Файловые системы Windows

Операционная система Windows 8, Windows 8.1 поддерживает несколько файловых систем: NTFS, FAT и FAT32. Но работать может только на NTFS , то есть установлена может быть только на раздел жесткого дис­ка, отформатированного в данной файловой системе.

Обусловлено это теми особенностями и инструментами безопасности, которые преду­смотрены в NTFS , но отсутствуют в файловых системах Windows предыдущего поколения: FAT16 и FAT32 .

Далее мы остановим­ся на всей линейке файловых систем для Windows, чтобы понять, какую роль они играют в работе системы и как они развивались в про­цессе становления Windows плоть до Windows 8.

Общие сведения о файловых системах

Преимущества NTFS касаются практически всего: производительности, надежности и эффективности работы с данными (файлами) на диске. Так, одной из основных целей создания NTFS было обеспечение ско­ростного выполнения операций над файлами (копирование, чтение, удаление, запись), а также предоставление дополнительных возможно­стей: сжатие данных, восстановление поврежденных файлов системы на больших дисках и т.д.

Другой основной целью создания NTFS была реализация повышенных требований безопасности, так как файловые системы FAT , FAT32 в этом отношении вообще никуда не годились. Именно в NTFS можно разрешить или запретить доступ к какому-либо файлу или папке (разграничить права доступа).

Сначала рассмотрим сравнительные характеристики файловых систем, а потом остановимся на каждой из них поподробнее. Сравнение, для большей наглядности, приведены в табличной форме.

Файловая система FAT для современных жест­ких дисков просто не подходит (ввиду ее ограниченных возможностей). Что касается FAT32 , то ее еще можно использовать, но уже с натяжкой.

Если купить жесткий диск на 1000 ГБ, то вам придется разбивать его как минимум на несколько разделов. А если вы собираетесь заниматься видеомонтажом, то вам будет очень мешать ограничение в 4 Гб как максимально возможный размер файла.

Всех перечисленных недостатков лишена файловая система NTFS . Так что, даже не вдаваясь в детали и специальные возможности файловой системы NTFS , можно сделать выбор в ее пользу.

Файловая система	Параметры
	Размеры тома	Максимальныйразмерфайла
FAT	От 1.44 МБ до 4 ГБ	2ГБ
FAT32	Теоретически возможен размер тома от 512 МБ до 2 Тбайт. Сжатие не поддерживается на уровне файловой системы	4ГБ
NTFS	Минимальный рекомендуемый размер составляет 1,44 МБ, а максимальный — 2 Тбайт. Поддержка сжатия на уровне файловой системы для файлов, каталогов и томов.	Максимальный размер ограничен лишь размером тома (Теоретически — 264 байт минус 1 килобайт. Практически — 244 байт минус 64 килобайта)

Вообще использование FAT32 может быть оправдано лишь в тех случаях, когда у вас на компьютере установлено несколько операционных систем, а какая-либо из них не поддерживает NTFS . Но на сегодняшний день таких практически нет. Разве что вы захотите установить у себя антиквариат типа Windows 98.

Файловая система FAT

Файловая система FAT (обычно под ней понимается FAT 16) была разработана достаточно давно и предназначалась для работы с небольшими дисковыми и файловыми объемами, простой структурой каталогов. Аббревиатура FAT расшифровывается как File Allocation Table (с англ. таблица размещения файлов). Эта таблица размещается в начале тома, причем хранятся две ее копии (в целях обеспечения большей устойчивости).

Данная таблица используется операционной системой для поиска файла и определения его физического расположения на жестком диске. В случае повреждения таблицы (и ее копии) чтение файлов операционной системой становится невозможно. Она просто не может определить, где какой файл, где он начинается и где заканчивается. В таких случаях говорят, что файловая система «упала».

Файловая система FAT изначально разрабатывалась компанией Microsoft для дискет. Только потом они стали ее применять для жестких дисков. Сначала это была FAT12 (для дискет и жестких дисков до 16 МБ), а потом она переросла в FAT16 , которая была введена в эксплуатацию с операционной системой MS-DOS 3.0.

Далее она поддерживается в Windows 3.x, Windows 95, Windows 98, Windows NT/2000 и т.д.

Файловая система FAT32

Начиная с Windows 95 OSR2, компания Microsoft начинает активно ис­пользовать в своих операционных системах FAT32 — тридцатидвухраз­рядную версию FAT . Что поделать, технический прогресс не стоит на месте и возможностей FAT 16 стало явно недостаточно.

По сравнению с ней FAT32 стала обеспечивать более оптимальный до­ступ к дискам, более высокую скорость выполнения операций ввода/вывода, а также поддержку больших файловых объемов (объем диска до 2 Тбайт).

В FAT32 реализовано более эффективное расходование дискового пространства (путем использования более мелких кластеров). Выгода по сравнению с FAT16 составляет порядка 10.15%. То есть при использовании FAT32 на один и тот же диск может быть записано информации на 10. 15% больше, чем при использовании FAT16.

Кроме того, необходимо отметить, что FAT32 обеспечивает более вы­сокую надежность работы и более высокую скорость запуска программ.

Обусловлено это двумя существенными нововведениями:

1. Возможностью перемещения корневого каталога и резервной копии FAT (если основная копия получила повреждения)
2. Возможностью хранения резервной копии системных данных.

Файловая система NTFS

Ни одна из версий FAT не обеспечивает хоть сколько-нибудь приемле­мого уровня безопасности. Это, а также необходимость в добавочных файловых механизмах (сжатия, шифрования) привело к необходимости создания принципиально новой файловой системы. И ею стала фай­ловая система NT (NTFS)

NTFS — от англ. New Technology File System, файловая система новой технологии. Как уже упоминалось, основным ее достоинством является защищен­ность: для файлов и папок NTFS могут быть назначены права доступа (на чтение, на запись и т.д.). Благодаря этому существенно повысилась безопасность данных и устойчивость работы системы.

Назначение прав доступа позволяет запретить/разрешить каким-либо пользователям и программам проделывать какие-либо операции над файлами. Например, не обладая достаточными правами, посторонний пользователь не сможет изменить какой-либо файл. Или не обладая достаточными правами, вирус не сможет испортить файл.

