Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003
Шрифт:
Это обычные файлы, которые содержат информацию о каталоге. Файловая система NTFS хранит каталоги способом, ускоряющим просмотр их содержимого. Если данные каталога не помещаются в MFT, то NTFS выделяет кластер и последовательную структуру, аналогичную области хранения данных и другим атрибутам. Все записи каталогов хранятся в деревьях В+.
Дерево В+ – это структура данных, которая поддерживает упорядоченное хранение информации и эффективна в контексте операций поиска, удаления, вставки и просмотра данных. Деревья В+ состоят из «узловых» записей, содержащих ключи, а также указателей, которые соединяют узлы дерева. Преимущество использования такой
Записи в каталоге хранятся в отсортированном виде. Каждая запись содержит имя файла, указатель на запись файла в MFT, а также дату/временную метку (эта информация уже хранится в записи файла MFT). Это позволяет добиться высокой производительности при просмотре содержимого каталога. Деревья В+ эффективны в аспекте количества сравнений, необходимых для поиска заданной записи каталога.
Файловая система NTFS проектировалась для обеспечения высокой производительности и надежности, с поддержкой восстановления после отказов в работе системы. Для достижения этой цели NTFS заносит в журнал $LogFile все изменения метаданных файлов перед каждой фактической попыткой их изменения. В файлах журнала содержится информация, необходимая для восстановления и повтора изменений в случае отказа в работе системы.
В Windows NT 4.0 файл журнала очищался при каждой успешной перезагрузке. В Windows 2000 записи файла журнала сохраняются в течение нескольких перезагрузок.
Безопасность NTFS унаследована от схемы безопасности Windows NT и ее объектной модели. Каждый файл или каталог имеет дескриптор безопасности, который состоит из следующих элементов:
токен безопасности, указывающий на владельца файла;
последовательность списков управления доступом (ACL), которые явно или неявно предоставляют доступ к файлу пользователям, указанным в списке;
необязательная последовательность списков управления доступом, которые явно или неявно запрещают доступ к файлу определенным пользователям; если пользователь находится в списке, разрешающем доступ, и в списке, запрещающем доступ, доступ не предоставляется.
В Windows NT 4.0 дескриптор безопасности хранился в записи MFT конкретного файла. Поскольку множество файлов и каталогов имели похожие списки управления доступом, информация о безопасности многократно дублировалась. Например, если у пользователя есть права на чтение и выполнение 100 файлов, составляющих приложение (примером может служить Microsoft Office), все файлы получат одинаковую информацию о безопасности. Начиная с Windows 2000 информация о безопасности хранится в файле $Secure, и все остальные файлы просто ссылаются на этот файл.
Файловая система поддерживает разреженные файлы, которые позволяют хранить только ненулевые данные. Если файл используется для представления такой структуры данных, как разреженная матрица, эта возможность оказывается исключительно полезной. Поддержка разреженных файлов может быть включена или отключена администратором для целого тома, каталога (для файлов и каталогов, расположенных в этом каталоге) или для отдельного файла. Этот параметр может быть определен приложением при создании файла или каталога. Если текущий том или каталог помечен как разреженный, никаких действий по отношению к уже существующим файлам не выполняется и параметр относится только к новым файлам и каталогам.
Разреженные и сжатые файлы представляют собой две совершенно разные независимые структуры, предназначенные для сокращения объема используемого дискового пространства. Файл может быть сжатым, но неразреженным и наоборот. Сжатие рассматривается в разделе 6.5.8.
Термин разреженный относится к файлам, содержащим данные, после которых идет большая область без данных, за ней небольшой фрагмент данных и т.д. Файловая система NTFS не выделяет дискового пространства для хранения пустых областей файлов. Вспомните, что виртуальный
Обратите внимание на рис. 6.6: виртуальный номер кластера определяет положение относительно начала файла, а логический номер – положение относительно начала тома.
Рис. 6.6. Выделение кластеров для разреженных файлов в NTFS
На рис. 6.6 показаны две цепочки кластеров: для неразреженного файла и для того же файла, но разреженного. Цепочка кластеров для неразреженного файла содержит три записи. Первая начинается с нулевого значения виртуального номера кластера (указывая на начало файла), расположенного в логическом кластере 125. Вместе с этой информацией указано четыре кластера, т.е. четыре кластера расположены в непрерывном участке диска. Вторая запись указывает, что следующий фрагмент файла с виртуальным номером кластера 4 (пятый кластер файла) начинается по смещению логического номера кластера, равного 251, и имеет размер в восемь кластеров. Этот кластер на рис. 6.6 показан не так, как другие кластеры, поскольку в соответствующей области файла нет данных. Последняя запись показывает, что следующий кластер файла расположен по смещению логического номера кластера, равного 1251.
Первая запись второй цепочки кластеров практически идентична. Файл по-прежнему. состоит из четырех кластеров, начиная с логического номера кластера 125. Следующая запись в цепочке указывает на последние семь кластеров файла. Виртуальный номер кластера, равный 12 (11-й кластер файла), начинается с логического номера кластера 1251. Для промежуточной области файла, не содержащей данных, запись в цепочке кластеров отсутствует.
После запроса данных из файла, NTFS обращается к записи MFT, находит соответствующий виртуальный номер кластера в файле, затем логический номера кластер и преобразует последний в смещение относительно начала тома. Если это необходимо, считываются данные из требующейся области тома. Для этого используются функции драйвера класса диска и диспетчера томов. Если логический номер кластера не выделен, в буфер данных возвращается последовательность нулей. Когда приложение записывает данные в фрагмент файла, для которого не выделен логический номер кластера, NTFS просто выделяет кластеры для этой области файла и добавляет их в цепочку кластеров. Данные затем копируются из буферов и записываются в выделенные кластеры.
Учитывая снижение стоимости жестких дисков, экономия дискового пространства с помощью разреженных файлов уже не столь актуальна. Тем не менее доступ к разреженным файлам осуществляется более эффективно за счет сокращения ввода-вывода (отпадает необходимость в получении данных, представляющих собой набор нулей).
Приложения могут указать атрибут разреженности для файла с помощью параметра FSCTL_SET_SPAR. SE функции DeviceloControl. Для получения информации о разреженности файла требуется функция GetFileAttributes.
Файловая система NTFS поддерживает сжатие файлов, если файлы размещены на томе с размером кластера менее 4 Кбайт. Данные сжимаются и ра- зархивируются «на лету» в тот момент, когда приложение вызывает функции API для чтения и записи. Сжатие может быть отключено или включено для всего тома, каталога (файлов и каталогов, расположенных в этом каталоге) или отдельного файла. И в этом случае приложения могут переопределить параметры сжатия при создании файла или каталога. Если существующий том или каталог помечается как сжатый, над уже существующими файлами никаких действий не выполняется. Параметр относится только к новым файлам и каталогам, которые будут создаваться в этом каталоге.