NTFS (New Technology File System)
В название файловой системы NTFS не зря входят слова «New Technology», то есть «новая технология» — NTFS содержит ряд значительных усовершенствований и изменений, специфических для Windows NT. С точки зрения пользователей, файлы по-прежнему хранятся в каталогах (часто называемых «папками» в среде Windows). Однако в NTFS, в отличие от FAT, не существует ни особых свойств корневых каталогов, ни ограничений, связанных с аппаратурой (например, возможности обращения к максимальному количеству дисковых секторов или кластеров). На томах NTFS не существует специальных областей наподобие таблицы размещения файлов, по которой FAT получила свое имя.
При проектировании NTFS особое внимание было уделено следующим характеристикам:
• Надежность.
Высокопроизводительные компьютеры и системы совместного пользования должны обладать повышенной надежностью, которая является ключевым элементом структуры и поведения NTFS.
• Расширенная функциональность. NTFS проектировалась с учетом возможного расширения. В ней были воплощены многие дополнительные возможности — усовершенствованная отказоустойчивость, эмуляция других файловых систем, мощная модель безопасности, параллельная обработка потоков данных и создание файловых атрибутов, определяемых пользователем.
• Поддержка POSIX. Поскольку правительство США требует, чтобы все закупаемые им системы хотя бы в минимальной степени соответствовали стандарту POSIX, такая возможность была предусмотрена и в NTFS. К числу базовых средств файловой системы POSIX относится необязательное использование имен файлов с учетом регистра, хранение времени последнего обращения к файлу и механизм так называемых «жестких ссылок» — альтернативных имен, позволяющих ссылаться на один и тот же файл по двум и более именам.
• Гибкость. Модель распределения дискового пространства в NTFS отличается чрезвычайной гибкостью. Размер кластера может изменяться от 512 байт до 64 Кбайт; он представляет собой число, кратное внутреннему кванту распределения дисковой аппаратуры. NTFS также поддерживает длинные имена файлов, набор символов Unicode и альтернативные имена формата 8.3 для совместимости с FAT.
Преимущества NTFS
NTFS превосходно справляется с обработкой больших массивов данных (см. табл. 3.4) и достаточно хорошо проявляет себя при работе с томами объемом 400 Мбайт и выше. Поскольку в основу структуры каталогов NTFS заложена эффективная структура данных, называемая «бинарным деревом», время поиска файлов в NTFS не связано линейной зависимостью с их количеством (в отличие от систем на базе FAT).
NTFS также обладает определенными средствами самовосстановления, поэтому для разделов NTFS пользователям никогда не придется использовать утилиты восстановления диска. В частности, удаляемые файлы в NTFS помещаются в «корзину» (Recycle Bin). Пользователи могут восстановить удаленные файлы без помощи утилиты Undelete или ее аналогов. Однако NTFS также поддерживает различные механизмы проверки целостности системы, включая ведение журналов транзакций, позволяющих воспроизвести все файловые операции записи по специальному системному журналу.
Таблица 3.4. Основные характеристики файловой системы NTFS
| Характеристика | Значение/максимум |
| Максимальный размер тома | 16 Эбайт |
| Максимальный размер файла | 16 Эбайт |
| Максимальное количество файлов в корневом каталоге | Неограничено |
| Максимальное количество файлов в некорневом каталоге | Неограничено |
| Безопасность на уровне файлов | Да |
| Поддержка длинных имен файлов | Да |
| Самовосстановление | Да |
| Ведение журналов транзакций | Да |
| Сжатие на уровне файлов | Да |
| Поддержка файловых ветвлений (Macintosh) |
Да |
| Соответствие стандарту POSIX | Да |
Основные характеристики NTFS убедительно демонстрируют богатство ее возможностей. Помимо немыслимых размеров томов и файлов в 16 экзабайт (один экзабайт равен 264, или приблизительно 16 000 млрд. гигабайт), NTFS также обладает встроенными средствами сжатия, которые можно применять к отдельным файлам, целым каталогам и даже томам (и впоследствии отменять или назначать их по своему усмотрению).
