Файловый ресурс что это

Как устроены хранилища данных: обзор для новичков

Международный рынок гипермасштабируемых дата-центров растет с ежегодными темпами в 11%. Основные «драйверы» — предприятия, подключенные устройства и пользователи — они обеспечивают постоянное появление новых данных. Вместе с объемом рынка растут и требования к надежности хранения и уровню доступности данных.

Ключевой фактор, влияющий на оба критерия — системы хранения. Их классификация не ограничивается типами оборудования или брендами. В этой статье мы рассмотрим разновидности хранилищ — блочное, файловое и объектное — и определим, для каких целей подходит каждое из них.

Типы хранилищ и их различия

Хранение на уровне блоков лежит в основе работы традиционного жесткого диска или магнитной ленты. Файлы разбиваются на «кусочки» одинакового размера, каждый с собственным адресом, но без метаданных. Пример — ситуация, когда драйвер HDD пишет и считывает блоки по адресам на отформатированном диске. Такие СХД используются многими приложениями, например, большинством реляционных СУБД, в списке которых Oracle, DB2 и др. В сетях доступ к блочным хостам организуется за счет SAN с помощью протоколов Fibre Channel, iSCSI или AoE.

Файловая система — это промежуточное звено между блочной системой хранения и вводом-выводом приложений. Наиболее распространенным примером хранилища файлового типа является NAS. Здесь, данные хранятся как файлы и папки, собранные в иерархическую структуру, и доступны через клиентские интерфейсы по имени, названию каталога и др.

При этом следует отметить, что разделение «SAN — это только сетевые диски, а NAS — сетевая файловая система» искусственно. Когда появился протокол iSCSI, граница между ними начала размываться. Например, в начале нулевых компания NetApp стала предоставлять iSCSI на своих NAS, а EMC — «ставить» NAS-шлюзы на SAN-массивы. Это делалось для повышения удобства использования систем.

Что касается объектных хранилищ, то они отличаются от файловых и блочных отсутствием файловой системы. Древовидную структуру файлового хранилища здесь заменяет плоское адресное пространство. Никакой иерархии — просто объекты с уникальными идентификаторами, позволяющими пользователю или клиенту извлекать данные.

Марк Горос (Mark Goros), генеральный директор и соучредитель Carnigo, сравнивает такой способ организации со службой парковки, предполагающей выдачу автомобиля. Вы просто оставляете свою машину парковщику, который увозит её на стояночное место. Когда вы приходите забирать транспорт, то просто показываете талон — вам возвращают автомобиль. Вы не знаете, на каком парковочном месте он стоял.

Большинство объектных хранилищ позволяют прикреплять метаданные к объектам и агрегировать их в контейнеры. Таким образом, каждый объект в системе состоит из трех элементов: данных, метаданных и уникального идентификатора — присвоенного адреса. При этом объектное хранилище, в отличие от блочного, не ограничивает метаданные атрибутами файлов — здесь их можно настраивать.

/ 1cloud

Применимость систем хранения разных типов

Блочные хранилища

Блочные хранилища обладают набором инструментов, которые обеспечивают повышенную производительность: хост-адаптер шины разгружает процессор и освобождает его ресурсы для выполнения других задач. Поэтому блочные системы хранения часто используются для виртуализации. Также хорошо подходят для работы с базами данных.

Недостатками блочного хранилища являются высокая стоимость и сложность в управлении. Еще один минус блочных хранилищ (который относится и к файловым, о которых далее) — ограниченный объем метаданных. Любую дополнительную информацию приходится обрабатывать на уровне приложений и баз данных.

Файловые хранилища

Среди плюсов файловых хранилищ выделяют простоту. Файлу присваивается имя, он получает метаданные, а затем «находит» себе место в каталогах и подкаталогах. Файловые хранилища обычно дешевле по сравнению с блочными системами, а иерархическая топология удобна при обработке небольших объемов данных. Поэтому с их помощью организуются системы совместного использования файлов и системы локального архивирования.

Пожалуй, основной недостаток файлового хранилища — его «ограниченность». Трудности возникают по мере накопления большого количества данных — находить нужную информацию в куче папок и вложений становится трудно. По этой причине файловые системы не используются в дата-центрах, где важна скорость.