Кроме того, NTFS , как было сказано выше, обеспечивает лучшую про­изводительность и возможность работы с большими объемами данных.

Начиная с Windows 2000, используется версия NTFS 5.0, которая, помимо стандартных, позволяет реализовывать следующие возможности:

• Шифрование данных — эта возможность реализуется специальной надстройкой NTFS, которая называется Encrypting File System(EFS) — шифрующая файловая система. Благодаря этому механизму шифрованные данные могут быть прочитаны только на компьютере, на котором произошла шифровка.
• Дисковые квоты — стало возможно назначать пользователям определенный (ограниченный) размер на диске, который они могут использовать.
• Хранение разреженных файлов. Встречаются файлы, в которых содержится большое количество последовательных пустых байтов. Файловая система NTFS позволяет оптимизировать их хранение.
• Использование журнала изменений — позволяет регистрировать все операции доступа к файлам и томам.

И еще одно нововведение NTFS — точки монтирования. С помощью точек монтирования можно определить различные не связанные между собой папки и даже диски в системе, как один диск или папка. Это имеет большую важность для сбора в одном месте разнородной информации, находящейся в системе.

Напоследок необходимо иметь в виду, что если для файла под NTFS были установлены определенные права доступа, а потом вы его скопировали на раздел FAT, то все его права доступа и другие уникальные атрибуты, присущие NTFS, будут утеряны. Так что будьте бдительны.

Устройство NTFS. Главная таблица файлов MFT

Как и любая другая файловая система, NTFS делит все полезное место на кластеры — минимальные блоки данных, на которые разбиваются файлы. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров — от 512 байт до 64 Кбайт. Однако общепринятым стандартом считается кластер размером 4 Кбайт. Именно он используется по умолчанию. Принцип существования кластеров можно проиллюстрировать следующим при­мером.

Если у вас размер кластера составляет 4 Кбайт (что скорее всего), а нужно сохранить файл, размером 5 Кбайт, то реально под него будет вы­делено 8 Кбайт, так как в один кластер он не помещается, а под файл дисковое пространство выделяется только кластерами.

Для каждого NTFS-диска имеется специальный файл — MFT (Master Allocation Table — главная таблица файлов). В этом файле содержится централизованный каталог всех имеющихся на диске файлов. При создании файла NTFS создает и заполняет в MFT соответствующую запись, в которой содержится информация об атрибутах файла, содержимом файла, имя файла и т.п.

Помимо MFT , имеется еще 15 специальных файлов (вместе с MFT — 16), которые недоступны операционной системе и называются метафайлами . Имена всех метафайлов начинаются с символа $, но стандартными средствами операционной системы просмотреть их и вообще увидеть не представляется возможным. Далее для примера представлены основные метафайлы:

• SMFT — сам MFT.
• $MFTmirr — копия первых 16 записей MFT, размещенная посе­редине диска (зеркало).
• $LogFile — файл поддержки журналирования.
• $Volume — служебная информация: метка тома, версия файловой системы, и т.д.
• $AttrDef — список стандартных атрибутов файлов на томе.
• $ — корневой каталог.
• $Bitmap — карта свободного места тома.
• $Boot — загрузочный сектор (если раздел загрузочный).
• $Quota — файл, в котором записаны права пользователей на ис­пользование дискового пространства.
• $Upcase — файл-таблица соответствия заглавных и прописных букв в именах файлов на текущем томе.

Нужен в основном потому, что в NTFS имена файлов записываются в кодировке Unicode , которую составляют 65 тысяч различных символов, искать большие и малые эквиваленты которых очень нетривиально.

Что касается принципа организации данных на диске NTFS, то он условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT-зону — пространство, в которое растет метафайл MFT.

Запись каких-либо пользовательских данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой. Это делается для того, чтобы самый главный служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Однако при нехватке дискового пространства MFT-зона может сама уменьшаться (если это возможно), так что никакого дискомфорта вы замечать не будете. При этом новые данные уже будут записываться в бывшую MFT-зону.

В случае последующего высвобождения дискового пространства MFT-зона снова будет увеличиваться, однако в дефрагментированном виде (то есть не единым блоком, а несколькими частями на диске). В этом нет ничего страшного, просто считается, что система более надежна, когда MFT-файл не дефрагментирован.

Кроме того, при не дефрагментированном MFT-файле вся файловая система работает быстрее. Соответственно чем более дефрагментированным является MFT-файл, тем медленней работает файловая система.

Что касается размера MFT-файла, то он примерно вычисляется, исходя из 1 МБ на 1000 файлов.

Конвертирование разделов FAT32 в NTFS без потери данных. Утилита convert

Вы можете без особого труда конвертировать существующий FAT32-раздел в NTFS. Для этого в Windows 8, Windows 8.1 предусмотрена утилита командной строки convert .

Параметры ее работы показаны на скриншоте.

Таким образом, чтобы конвертировать в NTFS диск D:, в командную строку следует ввести следующую команду:

После этого от вас попросят ввести метку тома, если такая есть (метка тома указывается рядом с именем диска в окне Мой компьютер. Она служит для более подробного обозначения дисков и может использоваться, а может не использоваться. Например, это может быть Files Storage (D:).

Здесь Files Storage — это метка тома d:.

Для конвертации флешки команда выглядит так:

Список файловых систем — List of file systems

Следующие ниже списки идентифицируют, характеризуют и содержат ссылки на более подробную информацию по компьютер файловые системы .

Многие старые операционные системы поддерживают только свою единственную «родную» файловую систему, которая не имеет никакого имени, кроме имени самой операционной системы.

Содержание

Дисковые файловые системы

Дисковые файловые системы обычно блочно-ориентированы. Файлы в блочно-ориентированной файловой системе представляют собой последовательности блоков, часто с полностью произвольным доступом к операциям чтения, записи и изменения.

