Файл $0bjld содержит идентификаторы объектов для файлов и каталогов. Идентификаторы объектов используются для отслеживания файлов и каталогов при их перемещении. Дополнительная информация по этой теме приводится в разделе 6.5.15.
Файл $Quota используется для хранения информации о квотах для тех томов, где квотирование включено: Отслеживание квот рассматривается в разделе 6.5.9.
Файл $UsnJrnl содержит информацию, которая относится к изменениям в файлах и каталогах. Дополнительная информация по этой теме приводится в разделе 6.5.13.
Файл $Reparse содержит информацию обо всех файлах и каталогах, с которыми связан тег точки повторной обработки. Точки повторной обработки (reparse points) представляют собой механизм реализации символьных ссылок. Эта тема рассматривается в разделе 6.5.22.
6.5.2 Логические и виртуальные номера кластеров NTFS
Файловая система NTFS работает с целым числом дисковых секторов как с минимальным единичным блоком данных. Такой блок называется кластером. Размер кластера определяется при форматировании тома. Разные тома могут иметь различные размеры кластеров. Для читателей, знакомых с UNIX, можно отметить, что термин кластер в Windows аналогичен термину размер блока файловой системы в UNIX. Файловая система вычисляет размер кластера, принимая во внимание размер диска и тип используемой файловой системы. Кластер может иметь размер в диапазоне 1–64 Кбайт. Размер кластера задается при форматировании тома в виде параметра команды format или параметра утилиты управления дисками с графическим интерфейсом. Очевидно, что большой размер кластера приводит к потерям дискового пространства; например, для хранения файла размером 1 Кбайт файловой системе придется выделить кластер размером 64 Кбайт.
К кластерам относится несколько важных параметров NTFS. Первый параметр называется логическим номером кластера (logical cluster number – LCN). Файловая система NTFS делит весь диск на кластеры и назначает каждому кластеру номер, начиная с нуля. Таким образом, первый кластер будет иметь номер 0, второй кластер – номер 1 и т.д. Этот номер и называется LCN. Вторым важным параметром является виртуальный номер кластера (virtual cluster number – VCN), который указывает номер кластера внутри определенного файла. Таким образом, логический номер кластера, равный 25, указывает на 26-й (помните, что нумерация начинается с нуля) кластер тома, а виртуальный номер кластера, равный 25, указывает на 26-й кластер определенного файла.
Виртуальный номер кластера позволяет вычислить местоположение атрибута, например смещения данных внутри файла, а логический номер кластера дает возможность вычислить смещение относительно тома или раздела для определенного блока данных.
6.5.3 Структура записи MFT в файловой системе NTFS
Как уже отмечалось, каждый файл и каталог в NTFS имеет собственную запись в главной'таблице файлов. Эта запись иногда упоминается как запись MFT. Каждая запись MFT имеет фиксированный размер, который определяется в момент форматирования диска и находится в диапазоне 1024–4096 байт. В Windows NT 3.51 запись MFT имела размер 4 Кбайт. В Windows NT 4.0 компания Microsoft изменила минимальный размер записи, чтобы он составлял 1 Кбайт или был равен размеру кластера, в зависимости от того, что больше. Это было сделано после проведения анализа, показавшего, что записи MFT чрезмерно занимают дисковое пространство.
Запись MFT содержит стандартный заголовок, после которого идет последовательность атрибутов, сохраняемых в такой форме:
заголовок атрибута;
название атрибута;
данные атрибута.
В качестве примера атрибутов можно указать имя файла, список управления доступом файла и данные файла. В табл. 6.5 приведена информация о разных атрибутах, которые может иметь файл или каталог NTFS.
Таблица 6.5. Атрибуты NTFS
Окончание табл. 6.5
Если данные атрибута имеют небольшой размер, они будут сохранены непосредственно в записи MFT, Такие атрибуты называются резидентными. С другой стороны, если данные слишком велики для хранения в MFT, сохраняется информация о расположении этих данных (номера кластеров, в которых размещены необходимые данные). Такие атрибуты называются нерезидентными. Ничего особенного в этих атрибутах нет, поскольку любой атрибут может быть резидентным или нерезидентным.
На рис. 6.5 представлены данные файлов, сохраненные в виде нерезидентных атрибутов. В этом случае структура данных включает три элемента.
Виртуальный номер кластера (VCN), который указывает расположение кластера относительно начала файла. Например, виртуальный номер кластера, равный 0, указывает, что необходимый кластер является первым кластером атрибута файла.
Логический номер кластера (LCN), который указывает расположение кластера относительно тома или раздела. Например, логический номер кластера, равный 25, указывает, что необходимый кластер является 26-м кластером от начала тома или раздела.
Количество кластеров в определенной «цепочке», т.е. количество кластеров в непрерывной последовательности, выделенных для хранения атрибутов файла.
Рис. 6.5. Структура записи MFT
Если цепочка кластеров файла не помещается в одну запись MFT, он сохраняется в дополнительных записях MFT.
Кроме того, NTFS поддерживает несколько потоков данных. Поток, принятый по умолчанию, открывается при использовании функции CreateF'ils с именем файла в виде относительного или абсолютного пути. Указав имя файла и имя потока через двоеточие, можно открыть другой поток данных, например directorylFilel: DataStream2. Файловая система NTFS хранит эту информацию как еще один атрибут в MFT, а данные второго потока хранит в виде другого атрибута.
6.5.4 Каталоги NTFS
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 структуры данных состоит в тенденции к расширению дерева, а не к увеличению в глубину, что позволяет сохранить приемлемую производительность даже для каталогов, которые содержат большое количество записей.
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.
6.5.5 Журнал восстановления NTFS
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.
6.5.6 Безопасность NTFS
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.