Объектные хранилища

Что касается объектных хранилищ, то они хорошо масштабируются, поэтому способны работать с петабайтами информации. По статистике, объем неструктурированных данных во всем мире достигнет 44 зеттабайт к 2020 году — это в 10 раз больше, чем было в 2013. Объектные хранилища, благодаря своей возможности работать с растущими объемами данных, стали стандартом для большинства из самых популярных сервисов в облаке: от Facebook до DropBox.

Такие хранилища, как Haystack Facebook, ежедневно пополняются 350 млн фотографий и хранят 240 млрд медиафайлов. Общий объем этих данных оценивается в 357 петабайт.

Хранение копий данных — это другая функция, с которой хорошо справляются объектные хранилища. По данным исследований, 70% информации лежит в архиве и редко изменяется. Например, такой информацией могут выступать резервные копии системы, необходимые для аварийного восстановления.

Но недостаточно просто хранить неструктурированные данные, иногда их нужно интерпретировать и организовывать. Файловые системы имеют ограничения в этом плане: управление метаданными, иерархией, резервным копированием — все это становится препятствием. Объектные хранилища оснащены внутренними механизмами для проверки корректности файлов и другими функциями, обеспечивающими доступность данных.

Плоское адресное пространство также выступает преимуществом объектных хранилищ — данные, расположенные на локальном или облачном сервере, извлекаются одинаково просто. Поэтому такие хранилища часто применяются для работы с Big Data и медиа. Например, их используют Netflix и Spotify. Кстати, возможности объектного хранилища сейчас доступны и в сервисе 1cloud.

Благодаря встроенным инструментам защиты данных с помощью объектного хранилища можно создать надежный географически распределенный резервный центр. Его API основан на HTTP, поэтому к нему можно получить доступ, например, через браузер или cURL. Чтобы отправить файл в хранилище объектов из браузера, можно прописать следующее:

После отправки к файлу добавляются необходимые метаданные. Для этого есть такой запрос:

Богатая метаинформация объектов позволит оптимизировать процесс хранения и минимизировать затраты на него. Эти достоинства — масштабируемость, расширяемость метаданных, высокая скорость доступа к информации — делают объектные системы хранения оптимальным выбором для облачных приложений.

Однако важно помнить, что для некоторых операций, например, работы с транзакционными рабочими нагрузками, эффективность решения уступает блочным хранилищам. А его интеграция может потребовать изменения логики приложения и рабочих процессов.

Источник

Общий ресурс

Общий ресурс, или общий сетевой ресурс — в информатике, это устройство или часть информации, к которой может быть осуществлён удалённый доступ с другого компьютера, обычно через локальную компьютерную сеть или посредством корпоративного интернета, как если бы ресурс находился на локальной машине.

Примерами такого могут служить общий доступ к файлам (также известный как общий доступ к диску и общий доступ к папкам), общий доступ к принтеру (совместный доступ к принтеру), сканеру и т. п. Общим ресурсом называется «совместный доступ к диску» (также известным как подключенный диск, «общий том диска», «общая папка», «общий файл», «общий документ», «общий принтер».

Термином «общие файлы» обычно называют совместный доступ к файлам, преимущественно в контексте операционных систем или служб локальных компьютерных сетей, например, Microsoft Windows documentation. [1] C получением распространения BitTorrent и аналогичных протоколов в начале 2000-х годов, термин общий доступ к файлам всё больше стал применяться к передаче файлов в одноранговых сетях через Интернет.

Общий доступ к файлам и принтерам в локальной сети может быть организован на базе централизованного файлового сервера или сервера печати, что иногда обозначается как клиент-серверная организации работы компьютеров или децентрализованная модель, иногда называемая одноранговой топологией сети или сетевой рабочей группой. При соединении по схеме клиент-сервер, клиентский процесс на локальном пользовательском компьютере инициирует соединение, в то время как серверный процесс удалённого компьютера на файл-сервере или сервере печати пассивно ждёт запросов для начала сессии соединения. В одноранговой сети любой компьютер может быть как сервером, так и клиентом.