• ADFS — расширенная файловая система дисков Acorn , преемница DFS .
• AdvFS — расширенная файловая система, разработанная Digital Equipment Corporation для своей операционной системы Digital UNIX (теперь Tru64 UNIX ).
• APFS — Файловая система Apple — файловая система нового поколения для продуктов Apple.
• AthFS — AtheOS File System, 64-битнаяфайловая система с журналированием , которая теперь используется Syllable . Также называется AFS.
• BFS — загрузочная файловая система, используемая в System V версии 4.0 и UnixWare.
• BFS — файловая система Be, используемая в BeOS , иногда ошибочно называемая BeFS. Реализация с открытым исходным кодом под названием OpenBFS используется операционной системой Haiku .
• Btrfs — это файловая система копирования при записи для Linux объявлено Oracle в 2007 году и опубликовано под Стандартной общественной лицензией GNU (GPL).
• CFS — Кластерная файловая система от Veritas, компании Symantec. Это версия VxFS с параллельным доступом.
• CP / M файловая система — собственная файловая система, используемая в операционной системе CP / M (Control Program for Microcomputers), которая была впервые выпущена в 1974 году.
• DOS 3. x — оригинальная операционная система и файловая система для гибких дисков, разработанные для Apple II .
• Extent File System (EFS) — более старая блочная файловая система под IRIX .
• ext — Расширенная файловая система, предназначенная для систем Linux .
• ext2 — Вторая расширенная файловая система, разработанная для систем Linux .
• ext3 — A журналируемая форма ext2.
• ext4 — продолжение ext3 , а также журналируемая файловая система с поддержкой экстентов .
• ext3cow — формат файловой системы управления версиями ext3.
• FAT — таблица размещения файлов, первоначально использовавшаяся в DOS и Microsoft Windows и теперь широко используется для портативных USB-накопителей и некоторых других устройств; FAT12 , FAT16 и FAT32 для 12-, 16- и 32-битной глубины таблицы.
  • VFAT — дополнительный уровень в системе Microsoft Windows FAT, позволяющий использовать длинные (до 255 символов) имена файлов вместо только имен файлов 8.3 , разрешенных в простой файловой системе FAT.
  • FATX — модифицированная версия системы Microsoft Windows FAT, которая используется на исходной консоли Xbox .
• FFS (Amiga) — Fast File Система, используемая в системах Amiga . Эта FS со временем эволюционировала. Теперь подсчитывает FFS1, FFS Intl, FFS DCache, FFS2.
• FFS — Быстрая файловая система, используется в * BSD системах
• Fossil — Plan 9 от Bell Labs архивная файловая система снимков.
• Files-11 — файловая система OpenVMS ; также используется в некоторых системах PDP-11 ; поддерживает файлы, ориентированные на запись
• Машина Flex файловая система
• HAMMER — кластерная файловая система DragonFly BSD , готовая к производству, начиная с DragonFly 2.2 (2009)
• HAMMER2 — рекомендуется в качестве корневой файловой системы по умолчанию в DragonFly с выпуска 5.2 в 2018 г.
• HFS — Иерархическая файловая система в z / OS IBM; не путать с HFS от Apple. HFS по-прежнему поддерживается, но заявленное IBM направление — zFS .
• HFS — иерархическая файловая система, которая использовалась до появления HFS + в Mac OS 8.1. Также известен как стандартный формат Mac OS. Преемник файловой системы Macintosh (MFS) и предшественник HFS +; не путать с HFS IBM, поставляемой с z / OS
• HFS + — обновленная версия HFS, иерархической файловой системы Apple, поддерживаемая в Mac OS 8.1 и более поздних версиях, включая macOS. Поддерживает ведение журнала файловой системы, позволяя восстанавливать данные после сбоя системы. Также называется расширенным форматом Mac OS или HFS Plus
• HPFS — высокопроизводительная файловая система, используется в OS / 2
• HTFS — файловая система с высокой пропускной способностью, используется в SCO OpenServer
• ISO 9660 — используется на CD-ROM и DVD-ROM дисках (Rock Ridge и Joliet являются расширениями этого)
• JFS — IBMЖурналирующая файловая система , представленная в Linux , OS / 2 , и AIX . Поддерживает экстенты .
• LFS — реализация 4.4BSD файловой системы с логической структурой
• MFS — файловая система Macintosh, использовавшаяся в ранних классических Mac OS системы. Преемник иерархической файловой системы (HFS).
• Next3 — форма ext3 с поддержкой моментальных снимков.
• MFS — файловая система мультимедиа TiVo, используемый проприетарный отказоустойчивый формат на жестких дисках TiVo для записи в реальном времени из прямой трансляции.
• Файловая система Minix — используется в системах Minix
• NILFS — Реализация Linux файловая система с журнальной структурой
• NTFS — (файловая система новой технологии) Используется в Microsoftоперационных системах на основе Windows NT
• Файл NetWare Система — исходная файловая система NetWare 2.x – 5.x, опционально используемая более поздними версиями.
• NSS — Novell Storage Services. Это новая 64-битная журналируемая файловая система , использующая алгоритм сбалансированного дерева. Используется в NetWare версии 5.0 и выше и недавно перенесен на Linux .
• OneFS — One File System. Это распределенная файловая система с полным журналом, используемая Isilon . OneFS использует кодировки FlexProtect и Рида-Соломона для поддержки до четырех одновременных отказов дисков.
• OFS — Старая файловая система на Amiga. Подходит для дискет, но бесполезен на жестких дисках.
• OS-9 файловая система
• PFS — и PFS2, PFS3 и т. Д. Технически интересная файловая система, доступная для Amiga , очень хорошо работает при многих обстоятельствах. Очень просто и элегантно.
• ProDOS — Операционная система и файловая система, преемница DOS 3.x , для использования на компьютерах Apple до компьютеров Macintosh и Lisa, серии Apple, включая IIgs
• Qnx4fs — файловая система, которая используется в QNX версии 4 и 6.
• ReFS (Resilient File System) — Новая файловая система от Microsoft , созданный на основе NTFS (но не может загружаться, имеет размер кластера по умолчанию 64 КБ и не поддерживает сжатие) и предназначен для использования с Windows Server 2012 операционная система.
• ReiserFS — файловая система, использующая журналирование
• Reiser4 — файловая система, использующая журналирование , новейшая версия ReiserFS
• Reliance — транзакционная файловая система Datalight для приложений с высокой надежностью
• Reliance Nitro — транзакционная файловая система на основе дерева, разработанная для высокопроизводительных встроенных систем, от Datalight
• RFS — собственная файловая система для RTEMS
• SkyFS — разработан для SkyOS для замены BFS в качестве основной файловой системы операционной системы. Он основан на BFS, но содержит много новых функций.
• SFS — Smart File System, файловая система с журналированием , доступная для платформ Amiga.
• Soup (Apple) — «файловая система» для Apple Newton Platform , структурированная как неглубокая база данных
• Tux3 — экспериментальная файловая система управления версиями, предназначенная для замены ext3
• UDF — Packet- файловая система на основе WORM / RW носителей, таких как CD-RW и DVD, теперь также поддерживает жесткие диски и флэш-память.
• UFS — файловая система Unix, используемая в Solaris и более ранних BSD systems
• UFS2 — Файловая система Unix, используемая в более новых BSDсистемах
• VxFSVeritas , первая коммерческая журналируемая файловая система ; HP-UX , Solaris , Linux , AIX , UnixWare
• VTOC (Volume Table Of Contents ) — Структура данных на мэйнфрейме IBM запоминающих устройствах с прямым доступом (DASD), таких как дисковые накопители, которая обеспечивает способ поиска наборов данных, находящихся на томе DASD .
• XFS — используется в SGIIRIX и Linux системах
• zFS — z / OS Распределенная файловая служба файловая система zSeries; не следует путать с другими файловыми системами с именами zFS или ZFS.
• ZFS — комбинированная файловая система и менеджер логических томов, разработанный Sun Microsystems

