Что такое файловая система

Обновлено: 21.11.2024

Крис Хоффман

Крис Хоффман
Главный редактор

Крис Хоффман – главный редактор How-To Geek. Он писал о технологиях более десяти лет и два года был обозревателем PCWorld. Крис писал для The New York Times, давал интервью в качестве эксперта по технологиям на телевизионных станциях, таких как NBC 6 в Майами, и освещал свою работу в таких новостных агентствах, как BBC. С 2011 года Крис написал более 2000 статей, которые были прочитаны почти миллиард раз — и это только здесь, в How-To Geek. Подробнее.

Разные операционные системы поддерживают разные файловые системы. Ваш съемный диск должен использовать FAT32 для лучшей совместимости, если только он не больше и не нуждается в NTFS. Диски в формате Mac используют HFS+ и не работают с Windows. И в Linux тоже есть свои файловые системы.

К сожалению, даже обычным пользователям компьютеров приходится думать о различных файловых системах и о том, с чем они совместимы. Вот что вам нужно знать о файловых системах и почему их так много.

Файловые системы 101

Разные файловые системы — это просто разные способы организации и хранения файлов на жестком диске, флэш-накопителе или любом другом устройстве хранения. Каждое запоминающее устройство имеет один или несколько разделов, и каждый раздел «отформатирован» в файловой системе. Процесс форматирования просто создает на устройстве пустую файловую систему этого типа.

Файловая система обеспечивает способ разделения данных на диске на отдельные части, которые являются файлами. Он также предоставляет способ хранения данных об этих файлах — например, их имена файлов, разрешения и другие атрибуты. Файловая система также предоставляет индекс — список файлов на диске и их расположение на диске, поэтому операционная система может видеть, что находится на диске, в одном месте, а не прочесывать весь диск в поисках файла. .

Ваша операционная система должна понимать файловую систему, чтобы отображать ее содержимое, открывать файлы и сохранять в ней файлы. Если ваша операционная система не понимает файловую систему, вы можете установить драйвер файловой системы, обеспечивающий поддержку, или вы просто не сможете использовать эту файловую систему с этой операционной системой.

Метафорой здесь является система бумажных документов. Биты данных на компьютере называются файлами и организованы в файловую систему так же, как бумажные файлы могут быть организованы в картотеках. Существуют разные способы организации этих файлов и хранения данных о них — «файловые системы».

Но почему их так много?

Не все файловые системы одинаковы. Различные файловые системы имеют разные способы организации своих данных. Некоторые файловые системы работают быстрее других, некоторые имеют дополнительные функции безопасности, а некоторые поддерживают диски с большим объемом памяти, тогда как другие работают только с дисками с меньшим объемом памяти. Некоторые файловые системы более надежны и устойчивы к повреждению файлов, в то время как другие жертвуют этой надежностью ради дополнительной скорости.

Не существует лучшей файловой системы для всех целей. Каждая операционная система имеет тенденцию использовать свою собственную файловую систему, над которой также работают разработчики операционной системы. Microsoft, Apple и разработчики ядра Linux работают со своими собственными файловыми системами. Новые файловые системы могут быть быстрее, стабильнее, лучше масштабироваться для больших устройств хранения и иметь больше функций, чем старые.

Создание файловой системы требует большого объема работы, и ее можно выполнить разными способами. Файловая система не похожа на раздел, который представляет собой просто кусок дискового пространства. Файловая система определяет, как файлы размещаются, организуются, индексируются и как с ними связаны метаданные. Всегда есть возможность изменить и улучшить то, как это делается.

Переключение файловых систем

Каждый раздел отформатирован в соответствии с файловой системой. Иногда у вас может быть возможность «преобразовать» раздел в другую файловую систему и сохранить на нем данные, но это редко бывает идеальным вариантом. Вместо этого вы, вероятно, захотите сначала скопировать важные данные из раздела.

После этого присвоить разделу новую файловую систему — просто «отформатировать» его в этой файловой системе в операционной системе, которая ее поддерживает. Например, если у вас есть диск в формате Linux или Mac, вы можете отформатировать его в NTFS или FAT32 в Windows, чтобы получить диск в формате Windows.

Операционные системы также автоматически форматируют разделы с соответствующей файловой системой в процессе установки операционной системы. Если у вас есть раздел в формате Windows, на который вы хотите установить Linux, процесс установки Linux отформатирует его раздел NTFS или FAT32 с файловой системой Linux, предпочтительной для выбранного вами дистрибутива Linux.

Итак, если у вас есть устройство хранения и вы хотите использовать на нем другую файловую систему, просто скопируйте с него файлы, чтобы создать их резервную копию. Затем отформатируйте этот диск с помощью такого инструмента, как «Управление дисками» в Windows, GParted в Linux или Дисковая утилита в Mac OS X.

Обзор распространенных файловых систем

Вот краткий обзор некоторых наиболее распространенных файловых систем, с которыми вы столкнетесь. Он не исчерпывающий — есть много других вариантов.