Содержание

Безопасность

Сетевой общий доступ обычно делается пользователями путём пометки директории или файла или изменения разрешений файловой системы или прав доступа в свойствах каталога или файла. Эта процедура различна на разных платформах. В операционной системе Windows XP Home Edition для общего доступа файлы или папки должны размещаться в специальной папке «Общие документы», обычно имеющей путь C:\Documents and Settings\All users\Shared documents.

Ответственность за безопасность общего сетевого ресурса возникает, когда доступ к общим файлам увеличивается (обычно разными средствами), и кто-то не должен иметь доступ к общим ресурсам. Общие сетевые ресурсы основываются на постоянном доступе к сети и имеют большой потенциал для каналов связи при неширокополосном доступе к сети. По этой причине общий доступ к файлам и принтерам в локальной сети или в корпоративном интранете обычно защищается межсетевыми экранами от компьютеров извне. Тем не менее, общие ресурсы могут быть доступны для авторизованных пользователей посредством технологии виртуальной частной сети.

Наименование и подключение ресурсов

Общий ресурс доступен клиентским компьютерам посредством особого назначения имён, подобного UNC, используемого в персональных компьютерах с DOS и Windows. Это означает, что сетевой ресурс может быть доступен по следующему имени:

где ИмяСерверногоКомпьютера — это имя в WINS или DNS-имя, или IP-адрес серверного компьютера или путь к нему. Общая папка при этом может быть доступна под именем ИмяРесурса, которое может отличаться от локального имени папки на сервере. Например, \\server\c$ обычно обозначает устройство с буквой C: на Windows-машинах.

Общее устройство или папка часто подключается к клиентскому персональному компьютеру, это означает, что ресурсу назначается буква диска на локальном компьютере. Например, буквой устройства H: обычно обозначается домашняя папка на центральном файловом сервере.

Файловые системы с совместным доступом и протоколы

Наличие общего доступа к файлам и принтерам требуется операционной системе на клиенте, поддерживающим доступ к совместным ресурсам, операционной системе на сервере, который поддерживает доступ к своим ресурсам с клиента, и протокол прикладного уровня (в четырёх из пяти уровней протоколов TCP/IP) протокола совместного доступа к файлам и протокол транспортного уровня для предоставления совместного доступа. Современные операционные системы для персональных компьютеров включают в себя распределённые файловые системы, которые поддерживают общий доступ к файлам, в то время как наладонным компьютерным устройствам иногда требуется дополнительное программное обеспечение для организации общего доступа к файлам. В таблице ниже приводятся большинство распространённых файловых систем с общим доступом к файлам и протоколы для соответствующей работы.

«Первичная операционная система» — это операционная система, под которой более часто используется указанный протокол общего доступа к файлам.

Под Microsoft Windows общий сетевой доступ предоставляется сетевым компонентом Windows, называемым «Общий доступ к файлам и принтерам для сетей Microsoft», и использует протокол SMB от Microsoft. Другие операционные системы могут использовать этот же протокол; например, Samba является сервером SMB, запускаемым под Unix-подобными операционными системами и некоторыми другими не MS-DOS и не Windows операционными системами, подобными OpenVMS. Samba может использоваться для организации сетевых общих ресурсов, которые могут быть доступны используя SMB с компьютеров, запущенных под Microsoft Windows. Альтернативой может служить файловая система с общим дисковым доступом, когда каждый компьютер имеет доступ к «родной» файловой системе на общем дисковом устройстве.

Доступ к общим ресурсам также может быть организован при помощи WebDAV.

Централизованная и децентрализованная архитектура

В крупных корпоративных сетях общий сетевой ресурс, как правило, является ресурсом на централизованном файловом сервере или сервере печати, доступным для клиентских компьютеров пользователей. В домашних и небольших офисных сетях часто используется децентрализованный способ, когда каждый пользователь может сделать доступными свои локальные ресурсы для других. Такой подход иногда называют одноранговой сетью, поскольку один и тот же компьютер может использоваться как в качестве сервера, так и в качестве клиента.

Отличия от передачи файлов

Совместный доступ к файлам не следует путать с передачей файлов по FTP или Bluetooth или IRDA или протоколу OBEX. Общий доступ к ресурсам предполагает наличие автоматической синхронизации информации о папке при изменениях в ней на сервере, а также стороной сервера может предоставляться поиск файла, передача файлов и менее значимые возможности.

