Souborové systémy pečují o vaše data

DEFINICE Souborové systémy (file systems) slouží k organizování a vyhledávání souborů dat na discích (pevných, pr...


DEFINICE
Souborové systémy (file systems) slouží k organizování a vyhledávání souborů
dat na discích (pevných, pružných, CD apod.). Cílem je zajistit rychlé a
spolehlivé ukládání informací i jejich opětné načítání.
Souborový systém slouží k organizování dat uložených na disku. Zaznamenává si
informace o fyzickém umístění všech datových položek a zároveň umožňuje
uživateli rychlý a spolehlivý přístup k informacím. Základní tabulka rozložení
souborů FAT (File Allocation Table) se chová jako digitální rejstřík, který
dovoluje počítači okamžitě najít určitý soubor, a to bez ohledu na velikost
nebo nastavení paměťové jednotky nebo na to, kde jsou data asociovaná se
souborem na disku umístěna.
Každý operační systém od MS-DOSu až po Windows 95, Windows XP a Linux má své
vlastní podoby alokačních tabulek. Ačkoli všechny FAT vykonávají stejné
základní funkce, liší se ve svém designu a propracovanosti.

Tabulky FAT
Realizace tabulek FAT urazila od systému MS-DOS a počátečních verzí Windows
velmi dlouhou cestu. Uvedené operační systémy evidují umístění datových souborů
do clusterů (nejmenších alokačních jednotek) prostřednictvím FAT, která se zde
označuje také jako FAT16 používá totiž pro ukládání informací o souborech a
clusterech 16bitový adresní prostor.
Velikost clusterů FAT se liší podle velikosti disku. Adresní prostor systému
FAT16 dokáže zajistit přístup až k 65 536 clusterům. U 65MB disku byla velikost
clusterů 1 KB, ale rychle rostla s tím, jak se disky nafukovaly, aby pojaly
gigabajty dat. A protože v jednom clusteru může být uložen pouze jeden soubor,
začalo docházet k nezměrnému plýtvání místem. Každý malý soubor si musel zabrat
jeden velký cluster, každých pár bajtů souboru, které přetekly přes hranici
jednoho clusteru, zabralo cluster další. A tak docházelo k situacím, kdy bylo
až 50 % volného místa na 2GB disku uloženo v dále nevyužitelných jen částečně
naplněných clusterech.

Lepší FAT32
Tabulka FAT32, která se poprvé představila spolu s Windows 95 OEM Service
Release 2 (OSR2), zavedla 32bitový adresní prostor. Zvětšením velikosti FAT se
mohlo začít využívat více clusterů, jež tedy mohly být u velkých disků menší.
Tím se redukovalo plýtvání místem na disku.
Další zlepšení souborového systému s FAT32 spočívalo v tom, že byl schopen
pojmout názvy souborů až do 255 znaků, zatímco stará FAT (FAT16) si poradila
pouze s maximálně 8znakovými názvy (a třemi znaky přípony). Uživatelům tak bylo
umožněno vytvořit dlouhá jména souborů, což se odrazilo ve výstižnějším popisu
jejich obsahu.
Zavedení FAT32 zvýšilo maximální adresovatelnou velikost disku ze 2 GB na 2 TB
a zvýšilo spolehlivost systému možností využití záložní kopie FAT v případě, že
by při využití primární tabulky došlo k chybě.
Je ale třeba uvést i fakt, že systém FAT32 vyžaduje určitou časovou režii,
takže je neefektivní pro disky menší než 260 MB.

Ve znamení NTFS
Další vylepšení souborového systému Windows představuje technologie NTFS (NT
File System), zavedená v operačním systému Windows NT (který také podporuje
FAT32). S 64bitovým adresním prostorem a možností měnit velikost clusteru
nezávisle na velikosti disku NTFS takřka eliminoval problémy s omezením
velikosti clusteru.
Tento systém však přinesl i jiné výhody, jako například souborové a adresářové
bezpečnostní atributy, šifrování souborů a podporu pro disky až do 16 TB.
NTFS nahradil běžný systém FAT takzvanou tabulkou MFT (Master File Table),
která obsahuje více informací o souborech než FAT. MFT odkazuje na všechny
soubory a adresáře na disku i na příbuzná metadata, týkající se například
bezpečnostního nastavení.
NTFS se také vyznačuje vysokou úrovní odolnosti vůči možným chybám. Tento
systém zaznamenává aktivaci diskových operací dříve, než je samotný úkon
proveden. Jestliže se systém zhroutí během aktualizace dat, prověří se zapsání
souborů a obnoví se ztracená data. Pokud se objeví chyby čtení nebo zápisu
během obyčejné operace, NTFS je automaticky identifikuje, označí chybné
clustery a zkopíruje z nich data na nové místo. Navíc systém NTFS vytváří
zrcadlo MFT a je schopen použít tento zrcadlový záznam v případě, že je
originál poškozen.
Režie výkonu, kterou se NTFS vyznačuje, činí tento systém nevhodný pro disky
menší než 400 MB. Nelze jej použít ani pro pružné disky. Windows proto musí na
diskety zapisovat prostřednictvím souborového systému FAT32.

Linux a Ext2
U operačního systému Linux je nyní často používán souborový systém Ext2
(Extended File System 2). Ten byl vyvinut především proto, aby se obešla
omezení jeho předchůdců Ext a Minix.
Minix si poradil maximálně s 64MB soubory a se 14 znakovými jmény, EXT
podporoval 2GB soubory s 255 znakovými jmény, trpěl však některými
výkonnostními omezeními. Ext2 tyto problémy nemá, navíc podporuje 4TB soubory a
jména souborů o 255 znacích.
Architektura Ext2 používá k referencím na soubory, k jejich lokalizaci a ke
zjištění souvisejících metadat datovou strukturu nazvanou inodes
(identification nodes). Tato struktura zahrnuje typ souboru, jeho velikost,
přístupová práva, odkaz na asociovaná data a jiné atributy. Souborový systém
organizuje místo na disku do skupin po blocích, které obsahují jak inodové
informace, tak bloky s příbuznými údaji.
Jádro Linuxu používá vrstvu Virtual File System, která ve spolupráci se
souborovým systémem zajišťuje diskové vstupně/výstupní operace. To dává Linuxu
možnost podpory několika různých souborových systémů současně, a to včetně
FAT16 a FAT32.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.