Файловые системы со встроенной отказоустойчивостью

Эти файловые системы имеют встроенную контрольную сумму и либо зеркалирование, либо четность для дополнительной избыточности на одном или нескольких блочных устройствах:

• Bcachefs — это еще не восходящая контрольная сумма, полная контрольная сумма данных и метаданных, bcache — нижняя половина файловой системы.
• Btrfs — файловая система, основанная на B-Trees , созданная Oracle Corporation .
• HAMMER и HAMMER2 — Основные файловые системы DragonFly BSD , созданные Мэттом Диллоном .
• ReFS (Resilient File System) — файловая система от Microsoft со встроенными функциями отказоустойчивости.
• Reliance — транзакционная файловая система с CRC , созданная Datalight.
• Reliance Nitro — транзакционная файловая система на основе дерева с CRC, разработанные для обеспечения высокой производительности и надежности возможность использования встроенных систем от Datalight.
• NOVA — Файловая система с ускорением энергонезависимой памяти для постоянной основной памяти.
• ZFS — Создана Sun Microsystems для использовать на Solaris 10 и OpenSolaris , перенесенных на FreeBSD 7.0, NetBSD (по состоянию на август 2009 г.), Linux и до FUSE (не путать с двумя zFS из IBM )
• — общей параллельной файловой системой, которая обеспечивает исключительную производительность в любом масштабе и оптимизирована для NVMe и гибридного облака.

Файловые системы, оптимизированные для флэш-памяти, твердотельные носители

Твердотельные носители, такие как флэш-память , похожи на диски по своим интерфейсам, но имеют другие проблемы. На низком уровне они требуют специальной обработки, такой как выравнивание износа и различные алгоритмы обнаружения и исправления ошибок . Обычно такое устройство, как твердотельный накопитель , выполняет такие операции внутри, поэтому может использоваться обычная файловая система. Однако для некоторых специализированных установок (встроенные системы, промышленные приложения) файловая система, оптимизированная для простой флэш-памяти, является предпочтительной.

• APFS — файловая система Apple — это файловая система нового поколения для продуктов Apple.
• CHFS — файловая система NetBSD для встроенных систем , оптимизированная для raw flash media.
• exFAT — Собственная система Microsoft , предназначенная для флэш-карт (см. также XCFiles , реализация exFAT для Wind RiverVxWorks и другие встроенные операционные системы).
• — внутренняя файловая система для SSD.
• F2FS — файловая система с поддержкой Flash. Файловая система Linux с открытым исходным кодом, представленная Samsung в 2012 году.
• FFS2 (предположительно предшествовавшая FFS1), одна из самых ранних файловых систем флэш-памяти. Разработана и запатентована Microsoft в начале 1990-х.
• JFFS — оригинальная файловая система Linux с журнальной структурой для флэш-носителей NOR.
• JFFS2 — преемник JFFS, для NAND и NOR flash .
• LSFS — файловая система с лог-структурой с возможностью записи моментальных снимков и встроенной дедупликацией данных, созданная StarWind Software . Использует DRAM и флэш-память для кэширования вращающихся дисков.
• LogFS — предназначена для замены JFFS2, улучшенная масштабируемость. Больше не находится в активной разработке.
• NILFS — файловая система с лог-структурой для Linux с непрерывными снимками состояния.
• Энергонезависимая файловая система — введена система для флэш-памяти от Palm, Inc.
• NOVA — файловая система с ускорением энергонезависимой памяти для постоянной основной памяти.
• OneFS — файловая система, используемая Isilon . Он поддерживает выборочное размещение метаданных непосредственно на флеш-накопителе SSD.
• Segger Microcontroller Systems emFile — файловая система для глубоко встроенных приложений, которая поддерживает как NAND, так и NOR flash. Выравнивание износа, быстрое чтение и запись, а также очень низкое использование ОЗУ.
• — файловая система SPI Flash, файловая система с выравниванием износа, предназначенная для небольших флэш-устройств NOR.
• TFAT — транзакционная версия файловая система FAT.
• TrueFFS — внутренняя файловая система для SSD, реализующая исправление ошибок, повторное отображение плохих блоков и выравнивание износа.
• UBIFS — преемник JFFS2, оптимизированный для использования NAND и NOR flash .
• Write Anywhere File Layout (WAFL) — внутренняя файловая система, используемая NetApp в их ОС DataONTAP, изначально оптимизированная для использования энергонезависимой DRAM . WAFL использует RAID-DP для защиты от сбоев нескольких дисков и NVRAM для повторов журнала транзакций.
• YAFFS — файловая система с журнальной структурой, разработанная для флэш-памяти NAND, но также используемая с флэш-памятью NOR.
• ZFS — позволяет размещать журнал упреждающей записи (ZIL) во флеш-памяти и использовать флеш-память в качестве кэша чтения второго уровня (L2ARC).
• LittleFS — небольшая отказоустойчивая файловая система, предназначенная для микроконтроллеры.
• — встроенная последовательная файловая система Джо. Очень небольшая занимаемая площадь и надежная файловая система, разработанная для очень маленького микроконтроллера (16/32 бит). Открытый исходный код и под лицензией GPL v3.