Совместный доступ к файлам, как правило, рассматривается в качестве сетевой службы локальной сети, в то время как FTP является службой Интернета.

Совместный доступ к файлам прозрачен для пользователя, как если бы этот ресурс был в локальной файловой системе, и поддерживает многопользовательское окружение. Это включает в себя управление одновременными подключениями или блокировку удалённого файла во время редактирования его пользователем и разрешения файловых систем.

Отличия от синхронизации

Совместный доступ к файлам включает в себя метод синхронизации, но это не следует путать с синхронизацией файлов и другими методами синхронизации информации. Для синхронизации информации, основанной на Интернет-технологии, может, например, использоваться язык SyncML. При совместном доступе к файлам серверная сторона кладёт информацию о папке и она обычно передаётся «поверх» Интернет-сокета. Синхронизация файлов позволяет пользователю время от времени не быть на связи и обычно основывается на программах-агентах, которые опрашивают синхронизируемые машины при пересоединении и иногда повторно через определённый временной интервал для обнаружения различий. Современные операционные системы часто включают в себя локальный кэш файлов удалённого компьютера, позволяя тем самым автономный доступ к ним и синхронизацию при пересоединении к сети.

Источник

Файловый ресурс что это

3.3 Сетевые сервисы

3.3.1 Служба синхронизации времени

На Предприятии отсутствует единая служба синхронизации времени, однако различные компоненты информационной структуры осуществляют синхронизацию времени внутри своего сегмента:
• Novell. Синхронизация осуществляется стандартными средствами. АРМ с установленным Novell клиентом обновляют данных о точном времени автоматически.
• Домены AD. Синхронизация осуществляется стандартными средствами.
• Сервер «Энергосистемы» получает информацию о точном времени со спутника точного времени. Информация используется оборудованием, ведущим учет электроэнергии. Другие сервера не осуществляют синхронизацию с этим сервером.

3.3.2 Почтовая служба

Почтовая служба Заказчика функционирует на базе ПО MDaemon, которое функционирует на сервере Proxy. В качестве протоколов почтового обмена используются стандартные протоколы Интернет: pop3, smtp. Почтовые базы хранятся на рабочих станциях пользователей и не обслуживаются ИТ персоналом.

Почтовая служба защищена от вирусных атак посредством подключаемого антивирусного модуля (сервер) и установленных агентов AVP на компьютерах пользователей.

Входящая почта поступает на сервер почты согласно mx записям. Фильтрация почты осуществляется только на уровне подключенных антивирусных модулей. Сервер почты так же используется как почтовый шлюз для отправки электронной почты.

Почтовые адреса стандартизованы и составляются по шаблону:
+ @имя.ru

Так же, по отдельному запросу, либо для сохранения исторической преемственности, используются почтовые псевдонимы для некоторых адресов.

Первоначальные пароли для доступа к почтовым ящикам по POP3 не синхронизированы со службами каталога и как правила задаются без учета сложности, например: 1111 или 333333. В дальнейшем пользователь может сменить пароль на более безопасный.
Пользователь так же может сменить пароль используя WEB доступ к почтовому серверу.

POP3 сервис и SMTP Relay не доступен для внешних адресов.

3.3.2.1 Обмен сообщениями

Большинство пользователей используют сервер почты для получения и отправки корреспонденции. Исключение составляют домены головной Организации, письма на которые отправляются по внутреннему каналу непосредственно серверам получателей.

Mdaemon размещен на одном сервере с Microsoft ISA 2000, в связи с чем для ISA сервер настроен на не стандартную конфигурацию (возможность использования локальным 25 портом).

Сервис общих папок не используется.

Proxy сервис основан на функционале Microsoft ISA 2000, установленном на сервере Proxy. В данный момент ИТ персонал рассматривает возможность перевода прокси сервиса (а также firewall) на платформу ISA 2006.

Прокси сервер сконфигурирован для обеспечения следующих функций:

Сервер обеспечивает прозрачную авторизацию пользователей по доменным учетным записям.

