер накопителя может быть только менее 8 терабайт.
Представляет собой пространство, разделенное на три части: одна область для служебных структур, форма указателей в виде таблиц и зона для хранения самих файлов.
NTFS — это файловая система, являющаяся стандартом для Windows и других ОС. Поддерживается практическими всеми устройствами и не имеет лимита на размер файлов в 4 Гб.
Была разработана на смену FAT, обладает более высокой производительностью, защитой, механизмом хранения информации. Данные располагаются в главной таблице — MFT. Файлы можно именовать на любом языке в стандарте юникода UTF.
Интересно! Именно данную ФС на данный момент используют практически во всех накопителях информации, для: компьютеров и ноутбуков, телефонов, телевизоров и других устройств.
exFAT
exFAT — это улучшенная система FAT32, избавленная от ее недостатков. Была создана специально для SSD дисков, здесь используется куда меньшее количество перезаписей секторов, что увеличивает срок службы таких дисков. Ограничения на размер данных нет и увеличен размер кластера.
Из минусов — не все ОС и устройства видят ее на данный момент, те же Windows Vista без Service Pack и более ранние просто не могут с ней работать. Это же относится и к некоторым моделям устройств: телевизоров, планшетов, магнитол и других.
В заключение
Это была основная информация, которую нужно знать по этой теме. Каждый раз, перед тем, как форматировать свой диск, вберите правильную ФС для него и все будет работать исправно.
Понятие файла и файловой системы в Windows
Единицей хранения информацииявляется файл
Файл (англ. file —папка) — это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др.
Файловая система — это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе. Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером файловой системы.
Файл — это единица хранения информации с уникальным именем, состоящим из собственного имени файла, которое дает пользователь и расширения, которое дает программа. Между именем и расширением ставится точка. До появления Windows-95 общепринятой схемой именования файлов была схема 8.3 (короткое имя) – 8 символов собственно имя файла, 3 символа – расширение его имени. Недостаток коротких имен — их низкая содержательность. Начиная с Windows-95 введено понятие длинного имени (до 256 символов). Оно может содержать любые символы, кроме девяти специальных: \ / : * ? » |.
В современных операционных системах расширение имени несет для системы важную информацию о типе файла. Типы файлов регистрируются и связывают файл с открывающей его программой. Например файл MyText.doc будет открыт текстовым процессором Word, поскольку расширение .doc обычно связывается именно с этим приложением. Обычно, если файл не связан ни с какой открывающей программой, то на его значке обозначен флаг — логотип Microsoft Windows, а открывающую программу пользователь может указать сам, выбрав ее из предоставленного ОС списка.
Логически структура файлов организована по иерархическому принципу: папки более низких уровней вкладываются в папки более высоких уровней. Верхним уровнем вложенности является корневой каталог диска. Папки, находящиеся на диске, называют корневыми, а папки, находящиеся внутри других папок — вложенными.
Атрибуты файлов— это параметры, определяющие некоторые свойства файлов. Для получения доступа к атрибутам файла, следует щелкнуть правой кнопкой мыши по его значку и выбрать меню Свойства. Основных атрибутов 4: «Только для чтения», «Скрытый», «Системный», Архивный». Атрибут «Только для чтения» предполагает, что файл не предназначен для внесения изменений. Атрибут «Скрытый» говорит о том, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Атрибутом «Системный» помечаются наиболее важные файлы ОС (как правило они имеют и атрибут «Скрытый»). Атрибут «Архивный
Файловая система обеспечивает хранение и доступ к файлам на диске. Принцип организации файловой системы — табличный. Поверхность диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром подразумевается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и равноудаленных от оси вращения. Данные о том, в каком месте записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальной таблице размещения файлов (FAT-таблица). FAT-таблица хранится в двух экземплярах, идентичность которых контролируется операционной системой.
ОС MS-DOS, OS/2, Windows-95/NT реализуют 16-разрядные поля в FAT-таблицах. Такая система называлась FAT-16. Такая система позволяет разместить не более 65536 записей о местоположении единиц хранения данных. Наименьшей единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байтам. Группы секторов условно объединяют в кластеры, которые являются наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера зависит от емкости диска: в Fat-16 для дисков от 1 до 2 Гбайт 1 кластер занимает 64 сектора или 32 Кбайта. Это нерационально, поскольку даже маленький файл занимает 1 кластер. У больших файлов, занимающих несколько кластеров, в конце образуется незаполненный кластер. Поэтому потери емкости для дисков в системе FAT-16 могут быть очень велики. С дисками свыше 2,1 Гбайт FAT-16 вообще не работает.