Файловые системы, ориентированные на записи

В файловых системах, ориентированных на записи, файлы хранятся как набор записей . Обычно они связаны с операционными системами мэйнфреймов и миникомпьютеров . Программы читают и записывают записи целиком, а не байты или произвольные диапазоны байтов, и могут искать границы записи, но не внутри записей. Более сложные файловые системы, ориентированные на записи, имеют больше общего с простыми базами данных , чем с другими файловыми системами.

• файловая система CMS — собственная файловая система компонента Conversational Monitor System для VM / 370
• Files-11 — ранние версии были ориентированы на записи; поддержка «потоков» была добавлена ​​позже
• Michigan Terminal System (MTS) — предоставляет «файлы строк», в которых длины записей и номера строк связаны как метаданные с каждой записью в файле, строки могут быть добавлены, заменены, обновляются записями той же или разной длины и удаляются в любом месте файла без необходимости чтения и перезаписи всего файла.
• OS4000 для операционной системы GEC OS4000, в серии GEC 4000 миникомпьютеры
• A FAT12 и FAT16 (и FAT32 ) для поддержки типов файлов, подобных базе данных: случайный файл, прямой файл, файл с ключом и последовательный файл в Digital Research FlexOS , IBM 4680 OS и Toshiba 4690 OS . Размер записи сохраняется для каждого файла в специальных записях в таблице каталогов.
• Методы последовательного доступа для IBM z / OS и z / VSE операционные системы мэйнфреймов: базовый метод последовательного доступа (BSAM), базовый метод многораздельного доступа (BPAM) и метод последовательного доступа с очередями ( QSAM); см. Методы доступа и Набор данных (мэйнфрейм IBM) для получения дополнительных примеров
• Операционная система выбора — файловая система и база данных, ориентированная на записи, которая использует хеш-кодирование для хранения данных .
• Метод доступа к виртуальному хранилищу (VSAM) — для операционных систем IBM z / OS и z / VSE мэйнфреймов

файловых систем с общим диском

Файловые системы с общим диском (также называемые файловыми системами с общим хранилищем, файловая система SAN , кластерная файловая система или даже кластерные файловые системы) в основном используются в сеть области хранения , где все узлы напрямую обращаются к блочной памяти , где расположена файловая система. Это позволяет узлам выходить из строя, не влияя на доступ к файловой системе с других узлов. Файловые системы с общими дисками обычно используются в кластере высокой доступности вместе с хранилищем на аппаратном уровне RAID . Файловые системы с общими дисками обычно не масштабируются до 64 или 128 узлов.

Файловые системы совместно используемых дисков могут быть симметричными , где метаданные распределены между узлами, или асимметричными с централизованными метаданными серверы.

• CXFS (Clustered XFS) из Silicon Graphics (SGI). Доступно для Linux, Mac, Windows, Solaris, AIX и IRIX. Асимметричный.
• Dell Fluid File System (ранее ExaFS) патентованное программное обеспечение , продаваемое Dell . Система с общими дисками продается как устройство, предоставляющее клиентам распределенные файловые системы. Работает на оборудовании на базе Intel, обслуживающем NFS v2 / v3, SMB / CIFS и AFP для Windows , macOS , Linux и других клиентов UNIX .
• Кластерная файловая система Blue Whale (BWFS) из. Асимметричный. Доступно для Microsoft Windows , Linux и macOS .
• файловая система SAN (SFS) от DataPlow. Доступно для Windows, Linux, Solaris и macOS. Симметричный и асимметричный.
• EMC Celerra HighRoad от EMC . Доступно для Linux, AIX, HP-UX, IRIX, Solaris и Windows. Асимметричный.
• Files-11 на VMSclusters , выпущенный DEC в 1983 году, теперь от HP . Симметричный.
• GFS2 (глобальная файловая система) из Red Hat . Доступно для Linux по лицензии GPL . Симметричный () или Асимметричный ().
• Общая параллельная файловая система IBM (GPFS) Windows, Linux, AIX. Parallel
• Nasan Clustered File System из. Доступно для Linux и Solaris. Асимметричный.
• Oracle ACFS от Oracle Corporation . Доступно для Linux (только Red Hat Enterprise Linux 5 и Oracle Enterprise Linux 5). Симметричный.
• OCFS2 (Oracle Cluster File System) от Oracle Corporation . Доступно для Linux по лицензии GPL . Симметричный.
• QFS от Sun Microsystems . Доступно для Linux (только клиент) и Solaris (сервер и клиент метаданных). Асимметричный.
• от. Доступно для Linux по GPL . Симметричный.
• Файловая система StorNext из Quantum . Асимметричный. Доступно для AIX , HP-UX , IRIX , Linux , macOS , Solaris и Windows . Совместимость с Xsan . Ранее назывался CVFS.
• Veritas Storage Foundation от Symantec . Доступно для AIX, HP-UX, Linux и Solaris. Асимметричный.
• Xsan от Apple Inc. Доступно для macOS. Асимметричный. Совместимость с файловой системой StorNext .
• VMFS от VMware / EMC Corporation . Доступно для сервера VMware ESX . Симметричный.