Разграничение доступа, лимиты, как временные так и весовые, привязаны к группам безопасности AD.

Для неблагонадежных сайтов существуют периодически обновляемые блок листы.

В сети Предприятия присутствует Интранет сервер, не несущий бизнес критичных функций и используемый в основном в качестве доски объявлений IT-группы.

Кроме того, функционал Интранет сервера позволяет управлять почтовым ящиком пользователя (чтение, удаление, отправка писем, изменение пароля).

3.3.5 Мониторинг и управление. Распространение ПО.

Система мониторинга и управления в целом не развита. Отсутствует ПО для мониторинга аппаратной части сети и управления АРМ.

Для отслеживания изменений в сети используются встроенные средства Windows и программный продукт Dmware.

Для окружения Novell – remote console.

В качестве средств удаленного управления рабочими станциями используются:
• Встроенные средства Windows (mmc консоль)

3.3.5.3 Распространение ПО

Система распространения ПО отсутствует.

Большинство принтеров подключены непосредственно к рабочим станциям. Общий доступ осуществляется с помощью клиентов сети Microsoft. Очереди печати храняться на рабочих станциях, к которым и подключены принтеры.

Так же присутствует несколько (около 3) выделенных сетевых принтера, подключаемых как локальный порт.

Управление печатью и разграничения доступа отсутствуют.

3.3.7 Файловые ресурсы

Политика использования файловых ресурсов отсутствует. Документы пользователей могут храниться как локально так и на сетевых ресурсах.

3.3.7.1 Локальные файловые ресурсы

Локальные файловые ресурсы в основном используются для хранения рабочих документов пользователей, а так же для хранения почтовых баз.

Административно запрещено предоставлять локальные ресурсы к общему доступу, однако, так как многие пользователи являются администраторами своих рабочих станций, полностью избежать подобной практики не удается.

Общий размер бизнес критичных локальных файловых ресурсов в расчете на одно АРМ оцениваться (в среднем) в районе 2Гб.

3.3.7.2 Сетевые файловые ресурсы

Сетевые файловые ресурсы в основном используются для трех целей:

• Размещение файлов общего доступа, таких как справочники, шаблоны и т.п.

• Размещение документов департаментов и отделов (буфер передачи)

• Размещение баз данных файлового доступа (таких как Access)

Так же серверные ресурсы используются для хранения клиент-серверных БД.
Суммарно (для всех серверов) используется порядка 200Гб (

Подключения ресурсов в случае Novell осуществляются логин скриптом.
Для Windows клиентов как правило осуществляется индивидуальная настройка для каждого пользователя

3.3.7.3 Внешние файловые ресурсы

Выделенные файловые ресурсы, такие как внешние дисковые массивы отсуствуют.

Заказчик использует большое количество баз данных, используемых приложениями собственной разработки.

3.3.8.1 Базы данных файлового доступа

На предприятии используются следующие сервера в качестве средств хранения и предоставления ресурсов для БД файлового доступа (с указанием вида БД):

3.3.8.2 Клиент-серверные БД

На предприятии используются следующие БД по технологии клиент-сервер:

Большинство БД расположенных на серверах MS используют смешанную авторизацию (по домену и по спискам доступа). Частично приложения используют авторизацию по домену, работая с базой под учетной записью системного пользователя.

Для работы с БД Oracle используются авторизация на уровне приложений-клиентов

3.3.9 Антивирусная защита и защита от атак

3.3.9.1 DoS атаки, спуфинг

Собственные средства защиты от DoS атак и спуфинга отсутствуют. Частично защита осуществляется на оборудовании провайдера.

3.3.9.2 Защита файловых ресурсов

На всех серверах Заказчика установлена серверная версия Антивируса Касперского. Обновление баз для всех серверов осуществляется автоматически с общего ресурса сервера.

Обновление антивирусных баз на сервере осуществляется вручную администратором, который ежедневно загружает обновления баз и корректирует содержимое общей папки.

Обновление антивирусных баз на серверах Novell так же осуществляется вручную, в связи с отсутствием возможности автоматического обновления баз в клиенте AVP для Novell.

Локальные рабочие станции защищены Антивирусом Касперского.