NTFS обеспечивает безопасность на уровне файлов; это означает, что права доступа к томам, каталогам и файлам могут зависеть от учетной записи пользователя и тех групп, к которым он принадлежит. Обычно в NTFS используются длинные имена файлов, однако в целях совместимости с FAT они могут быть преобразованы в имена формата 8.3. Помимо хранения нескольких копий служебных данных файловой системы, в Windows NT предусмотрены и другие механизмы восстановления томов NTFS в случае сбоев. Журналы транзакций NTFS также помогают свести к минимуму возможные потери данных.
Наконец, NTFS обладает намного более совершенной файловой структурой, что упрощает поддержку других файловых систем на ее основе. Microsoft использует эту возможность для организации поддержки файловой системы Macintosh HFS (Hierarchical Filing System) в NTFS при установке Windows NT Services for Macintosh. Независимые фирмы также разработали свои собственные реализации сетевой файловой системы NFS (Network Filing System) фирмы Sun, которые работают поверх NTFS (NFS - популярная распределенная файловая система для сетей Unix).
Отличия FAT и NTFS
Если говорить о накладных расходах на хранение служебной информации, FAT отличается от NTFS большей компактностью и меньшей сложностью. В большинстве томов FAT на хранение таблицы размещения, содержащей информацию обо всех файлах тома, расходуется менее 1 Мбайт. Столь низкие накладные расходы позволяют форматировать в FAT жесткие диски малого объема и флоппи-диски. С другой стороны, в NTFS служебные данные занимают больше места, чем в FAT, — отчасти из-за того, что каждый элемент каталога занимает 2 Кбайт (впрочем, это имеет и свои преимущества, так как содержимое файлов объемом 1500 байт и менее может полностью храниться в элементе каталога).
Система NTFS не может использоваться для форматирования флоппи-дисков. Не стоит пользоваться ею для форматирования разделов объемом менее 50 Мбайт. Относительно высокие накладные расходы приводят к тому, что для малых разделов служебные данные могут занимать до 25% объема носителя.
Внимание
Microsoft рекомендует всегда использовать FAT для разделов объемом 50 Мбайт и менее, а NTFS — для разделов объемом 400 Мбайт и более. В промежутке от 0 до 400 Мбайт в расчет принимаются другие факторы, главный из которых — безопасность на уровне файлов. Если она важна, следует выбирать NTFS, хотя в принципе подойдет и FAT (однако с увеличением размера она будет работать медленнее).
Следующий критерий сравнения — размер файлов. Разделы FAT имеют объем до 2 Гбайт, VFAT — до 4 Гбайт и FAT32 — до 4 Тбайт. Тем не менее из-за особенностей своего внутреннего строения разделы FAT лучше всего работают для разделов объемом 200 Мбайт и менее. Разделы NTFS могут достигать 16 Эбайт, однако в настоящее время из-за аппаратных и других системных причин размер файлов ограничивается 2 Тбайт.
Разделы FAT могут использоваться Windows 95, Windows NT, MS-DOS и WfW, не говоря уже о других операционных системах с поддержкой FAT (например, такие дополнения существуют для Unix и Macintosh). За редкими исключениями, с разделами NTFS можно работать напрямую только из Windows NT. Данные NTFS могут читаться по сети многими операционными системами (в том числе DOS, Windows З.х и 95 и т. д.) — как из-за сохраненной совместимости с FAT, так и из-за ее средств поддержки других файловых систем. Недавно выпущенная утилита NTFSDOS позволяет читать данные NTFS на компьютере, загруженном в DOS.
Разделы FAT не обладают средствами локальной безопасности (этот вопрос более подробно рассмотрен в следующем разделе). С другой стороны, разделы NTFS обеспечивают локальную безопасность как файлов, так и каталогов. Еще одно отличие заключается в том, что разделы FAT необходимы для двойственной загрузки Windows NT с другими операционными системами; кроме того, по крайней мере один раздел FAT необходим для установки и последующей работы Windows NT на RISC-системах.