В Windows 98 и старших версиях реализована более совершенная файловая система — FAT-32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Она обеспечивает маленький размер кластера для дисков большой емкости. Например, для диска до 8 Гбайт 1 кластер занимает 8 секторов (4 Кбайта).
» связан с резервным копированием файлов и особого значения не имеет.
Системные программы.
Сетевое ПО предназначено для управления общими ресурсами в сетях: сетевыми накопителями информации, принтерами, сканерами, передаваемыми сообщениями, управление файлами и т. д. К сетевому ПО относят операционные системы, поддерживающие работу ЭВМ в сетевых конфигурациях (сетевые ОС), а также отдельные сетевые программы, используемые совместно с обычными, не сетевыми ОС.
Например, большое распространение получили следующие сетевые ОС: NetWare 4.1 (фирма Novell), Windows NT Server 3.5 (фирма Microsoft) и LAN Server 4.0 Advanced (фирма IBM)
Сервисные программы Для расширения возможностей операционных систем и предоставления набора дополнительных услуг используются. Их можно разделить на следующие группы:
· оболочки операционных систем;
Интерфейсные системы являются естественным продолжением операционной системы и модифицируют как пользовательский, так и программный интерфейсы, а также реализуют дополнительные возможности по управлению ресурсами ЭВМ.
Оболочки операционных систем модифицируют только пользовательский интерфейс, предоставляя пользователю качественно новый интерфейс по сравнению с реализуемым операционной системой. Такие системы существенно упрощают выполнение часто запрашиваемых функций, например, таких операций с файлами, как копирование, переименование и уничтожение, а также предлагают пользователю ряд дополнительных услуг. В целом, программы-оболочки заметно повышают уровень пользовательского интерфейса, наиболее полно удовлетворяя потребностям пользователя.
На ПЭВМ широко используются такие программы-оболочки, как Norton Commander, FAR Manager и Windows Commander.
Утилиты предоставляют пользователям средства обслуживания компьютера и его ПО. Они обеспечивают реализацию следующих действий:
· обслуживание магнитных дисков;
· обслуживание файлов и каталогов;
· предоставление информации о ресурсах компьютера;
· защита от компьютерных вирусов;
· архивация файлов и др.
Существуютотдельные утилиты, используемые для решения одного из перечисленных действий, имногофункциональные комплекты утилит. В настоящее время для ПЭВМ среди многофункциональных утилит одним из наиболее совершенных является комплект утилит Norton Utilities. Существуют его версии для использования в среде DOS и Windows.
Разбиение на разделы. Для повышения гарантии хранения информации на винчестере желательно разбивать его на разделы, т.е. независимые области на диске, в каждом из которых может быть создана своя файловая структура. Windows 7 имеет встроенную программу разбиения жестких дисков на разделы. Она находится в «Панели управления» в разделе «Управление компьютером».
Проверка диска на наличие логических и физических ошибок. Если каким-то образом соответствие между тем, что записано в загрузочной области диска, и тем, что на самом деле находится на диске, нарушено, последствия могут быть непредсказуемы. Это может возникнуть вследствие сбоев ОС, и другого ПО. В частности, велика вероятность возникновения ошибок при некорректном завершении работы компьютера, при зависании системы и т.д. Обнаружить возникшие проблемы и предотвратить неприятности поможет стандартная программа Windows Проверка диска.
Дефрагментация. С точки зрения быстродействия винчестер одно из самых слабых мест системы. Файлы на диске постоянно создаются и уничтожаются. Операционная система не всегда может выделить файлу место таким образом, чтобы его кластеры шли друг за другом. То есть файл может занимать несколько кластеров, разбросанных по разным местам диска. В этом случае говорят, что файл фрагментирован. При этом скорость чтения и записи файла замедляется. Если на диске образуется много таких файлов, то скорость работы системы заметно падает. Для решения этой проблемы помогает стандартная программа Windows Дефрагментация диска.
Очистка диска. При регулярной работе на компьютере иногда накапливается некоторый пользовательский и системный «мусор», который полезно периодически расчищать и ликвидировать. Для этого в Windows существует программа – Очистка диска.
Для запуска этих программ используется контекстное меню в окне «Компьютер». Выбрав соответствующий диск, необходимо нажать правую клавишу мыши и выбрать раздел «Сервис» в появившемся окне.
рис. 2.9. обслуживание диска
Для резервного хранения данных используется архивация. Процесс архивации основан на использовании специальных алгоритмов сжатия информации. Реализуются они с помощью программ-архиваторов, позволяющих создавать копии файлов меньшего размера и объединять копии нескольких файлов в один архивный файл, а также распаковывать архивы ( извлекать файлы из архива ).
