Transcript Fájlrendszer

Fájlrendszer
A fájlrendszer fogalma:
• A számítástechnika egy fájlrendszer alatt
a számítógépes fájlok tárolásának és
rendszerezésének a módszerét érti,
ideértve a tárolt adatokhoz való
hozzáférést és az adatok egyszerű
megtalálását is. A fájlrendszerek
használhatják a adattároló eszközöket,
mint a merevlemez vagy CD-ROM és
használhatók a fájlok fizikai
elhelyezésének karbantartására is.
Állomány (fájl) fogalma:
• Valamelyik háttértároló egységen tárolt,
névvel és kiterjesztéssel azonosított
összetartozó adategyüttes.
• A számítógépen, a háttértárolókon lévő
információ tárolási egysége az állomány
vagy fájl (file). Egy fájl tartalma a gép
szempontjából vagy adat, vagy program,
amely a processzor által végrehajtható
utasításokat tartalmaz: A fájlban tárolt adat
tetszőleges, lehet szöveg, grafikus kép,
hang stb.
Fájl jellemzők:
•
•
•
•
•
•
Név és kiterjesztés
A fájl mérete
A fájl tulajdonos
Hozzáférési jogok
Létrehozás, módosítás dátuma
Attribútumok
•
•
•
•
Rejtett (hidden)
Rendszer (system)
Csak olvasható
Archiválandó
Mappa (katalógus, könyvtár)
fogalma:
• Olyan speciális állomány, mely az adatokat
tartalmazó állományok jellemzőit tárolja,
lehetővé téve csoportosításukat.
• Mappa alatt az informatikában egy
fájlrendszeren belüli entitást értenek, ami
fájlokat és almappákat tartalmazhat.(Entitás:
valaminek a létszerűsége, ahol a hangsúly azon
van, hogy létezik valami)
• A windows-os rendszerekben hierarchikus
a könyvtárszerkezet: könyvtárak
fastruktúrát alkotnak, a gyökérkönyvtárnál
feljebb nem léphetünk, de onnét mehetünk
le a mappák almappáinak az almappájáig,
ameddig csak szeretnénk.
• Unix rendszereken az egész fájlrendszer
egyetlen fastruktúrát alkot egyetlen
gyökérrel, míg Windows rendszereken
minden meghajtóhoz külön
gyökérkönyvtár tartozik.
Kötet (volume, meghajtó)
• Névvel, betűjellel ellátott logikai
egység, amely segítségével az
operációs rendszer a háttértárolókat
kezeli.
• A háttértárat az operációs rendszerek
többsége logikai kötetekként kezelik. (Pl. a
UNIX nem).
Hivatkozások
• Ha egy állományra hivatkozni akarunk
nem csak a nevét kell megadni hanem azt
a kötetet ill. katalógust is amelyben
megtalálható.
• A gyökérkönyvtárból kiindulva: abszolút
hivatkozás
• Az aktuális könyvtárból kiindulva: relatív
hivatkozás
Fájlrendszerek feladata :
• A fájlrendszer szoftvere biztosítja, hogy az
adattárolón található szektorokat fájlokká
és a katalógusokká szervezze össze, és
tartsa nyilván, melyik szektor melyik
fájlhoz tartozik, és melyik szektorok nem
használhatók már tárolásra
• Egy fájlrendszer akár használ, akár nem használ
tároló berendezést, általában rendelkezik egy
szótárral, amely összekapcsolja a fájlneveket
a fájlokkal. Általában az összekapcsolás
indexeléssel történik, a fájlnév egy index vagy
egy fájl elhelyezési táblában, amilyen például az
MS-DOS fájlrendszerében a FAT tábla (a FAT a
File Allocation Table rövidítése. Néhány
fájlrendszer esetében a fájlnevek struktúráltak,
speciális szintaktikával, (például fájlnév,
kiterjesztés, verziószám). Más rendszereknél a
fájlnév egyszerű string, és fájlonként a
metaadatok másutt vannak tárolva (NTFS)
Fájlrendszer típusok :
• A fájlrendszerek alapvetően három
osztályba sorolhatók:
 lemezes fájlrendszerek
 hálózati fájlrendszerek
 speciális célú
• fájlrendszerek.