Распределенные файловые системы

Распределенные файловые системы также называются сетевыми файловыми системами. Было сделано много реализаций, они зависят от местоположения и имеют списки управления доступом (ACL), если иное не указано ниже.

• 9P, Plan 9 от Bell Labs и Inferno протокол распределенной файловой системы. Одна реализация — v9fs . Нет списков ACL.
• Amazon S3
• Andrew File System (AFS) масштабируется и не зависит от местоположения, имеет тяжелый клиент кеш и использует Kerberos для аутентификации. Реализации включают оригинал от IBM (ранее Transarc ), Arla и OpenAFS .
• Avere Systems с AvereOS, который создает Файловая система протокола NAS в хранилище объектов .
• Распределенная файловая система DCE (DCE / DFS) от IBM (ранее Transarc ) аналогичен AFS и сосредоточен на полной семантике файловой системы POSIX и высокой доступности . Доступно для AIX и Solaris по лицензии на проприетарное программное обеспечение .
• Слушатель доступа к файлам (FAL) представляет собой реализацию (DAP), которая является частью DECnet набора сетевых протоколов , созданного Digital Equipment Corporation .
• Magma , разработанного Tx0.
• MapR FS является распределенная высокопроизводительная файловая система, которая поддерживает API файлов, таблиц и обмена сообщениями.
• Microsoft Office Groove общая рабочая область, используемая для DoHyki
• NetWare Core Protocol (NCP) из Novell используется в сетях, основанных на NetWare .
• Сетевая файловая система (NFS), первоначально от Sun Microsystems , является стандартом в сетях на основе UNIX. NFS может использовать аутентификацию Kerberos , а клиентский кеш .
• OS4000 Linked-OS обеспечивает распределенную файловую систему в системах OS4000.
• Самостоятельная сертификация файловой системы (SFS), глобальная сетевая файловая система, предназначенная для безопасного доступа к файловым системам через отдельные административные домены.
• Блок сообщений сервера (SMB) первоначально от IBM (но наиболее распространенная версия сильно модифицирована Microsoft ) является стандартом для сетей на базе Windows. SMB также известен как общая файловая система Интернета (CIFS). SMB может использовать аутентификацию Kerberos .

Распределенные отказоустойчивые файловые системы

Распределенные отказоустойчивые репликация данных между узлами (между серверами или серверами / клиентами) для высокой доступности и автономной (отключенной) работы.

• Coda из Университета Карнеги-Меллона фокусируется на работе с адаптацией к полосе пропускания (включая автономную работу) с использованием кэша на стороне клиента для мобильных вычислений. Это потомок AFS-2. Он доступен для Linux на условиях GPL .
• Распределенная файловая система (Dfs) от Microsoft фокусируется на прозрачности местоположения и высокой доступности . Доступно для Windows по лицензии на проприетарное программное обеспечение .
• HAMMER и HAMMER2 — файловые системы DragonFly BSD для кластеризованных хранилище, созданное Мэттом Диллоном .
• InterMezzo из Cluster File Systems , использует синхронизацию по HTTP . Доступно для Linux по GPL , но больше не находится в разработке, так как разработчики работают над Lustre .
• LizardFS сетевой распределенной файловой системой на основе MooseFS
• Moose File System (MooseFS) — сетевая распределенная файловая система. Он распределяет данные по нескольким физическим локациям (серверам), которые видны пользователю как один ресурс. Работает на Linux, FreeBSD, NetBSD, OpenSolaris и macOS. Главный сервер и серверы фрагментов также могут работать в Solaris и Windows с Cygwin.
• Scality — это распределенная отказоустойчивая файловая система.
• Tahoe-LAFS — безопасная, децентрализованная, отказоустойчивая файловая система с открытым исходным кодом использование шифрования в качестве основы для репликации с наименьшим авторитетом. Расширения
• A FAT12 и FAT16 (и FAT32 ) для поддержки автоматического распределения файлов по узлам с дополнительными атрибутами, такими как локально, зеркало при обновлении, зеркало при закрытии, соединение при обновлении, соединение при закрытии в IBM 4680 OS и Toshiba 4690 OS . Атрибуты распределения хранятся для каждого файла в специальных записях в таблице каталогов.

Распределенные параллельные файловые системы

Распределенные параллельные файловые системы разделить данные на несколько серверов для повышения производительности. Обычно они используются в высокопроизводительных вычислениях (HPC) .

Некоторые из распределенных параллельных файловых систем используют устройство хранения объектов (OSD) (в Lustre называется OST) для блоков данных вместе с централизованные серверы метаданных .

• Lustre — это высокопроизводительная распределенная параллельная файловая система с открытым исходным кодом для Linux, используемая на многих крупнейших компьютерах в мире.
• Параллельная виртуальная файловая система (PVFS , PVFS2, OrangeFS ). Разработан для хранения образов виртуальных систем с упором на оптимизацию записи без совместного использования. Доступно для Linux по GPL .

Распределенные параллельные отказоустойчивые файловые системы

Распределенные файловые системы, которые также являются параллельными и отказоустойчивыми , чередование и репликация данных на нескольких серверах для обеспечения высокой производительности и поддержания целостности данных . Даже если сервер выходит из строя, данные не теряются. Файловые системы используются как в высокопроизводительных вычислениях (HPC) , так и в кластерах высокой доступности .

Все перечисленные здесь файловые системы ориентированы на высокую доступность , масштабируемость и высокая производительность, если ниже не указано иное.