3.3.9.3 Защита почтовых систем

Защита почтовой системы, базирующейся на ПО MDaemon осуществляется с помощью подключаемого модуля на базе Антивируса Касперского.
В ходе эксплуатации антивирусного модуля были выявлены сбои в работе в результате которых модуль пропускал даже известные ему вирусы.

Дополнительно для обеспечения защиты от вторжений используются обучаемые фильтры содержимого.

3.3.9.4 Защита HTTP протокола

Для защиты от не санкционированных рассылок используется подключаемый модуль фильтрации содержимого. Модуль является обучаемым.

Источник

Типы файловых систем, их предназначение и отличия

Рядовому пользователю компьютерных электронных устройств редко, но приходится сталкиваться с таким понятием, как «выбор файловой системы». Чаще всего это происходит при необходимости форматирования внешних накопителей (флешек, microSD), установке операционных систем, восстановлении данных на проблемных носителях, в том числе жестких дисках. Пользователям Windows предлагается выбрать тип файловой системы, FAT32 или NTFS, и способ форматирования (быстрое/глубокое). Дополнительно можно установить размер кластера. При использовании ОС Linux и macOS названия файловых систем могут отличаться.

Возникает логичный вопрос: что такое файловая система и в чем ее предназначение? В данной статье дадим ответы на основные вопросы касательно наиболее распространенных ФС.

Что такое файловая система

Обычно вся информация записывается, хранится и обрабатывается на различных цифровых носителях в виде файлов. Далее, в зависимости от типа файла, кодируется в виде знакомых расширений – *exe, *doc, *pdf и т.д., происходит их открытие и обработка в соответствующем программном обеспечении. Мало кто задумывается, каким образом происходит хранение и обработка цифрового массива в целом на соответствующем носителе.

Операционная система воспринимает физический диск хранения информации как набор кластеров размером 512 байт и больше. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги, которые также являются файлами, содержащими список других файлов в этом каталоге. Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Запись файлов большого объема приводит к необходимости фрагментации, когда файлы не сохраняются как целые единицы, а делятся на фрагменты. Каждый фрагмент записывается в отдельные кластеры, состоящие из ячеек (размер ячейки составляет один байт). Информация о всех фрагментах, как части одного файла, хранится в файловой системе.

Файловая система связывает носитель информации (хранилище) с прикладным программным обеспечением, организуя доступ к конкретным файлам при помощи функционала взаимодействия программ A PI. Программа, при обращении к файлу, располагает данными только о его имени, размере и атрибутах. Всю остальную информацию, касающуюся типа носителя, на котором записан файл, и структуры хранения данных, она получает от драйвера файловой системы.

На физическом уровне драйверы ФС оптимизируют запись и считывание отдельных частей файлов для ускоренной обработки запросов, фрагментации и «склеивания» хранящейся в ячейках информации. Данный алгоритм получил распространение в большинстве популярных файловых систем на концептуальном уровне в виде иерархической структуры представления метаданных (B-trees). Технология снижает количество самых длительных дисковых операций – позиционирования головок при чтении произвольных блоков. Это позволяет не только ускорить обработку запросов, но и продлить срок службы HDD. В случае с твердотельными накопителями, где принцип записи, хранения и считывания информации отличается от применяемого в жестких дисках, ситуация с выбором оптимальной файловой системы имеет свои нюансы.

Основные функции файловых систем

Файловая система отвечает за оптимальное логическое распределение информационных данных на конкретном физическом носителе. Драйвер ФС организует взаимодействие между хранилищем, операционной системой и прикладным программным обеспечением. Правильный выбор файловой системы для конкретных пользовательских задач влияет на скорость обработки данных, принципы распределения и другие функциональные возможности, необходимые для стабильной работы любых компьютерных систем. Иными словами, это совокупность условий и правил, определяющих способ организации файлов на носителях информации.

Основными функциями файловой системы являются:

Задачи файловой системы

Функционал файловой системы нацелен на решение следующих задач:

В многопользовательских системах реализуется задача защиты файлов от несанкционированного доступа, обеспечение совместной работы. При открытии файла одним из пользователей для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

Вся информация о файлах хранится в особых областях раздела (томах). Структура справочников зависит от типа файловой системы. Справочник файлов позволяет ассоциировать числовые идентификаторы уникальных файлов и дополнительную информацию о них с непосредственным содержимым файла, хранящимся в другой области раздела.