Lemezes fájlrendszerek
• A lemezes fájlrendszereket úgy tervezték,
hogy a fájlok tárolására a számítógépek
adattároló eszközei szolgálnak, amelyek
leggyakrabban lemezes egységek. Ezek
az egységek közvetlenül vagy közvetett
módon kapcsolódhatnak a
számítógéphez. Például a lemezes
fájlrendszerek közé tartozik a FAT, az
NTFS, a HFS a HFS+, az ext3, az ext4,
az ISO 9660, az ODS-5.
Hálózati fájlrendszerek:
• A hálózati fájlrendszerek olyan
fájlrendszerek, amelyek úgy viselkednek,
mint egy távoli fájlelérési protokollal
rendelkező kliens, ami biztosítja a
szerveren lévő fájl elérését. Példák
hálózati fájlrendszerekre: az NFS, a SMB,
az AFP és a 9P protokollok, és
fájlrendszer-szerű kliensek a FTP-vel.
Speciális célú fájlrendszerek:
• Speciális célú fájlrendszer alapvetően
minden olyan fájlrendszer, amely sem
lemezes-, sem hálózati fájlrendszer.
• A mélyűri felfedező űrhajók, mint a
Voyager–1 és a Voyager–2 egy speciális,
digitális szalag-alapú fájlrendszert
használnak. A Mars Roverek is egy valós
idejű fájlrendszert használnak, amelyet
flash memóriával valósítottak meg.
Fájlrendszerek és operációs
rendszerek :
• A legtöbb operációs rendszer rendelkezik
fájlrendszerrel, azaz a fájlrendszer a
modern operációs rendszerek integráns
része. A korai mikroszámítógépes
operációs rendszerekben ténylegesen
elkülönült feladat volt a fájlkezelés; – ez a
tény visszatükröződik az elnevezéseikben
is (lásd DOS és QDOS).
• Szükséges, hogy legyen egy interfész az
operációs rendszer, a fájlkezelő rendszer
és a felhasználó között. Ez az interfész
lehet szöveges vagy grafikus (mint amit
egy grafikus felhasználói felület biztosít,
mint például a fájlböngészők). Ha grafikus,
akkor megfelel valamilyen gyakran
használt mappaábrázolásnak, ami
dokumentumokat és egyéb fájlokat illetve
beágyazott mappákat tartalmaz.
Egyszerű fájlrendszerek:
• Az egyszerű fájlrendszerek esetében
nincsenek katalógusok – minden azonos
szinten (gyökér) rögzítődik, (a hordozó
szintjén), legyen az merevlemez,
hajlékonylemez stb. Az egyszerűsége
miatt, a rendszer a fájlok számának
növekedésével egyre kevésbé lesz
hatékony, a felhasználó(k) számára egyre
nehezebb lesz az adatcsoportok kezelése.
Unix és Unix-szerű rendszerek
fájlrendszerei :
• A Unix és a Unix-szerű operációs rendszerek minden
eszközhöz egy eszköznevet rendelnek. Valójában a Unix
létrehoz egy virtuális fájlrendszert, amelyben minden
eszközön lévő minden fájl egy hierarchiába rendeződik.
Unix rendszereken az egész fájlrendszer egyetlen
fastruktúrát alkot egyetlen gyökérrel Ez azt jelenti, hogy
a Unix-ban van egy gyökérkönyvtár, és minden létező
fájl valahol ebben a gyökértől induló struktúrában
helyezkedik el. Sőt, ennek a gyökérnek nem is kell
tényleges fizikai hely. Nem kell az első merevlemezen
lennie, még csak a gépben sem kell lennie, a Unix képes
egy megosztott hálózati erőforrást gyökérkönyvtárként
kezelni.
Fájlrendszerek a Microsoft
Windows alatt
• Ma a Windows használja mind a FAT (File
Allocation Table) mind pedig a NTFS (New
Technology File System) fájlrendszereket.
• A FAT12 és a FAT16 nyolc karakterre
korlátozza a fájlnév hosszát, és három
karakterre a kiterjesztést. (Erre általában a
8.3 korlát néven hivatkoznak.)