Имя	По	Лицензия	ОС	Описание
Alluxio	UC Berkeley , Alluxio	Лицензия Apache	кроссплатформенность	Виртуальная распределенная файловая система с открытым исходным кодом (VDFS).
BeeGFS (ранее FhGFS)	Fraunhofer Society	GNU GPL v2 для клиента, другие компоненты проприетарные	Linux	Бесплатный файл Система с дополнительной профессиональной поддержкой, разработанная для простоты использования и высокой производительности, используется на некоторых из самых быстрых компьютерных кластеров в мире. BeeGFS позволяет репликацию томов хранилища с автоматическим переключением при отказе и самовосстановлением.
CephFS	Inktank Storage , компания, приобретенная Red Hat	GNU LGPL	ядром Linux	Массово масштабируемое хранилище объектов. CephFS была объединена с ядром Linux в 2010 году. Основой Ceph является надежное автономное распределенное хранилище объектов (RADOS), которое обеспечивает хранение объектов через программный интерфейс и S3 или Swift REST API, блочное хранилище для QEMU / KVM / Хосты Linux и хранилище файловой системы POSIX, которые могут быть смонтированы ядром Linux и клиентами FUSE.
Chiron FS	GNU GPL v3	Это файловая система с прозрачной репликацией, основанная на FUSE , которая накладывается на существующую файловую систему и реализует на уровне файловой системы то, что RAID 1 работает на уровне устройства. Особенно удобным последствием является возможность выбора отдельных целевых каталогов без необходимости репликации целых разделов. (Проект не имеет видимой активности после 2008 г., запрос статуса в октябре 2009 г. на форуме chironfs остался без ответа.)
CloudStore	Kosmix	Лицензия Apache	Файловая система Google работает аналогично. Заменено на файловую систему Quantcast (QFS)
dCache	DESY и другие	проприетарные (бесплатно для некоммерческого использования)	Файловая система с однократной записью, доступная через различные протоколы.
Общая параллельная файловая система (GPFS)	IBM	Собственная	AIX, Linux и Windows	Поддержка синхронной репликации между подключенными блочными хранилищами и асинхронная репликация в удаленные файловые системы. Также поддерживает кодирование со стиранием в хранилище с двойным подключением SAS и распределяется по нескольким узлам хранения.
Файловая система Gfarm	Asia Pacific Grid	Лицензия X11	Linux , macOS , FreeBSD , NetBSD и Solaris	Использует OpenLDAP или PostgreSQL для метаданных и FUSE или LUFS для монтирования.
GlusterFS	Gluster, компания, приобретенная Red Hat	GNU GPL v3	Linux , NetBSD , FreeBSD , OpenSolaris	Распределенная файловая система общего назначения для масштабируемого хранилища. Он объединяет различные блоки хранения через Infiniband RDMA или TCP / IP в одну большую параллельную сетевую файловую систему. GlusterFS — главный компонент Red Hat Storage Server.
Файловая система Google (GFS)	Внутреннее программное обеспечение Google	Внимание к отказоустойчивости , высокой пропускной способности и масштабируемости .
Распределенная файловая система Hadoop	Apache Software Foundation	Лицензия Apache	Кросс-платформенная	Клон GoogleFS с открытым исходным кодом.
IBRIX Fusion	IBRIX	Собственный
LizardFS	Skytechnology	GNU GPL v3	кроссплатформенный	Открытый исходный код, высокодоступный POSIX- совместимая файловая система, поддерживающая клиентов Windows.
Lustre	изначально разработан Cluster File Systems и в настоящее время поддерживается OpenSFS	GNU GPL v2 & LGPL	Linux	A Совместимая с POSIX высокопроизводительная файловая система, используемая в большинстве систем из списка Top-500 систем HPC . Lustre имеет высокую доступность через хранилище аварийное переключение .
MapR FS	MapR	проприетарный	Linux	Высоко масштабируемый, POSIX-совместимый, отказоустойчивый, чтение / писать файловую систему с помощью распределенной отказоустойчивой службы метаданных. Он предоставляет клиентам интерфейс HDFS и NFS, а также табличный интерфейс noSQL и систему обмена сообщениями, совместимую с Apache Kafka .
MooseFS	GNU GPL v2 и проприетарный	кроссплатформенный (Linux , NetBSD , FreeBSD , macOS , OpenSolaris )	Отказоустойчивая, высокодоступная и высокопроизводительная горизонтально масштабируемая сетевая распределенная файловая система. Распределяет данные по нескольким физическим стандартным серверам x86, которые видны для пользователя как единое пространство имен. Для стандартных файловых операций MooseFS действует как любые другие Unix-подобные файловые системы.
ObjectiveFS	Objective Security Corporation	Собственный	Linux , macOS	Совместимая с POSIX совместно используемая распределенная файловая система. Использует хранилище объектов в качестве бэкэнда. Работает на AWS S3, GCS и устройствах хранилища объектов.
Распределенная файловая система OneFS	Isilon	Собственная	FreeBSD	BSD- ОС на базе выделенного оборудования на базе Intel, обслуживающая NFS v3 и SMB / CIFS для Windows , macOS , Linux и других клиентов UNIX под a проприетарное ПО .
OIO-FS	OpenIO	проприетарное	L inux	OIO-FS обеспечивает файловый доступ к OpenIO SDS объектному хранилищу бэкэнду. Он основан на технологии FUSE и представляет пользователям файловую систему POSIX . Этот доступ можно использовать локально или по сети с помощью NFS или SMB .
PanFS	Panasas	Proprietary	Linux , macOS , FreeBSD	A POSIX -совместимая, высокопроизводительная, параллельная файловая система , используемая кластерами HPC . Он использует кодирование стирания и моментальные снимки для защиты данных, основан на хранилище объектов scale-out и ориентирован на прозрачное восстановление после сбоев и простоту использования.
RozoFS	Rozo Systems	GNU GPL v2	Linux	A POSIX DFS , ориентированный на отказоустойчивость и высокая производительность, основанная на коде стирания Mojette для значительного уменьшения количества избыточности (по сравнению с простой репликацией ).
Масштаб	Кольцо масштабирования	Собственный	Linux	Файловая система POSIX, ориентированная на высокую доступность и производительность. Также предоставляет интерфейсы S3 / REST / NFS.
Tahoe-LAFS	Tahoe-LAFS Software Foundation	GNU GPL v2 + и другие	Windows , Linux , macOS	Безопасное, децентрализованное, отказоустойчивое, одноранговое распределенное хранилище данных и распределенная файловая система .
WekaIO	Собственная	Linux , macOS , Microsoft Windows	WekaFS, современная файловая система, оптимизированная для NVMe и гибридного облака, которая решает самые требовательные задачи хранения в самых ресурсоемких технических вычислительные среды, обеспечивающие невероятную производительность в любом масштабе. Полный набор корпоративных функций, который включает распределенную защиту данных (аналогично Erasure Coding), мгновенные снимки состояния, многоуровневое хранение в хранилищах данных S3, запуск в облаке или локально. Сочетание высокой пропускной способности и низкой задержки без специальной настройки. Файловая система, полностью совместимая с POSIX, с собственным клиентским протоколом, протоколами NFS, SMB и S3 для доступа.
XtreemFS	Contrail E.U. проект, немецкий проект MoSGrid и немецкий проект «First We Take Berlin»	BSD 3-Clause	Linux , Solaris , macOS , Windows	A кроссплатформенная файловая система для глобальных сетей. Он реплицирует данные для обеспечения отказоустойчивости и кэширует метаданные и данные для повышения производительности по каналам с высокой задержкой. Поддержка сертификатов SSL и X.509 позволяет использовать XtreemFS в общедоступных сетях. Он также поддерживает чередование для использования в кластере .