Операционные системы и типы файловых систем

Существует три основных вида операционных систем, используемых для управления любыми информационными устройствами: Windows компании Microsoft, macOS разработки Apple и операционные системы с открытым исходным кодом на базе Linux. Все они, для взаимодействия с физическими носителями, используют различные типы файловых систем, многие из которых дружат только со «своей» операционкой. В большинстве случаев они являются предустановленными, рядовые пользователи редко создают новые дисковые разделы и еще реже задумываются об их настройках.

В случае с Windows все выглядит достаточно просто: NTFS на всех дисковых разделах и FAT32 (или NTFS) на флешках. Если установлен NAS (сервер для хранения данных на файловом уровне), и в нем используется какая-то другая файловая система, то практически никто не обращает на это внимания. К нему просто подключаются по сети и качают файлы.

На мобильных гаджетах с ОС Android чаще всего установлена ФС версии ext4 во внутренней памяти и FAT32 на карточках microSD. Владельцы продукции Apple зачастую вообще не имеют представления, какая файловая система используется на их устройствах – HFS+, HFSX, APFS, WTFS или другая. Для них существуют лишь красивые значки папок и файлов в графическом интерфейсе.

Более богатый выбор у линуксоидов. Но здесь настройка и использование определенного типа файловой системы требует хотя бы минимальных навыков программирования. Тем более, мало кто задумывается, можно ли использовать в определенной ОС «неродную» файловую систему. И зачем вообще это нужно.

Рассмотрим более подробно виды файловых систем в зависимости от их предпочтительного использования с определенной операционной системой.

Файловые системы Windows

Исходный код файловой системы, получившей название FAT, был разработан по личной договоренности владельца Microsoft Билла Гейтса с первым наемным сотрудником компании Марком Макдональдом в 1977 году. Основной задачей FAT была работа с данными в операционной системе Microsoft 8080/Z80 на базе платформы MDOS/MIDAS. Файловая система FAT претерпела несколько модификаций – FAT12, FAT16 и, наконец, FAT32, которая используется сейчас в большинстве внешних накопителей. Основным отличием каждой версии является преодоление ограниченного объема доступной для хранения информации. В дальнейшем были разработаны еще две более совершенные системы обработки и хранения данных – NTFS и ReFS.

FAT (таблица распределения файлов)

Числа в FAT12, FAT16 и FAT32 обозначают количество бит, используемых для перечисления блока файловой системы. FAT32 является фактическим стандартом и устанавливается на большинстве видов сменных носителей по умолчанию. Одной из особенностей этой версии ФС является возможность применения не только на современных моделях компьютеров, но и в устаревших устройствах и консолях, снабженных разъемом USB.

Пространство FAT32 логически разделено на три сопредельные области:

К недостатком стандарта FAT32 относится ограничение размера файлов на диске до 4 Гб и всего раздела в пределах 8 Тб. По этой причине данная файловая система чаще всего используется в USB-накопителях и других внешних носителях информации. Для установки последней версии ОС Microsoft Windows 10 на внутреннем носителе потребуется более продвинутая файловая система.

С целью устранения ограничений, присущих FAT32, корпорация Microsoft разработала обновленную версию файловой системы exFAT (расширенная таблица размещения файлов). Новая ФС очень схожа со своим предшественником, но позволяет пользователям хранить файлы намного большего размера, чем четыре гигабайта. В exFAT значительно снижено число перезаписей секторов, ответственных за непосредственное хранение информации. Функция очень важна для твердотельных накопителей ввиду необратимого изнашивания ячеек после определенного количества операций записи. Продукт exFAT совместим с операционными системами Mac, Android и Windows. Для Linux понадобится вспомогательное программное обеспечение.