FAT fájlrendszerek (FAT12, FAT16, FAT32)
A Microsoft operációs rendszerei számára a
FAT (Fat Allocation Table, Fájl Allokációs
Tábla) fájlrendszereket fejlesztette ki. A
FAT tábla tartalmazza azokat az adatokat,
hogy egy fájl tartalmának
végigolvasásához melyik klaszter után
melyik klasztert kell olvasni. A FAT tábla
minden bejegyzése tehát egy klaszterre
mutat.
FAT
Amikor FAT-ról beszélünk általában nem szokás
mondani, de a FAT16-ról van szó (létezik FAT12
is).
• Az MS-DOS idejéből származó, ma már
korszerűtlen fájlrendszer legnagyobb előnye
pont a korából származik, ugyanis támogatja
szinte az összes operációs rendszer a világon,
beleértve a Unix, Linux rendszereket, de akár a
digitális fényképezőgépeket is ide sorolhatjuk.
• FAT-ra formázott kötetek alkotóegységei a
klaszterek (clusters). A klaszter méretét a
kötet mérete határozza meg 512 bájt és
64 KB közötti lehet.
FAT 12
• A 12 bites FAT tábla 12 bites számokkal
azonosította a klasztereket, tehát
maximum 4096 klasztert tudott
kijelölni(212). A hajlékony lemezeknél
alkalmazták.
FAT 16
• A 16 bites FAT tábla már 65536 klasztert
azonosíthatott, maximum 2GB-os
partíciókat lehetett vele kezelni.
• A FAT táblából fontossága miatt két
példányt is eltároltak a lemezen, így az
egyik megsérülése esetén a másikat lehett
használni. Manapság a FAT típusú
rendszerekből csak a 32 bitest használjuk, mely
a 32 bitből 26-ot használ a klaszterek
kijelölésére.
Kötetméret
Szektor/cluster
Clusterméret
0 MB–32 MB
1
512 bájt
33 MB–64 MB
2
1 KB
65 MB–128 MB
4
2 KB
129 MB–255 MB
8
4 KB
256 MB–511 MB
16
8 KB
512 MB–1,023 MB
1,024 MB–2,047 MB
64
32 KB
2,048 MB–4,095 MB
128
64 KB
• A legtöbb operációs rendszertől eltérően, a
Windows használja a meghajtó betűjel fogalmat
felhasználói szinten, két lemez vagy partíció
egymástól való megkülönböztetésére. Például, a
C:\WINDOWS\ elérési út egy WINDOWS
könyvtárat jelent, ami a C betűvel jelölt partíción
helyezkedik el. A C meghajtó a leggyakrabban
használt elsődleges lemezpartíció, ami a
Windows-ban létrejött, és amiről betöltődik.
FAT32
• Eleinte úgy tűnt a FAT16 korlátjai sokáig
kiszolgálják az operációs rendszereket, de
a hardvergyártók fejlesztési tempója már a
Windows 95 idejében felvetette a nagyobb
kapacitás, jobb kihasználásának igényét.
Így született meg a FAT32 fájlrendszer,
mely a FAT16 továbbfejlesztése a korlátok
kiterjesztésével és a hátrányok mind
jobban történő redukálásával.
Kötetméret
Klaszterméret
0 MB - 7,9 GB
4K
8 GB - 15,9 GB
8K
16 GB - 31,9 GB
16 K
32 GB -
32 K
• Látható, hogy a lényegesen nagyobb
kapacitás mellett csökkent a klaszter
méret, így jobb lett a helykihasználás. 32
GB-nál nagyobb kötetméret eléréséhez
külön meghajtó programra van szükség .
• A FAT32 fájlrendszerben használható
meghajtók maximális kapacitása akár 2
terabájt is lehet.
NTFS New Technology File
System
• Elsőként a Windows NT 4.0-ban
találkozhattunk vele. A Windows 2000 egy
újabb verzióval rukkolt elő az NTFS 5.0val. Ez a fájlrendszer jelenti az igazi
áttörést, tovább tolja a legfelsőbb
kötetméretet, minimális klaszter mérettel
és fájlrendszer szinten számos
szolgáltatást tartalmaz.
Belső működés
• Az NTFS-en belül minden fájlokkal
kapcsolatos információt (fájlnév,
létrehozás dátuma, hozzáférési jogok,
tartalom) metaadatként tárolnak, valamint
már rendelkezik hozzáférésvédelmi
listával (ACL acces control list)és
megtalálható benne a naplózás is A
fájlnevek Unicode (UTF-16) formátumban
vannak tárolva. UTF-16 változó hosszúságú (16 vagy 32 bites)
karakterkódolási módszer.