• WebDFS Масштабируемое децентрализованное хранилище файлов с открытым исходным кодом, аналогичное MogileFS по функциям и назначению. Использует HTTP в качестве транспорта. Данные автоматически и оптимально переупорядочиваются с учетом добавления новых ресурсов. Отсутствие централизованного управления метаданными значительно упрощает развертывание и использование.
• zFS от IBM (не путать с ZFS от Sun Microsystems или файловая система zFS, поставляемая с операционной системой IBM z / OS ) ориентирована на распределенные транзакции и использует устройства хранения объектов . В стадии разработки и не имеется в свободном доступе.
• HAMMER / ANVIL от Мэтт Диллон
• PNFS (Parallel NFS) — клиенты доступны для Linux и OpenSolaris и бэкэнды из NetApp , Panasas , EMC и IBMGPFS
• Coherent Remote File System (CRFS) — требуется Btrfs
• Параллельно оптимизированная многоуровневая файловая система обмена сообщениями хоста (POHMELFS) и распределенное хранилище (DST). Совместимость с POSIX, добавлена ​​в ядро ​​Linux 2.6.30

Одноранговые файловые системы

Некоторые из них можно назвать совместным облаком хранения .

• Cleversafe использует Cauchy Рида-Соломона для разделения данных на нераспознаваемые фрагменты и распределения их через безопасные Интернет-соединения в нескольких местах хранения.
• Scality — это распределенная файловая система, использующая Chord одноранговую одноранговый протокол.
• IPFS Межпланетная файловая система — это p2p, всемирная распределенная файловая система с адресацией по содержанию.

Специальные файловые системы

• aufs расширенная версия UnionFS стекируемая унифицированная файловая система
• AXFS (компактный, сжатый только для чтения, с подключаемым модулем XIP )
• Barracuda WebDAV. Защищенный сетевой файловый сервер для встроенных устройств.
• Загрузка Файловая система используется в UnixWare для хранения файлов, необходимых для процесса загрузки.
• cdfs (чтение и запись компакт-дисков)
• Файловая система компакт-дисков (чтение и запись компакт-дисков; экспериментальный) )
• cfs (кэширование)
• Cramfs (сжатый только для чтения)
• Davfs2 (WebDAV )
• Freenet — децентрализованный, устойчивый к цензуре
• FTPFS (доступ по FTP)
• (файловая система Google Mail)
• GridFS — GridFS является спецификацией для хранения и извлечения файлов, которые превышают предел размера BSON-документа в 16 МБ для MongoDB .
• lnfs (длинные имена)
• LTFS (файловая система линейной ленты для лент LTO и Enterprise)
• MVFS — многоверсионная файловая система, проприетарная, используется Rational ClearCase .
• romfs
• SquashFS (сжатый только для чтения)
• UMSDOS , UVFAT — файловые системы FAT, расширенные для хранения разрешений и метаданных (а в случае UVFAT, VFAT длинные имена файлов), используется для Linux
• UnionFS — файловая система с использованием объединения в стек, которые могут объединять содержимое нескольких каталогов (веток), сохраняя при этом их физическое сод ержимое отдельно
• Venti — Дедуплицированное хранилище Plan 9, используемое Fossil .
• WBFS — Wii Backup FileSystem

Псевдо- и виртуальные файловые системы

• devfs — виртуальная файловая система в Unix-подобных операционных системах для управления устройствами на лету
• debugfs — виртуальная файловая система в Linux для доступа и управления отладка ядра
• procfs — псевдо-файловая система, используемая для доступа к информации ядра о процессах
• tmpfs — временная файловая система в памяти (на Unix-подобных платформах)
• specfs — Специальная файловая система для файловых устройств
• sysfs — виртуальная файловая система в Linux, содержащаяся информация о шинах, устройствах, прошивке, файловых системах и т. Д.
• wikifs — серверное приложение для Виртуальная файловая система Plan 9 , wiki , файловая система
• WinFS — Windows Future Storage, планировалась как преемник NTFS для Виндоус виста.

Зашифрованные файловые системы

• eCryptfs — многослойная криптографическая файловая система в ядре Linux, начиная с версии 2.6.19
• Файловая система Secure Shell (SSHFS) — локально монтировать удаленный каталог на сервере, используя только безопасную оболочку логин.
• EncFS , GPL Зашифрованная файловая система в пространстве пользователя
• Файловая система Rubberhose
• EFS — зашифрованная файловая система для Microsoft Windows Системы и AIX . Расширение NTFS
• ZFS с поддержкой шифрования

Интерфейсы файловой системы

На самом деле это не файловые системы; они обеспечивают доступ к файловым системам с точки зрения операционной системы.

• FUSE (файловая система в пользовательском пространстве, например LUFS , но лучше обслуживаемая)
• LUFS (файловая система пользовательского пространства Linux — похоже, отказались от FUSE )
• (Файловая система пространства пользователя для NetBSD, включая уровень совместимости librefuse для портирования приложений на основе FUSE)
• VFS Виртуальная файловая система