NTFS (файловая система новой технологии)

Стандарт NTFS разработан с целью устранения недостатков, присущих более ранним версиям ФС. Впервые он был реализован в Windows NT в 1995 году, и в настоящее время является основной файловой системой для Windows. Система NTFS расширила допустимый предел размера файлов до шестнадцати гигабайт, поддерживает разделы диска до 16 Эб (эксабайт, 10 18 байт ). Использование системы шифрования Encryption File System (метод «прозрачного шифрования») осуществляет разграничение доступа к данным для различных пользователей, предотвращает несанкционированный доступ к содержимому файла. Файловая система позволяет использовать расширенные имена файлов, включая поддержку многоязычности в стандарте юникода UTF, в том числе в формате кириллицы. Встроенное приложение проверки жесткого диска или внешнего накопителя на ошибки файловой системы chkdsk повышает надежность работы харда, но отрицательно влияет на производительность.

ReFS (Resilient File System)

Все это позволяет повысить надежность хранения файлов, обеспечивает быстрое и легкое восстановление данных.

Файловые системы macOS

Для операционной системы macOS компания Apple использует собственные разработки файловых систем:

Файловые системы Linux

В отличие от ОС Windows и macOS, ограничивающих выбор файловой системы предустановленными вариантами, Linux предоставляет возможность использования нескольких ФС, каждая из которых оптимизирована для решения определенных задач. Файловые системы в Linux используются не только для работы с файлами на диске, но и для хранения данных в оперативной памяти или доступа к конфигурации ядра во время работы системы. Все они включены в ядро и могут использоваться в качестве корневой файловой системы.

Основные файловые системы, используемые в дистрибутивах Linux:

Ext2, Ext3, Ext4 или Extended Filesystem – стандартная файловая система, первоначально разработанная еще для Minix. Содержит максимальное количество функций и является наиболее стабильной в связи с редкими изменениями кодовой базы. Начиная с ext3 в системе используется функция журналирования. Сегодня версия ext4 присутствует во всех дистрибутивах Linux.

JFS или Journaled File System разработана в IBM в качестве альтернативы для файловых систем ext. Сейчас она используется там, где необходима высокая стабильность и минимальное потребление ресурсов (в первую очередь в многопроцессорных компьютерах). В журнале хранятся только метаданные, что позволяет восстанавливать старые версии файлов после сбоев.

ReiserFS также разработана в качестве альтернативы ext3, поддерживает только Linux. Динамический размер блока позволяет упаковывать несколько небольших файлов в один блок, что предотвращает фрагментацию и улучшает работу с небольшими файлами. Недостатком является риск потери данных при отключении энергии.

XFS рассчитана на файлы большого размера, поддерживает диски до 2 терабайт. Преимуществом системы является высокая скорость работы с большими файлами, отложенное выделение места, увеличение разделов на лету, незначительный размер служебной информации. К недостаткам относится невозможность уменьшения размера, сложность восстановления данных и риск потери файлов при аварийном отключении питания.

Btrfs или B-Tree File System легко администрируется, обладает высокой отказоустойчивостью и производительностью. Используется как файловая система по умолчанию в OpenSUSE и SUSE Linux.

Другие ФС, такие как NTFS, FAT, HFS, могут использоваться в Linux, но корневая файловая система на них не устанавливается, поскольку они для этого не предназначены.

Дополнительные файловые системы

В операционных системах семейства Unix BSD (созданы на базе Linux) и Sun Solaris чаще всего используются различные версии ФС UFS (Unix File System), известной также под названием FFS (Fast File System). В современных компьютерных технологиях данные файловые системы могут быть заменены на альтернативные: ZFS для Solaris, JFS и ее производные для Unix.

Кластерные файловые системы включают поддержку распределенных хранилищ, расширяемость и модульность. К ним относятся:

Практический пример использования файловых систем

Владельцы мобильных гаджетов для хранения большого объема информации используют дополнительные твердотельные накопители microSD (HC), по умолчанию отформатированные в стандарте FAT32. Это является основным препятствием для установки на них приложений и переноса данных из внутренней памяти. Чтобы решить эту проблему, необходимо создать на карточке раздел с ext3 или ext4. На него можно перенести все файловые атрибуты (включая владельца и права доступа), чтобы любое приложение могло работать так, словно запустилось из внутренней памяти.

Надеюсь, краткий обзор основных ФС поможет решить практические задачи в части правильного выбора и настройки ваших компьютерных устройств в повседневной практике.

Источник