• Egy NTFS partíció formázása során 11
ilyen meta-adat file jön létre, ezeket a 2.
táblázat foglalja össze. A meta-adat file-ok
Windows NT Intézőből, vagy a DIR
parancs hatására sem láthatóak, viszont,
ha tudjuk mi a meta-adat file neve, akkor
kilistáztathatjuk, dátumát, méretét.
Az MFT
(Master File Table - Mester File Tábla)
• Az MFT az NTFS legközpontibb része. Az
MFT a DOS file-rendszerének a FAT
táblájához (file allokációs tábla)
hasonlítható, hisz minden file-t, könyvtárat,
és meta-adat file-t magába foglal.
• Az MFT különálló egységekből,
rekordokból áll. Az NTFS egy vagy több
MFT rekordot használ egy file vagy
könyvtár meta-adatainak (biztonsági
információk, általános attribútumok), illetve
annak elhelyezkedési jellemzőjének
tárolására
• Mivel az MFT maga is egy file az NTFS
MFT rekordokat használva állapítja meg
elhelyezkedését, méretét. Ez a felépítés
teszi lehetővé, hogy az MFT növekedjen
(ha új file-ok adatait kell eltárolni), vagy
mérete csökkenjen a meta-adatok
helyszükségének függvényében.
Egy általános MFT rekord
PL: a cikk.doc fájl MFT rekordja
• NTFS könyvtárak
Az NTFS alatt a könyvtár egy index attribútum,
amelyet a file-nevek tárolására és egyeztetésére
hoz létre a file-rendszer.
• A könyvtárbejegyzés tartalmazza a file nevét és
az általános attribútumainak másolatát, így az
NTFS gyors listázást tesz lehetővé anélkül, hogy
be kellene olvasnia a file-ok MFT rekordjait
NTFS képességek
1.) ADS
• Alternatív adatfolyam (ADS – alternative
data stream)
• Az alternatív adatfolyamok lehetővé teszik
egy fájl csatolását több adatfolyamhoz.
Például a szöveg.txt nevű fájl tartalmazhat
egy ADS-t szöveg.txt:titok.txt néven.
2.) KVÓTA
• A fájlrendszer kvótákat az NTFS 5-ben vezették
be. Lehetővé teszik az adminisztrátorok
számára, hogy korlátozzák az egyes
felhasználók által lefoglalható tárterületet.
Lehetővé teszi az adminisztrátor számára azt is,
hogy lekérdezze az egyes felhasználók által
lefoglalt terület méretét. Beállítható, hogy a
felhasználó mikor kapjon figyelmeztetést, majd
mikor tiltsa le a lemezfoglalást a rendszer
3.)Kötet csatolási pont
• Hasonló a Unix csatolási pontokhoz, ahol
egy másik fájlrendszer gyökerét csatolják
egy könyvtárba. Az NTFS esetén ez
lehetővé teszi fájlrendszerek csatolását
külön meghajtó betűjel (például d:)
használata nélkül.
4.) NTFS jogosultságok
• Minden állományhoz és mappához
rendelhetők hozzáférési jogok, amelyek
meghatározzák, hogy ki és hogyan
kezelheti az adott objektumot. Ezzel a
módszerrel szinte a teljes rendszer
levédhető az illetéktelen hozzáférésektől
• A 64 bites indexeknek köszönhetően
elvileg az NTFS partíció mérete 16 EB
(exabyte !) lehet, de a gyakorlatban 2 TBnál (terrabyte) nagyobb partíciókat nem
kezel, egyenlőre nincs is szükség rá.
Korlátozások:
• A könyvtár vagy fájlnév legfeljebb 255
karakter hosszúságú lehet. A nevek
megőrzik kis- vagy nagybetűs
írásmódjukat, ám a program nem tesz
különbséget kisbetűk és nagybetűk között,
tehát az NTFS fájlrendszer ugyanúgy
értelmezi az adott fájlnév kisbetűs és
nagybetűs írásmódját
CDFS
• (CD_ROM File System) Ezt csak a CDROM-ok olvasására használja a Windows
NT és mivel ez egy speciális, csak
olvasható