FAT32: FAT32 — это более старая файловая система Windows, но она по-прежнему используется на съемных носителях, но только на устройствах меньшего размера. Большие внешние жесткие диски емкостью 1 ТБ или около того, скорее всего, будут отформатированы в NTFS. Вы захотите использовать это только с небольшими устройствами хранения или для совместимости с другими устройствами, такими как цифровые камеры, игровые приставки, телевизионные приставки и другие устройства, которые поддерживают только FAT32, а не более новую файловую систему NTFS.
NTFS: современные версии Windows — начиная с Windows XP — используют файловую систему NTFS для своего системного раздела. Внешние диски можно отформатировать в файловой системе FAT32 или NTFS.
HFS+: компьютеры Mac используют HFS+ для своих внутренних разделов, и им также нравится форматировать внешние диски с помощью HFS+ — это необходимо для использования внешнего диска с Time Machine, чтобы, например, можно было должным образом выполнить резервное копирование атрибутов файловой системы. Компьютеры Mac также могут читать и записывать в файловые системы FAT32, хотя по умолчанию они могут читать только из файловых систем NTFS — вам потребуется стороннее программное обеспечение для записи в файловые системы NTFS с Mac.
Ext2/Ext3/Ext4. В Linux часто встречаются файловые системы Ext2, Ext3 и Ext4. Ext2 — это более старая файловая система, и в ней отсутствуют важные функции, такие как ведение журнала — если отключится питание или произойдет сбой компьютера во время записи на диск ext2, данные могут быть потеряны. Ext3 добавляет эти функции надежности за счет некоторой скорости. Ext4 современнее и быстрее — теперь это файловая система по умолчанию в большинстве дистрибутивов Linux, и она быстрее. Windows и Mac не поддерживают эти файловые системы — вам понадобится сторонний инструмент для доступа к файлам в таких файловых системах. По этой причине часто идеально форматировать системные разделы Linux как ext4 и оставлять съемные устройства в формате FAT32 или NTFS, если вам нужна совместимость с другими операционными системами. Linux может читать и записывать как в FAT32, так и в NTFS.
Btrfs: Btrfs — «лучшая файловая система» — это более новая файловая система Linux, которая все еще находится в разработке. На данный момент он не используется по умолчанию в большинстве дистрибутивов Linux, но, вероятно, однажды он заменит Ext4. Цель состоит в том, чтобы предоставить дополнительные функции, позволяющие масштабировать Linux до больших объемов хранилища.
Подкачка: в Linux файловая система подкачки на самом деле не является файловой системой. Раздел, отформатированный как «подкачка», может просто использоваться операционной системой в качестве пространства подкачки — это похоже на файл подкачки в Windows, но для него требуется выделенный раздел.

Существуют и другие файловые системы, особенно в Linux и других UNIX-подобных системах.

Обычному пользователю компьютера не нужно знать большую часть этих вещей — они должны быть понятными и простыми, — но знание основ поможет вам понять такие вопросы, как «Почему этот диск в формате Mac не работает с моим ПК с Windows?» ?» и «Должен ли я отформатировать этот жесткий диск USB как FAT32 или NTFS?»

› Как читать Zip-диск на современном ПК или Mac
› Как стереть и отформатировать диск в Windows
› Что нового в Fedora 35
› В чем разница между FAT32, exFAT и NTFS?
› Какую файловую систему следует использовать для моего USB-накопителя?
› Как отформатировать жесткий диск или SSD в Windows 11
› Что такое скорость чтения/записи и почему она важна?
›5 шрифтов, которые следует прекратить использовать (и лучшие альтернативы)

Крис Хоффман

Крис Хоффман
Главный редактор

Файловые системы 101

Но почему их так много?

Переключение файловых систем

Обзор распространенных файловых систем

FAT32: FAT32 — это более старая файловая система Windows, но она по-прежнему используется на съемных носителях, но только на устройствах меньшего размера. Большие внешние жесткие диски емкостью 1 ТБ или около того, скорее всего, будут отформатированы в NTFS. Вы захотите использовать это только с небольшими устройствами хранения или для совместимости с другими устройствами, такими как цифровые камеры, игровые приставки, телевизионные приставки и другие устройства, которые поддерживают только FAT32, а не более новую файловую систему NTFS.
NTFS: современные версии Windows — начиная с Windows XP — используют файловую систему NTFS для своего системного раздела. Внешние диски можно отформатировать в файловой системе FAT32 или NTFS.
HFS+: компьютеры Mac используют HFS+ для своих внутренних разделов, и им также нравится форматировать внешние диски с помощью HFS+ — это необходимо для использования внешнего диска с Time Machine, чтобы, например, можно было должным образом выполнить резервное копирование атрибутов файловой системы. Компьютеры Mac также могут читать и записывать в файловые системы FAT32, хотя по умолчанию они могут читать только из файловых систем NTFS — вам потребуется стороннее программное обеспечение для записи в файловые системы NTFS с Mac.
Ext2/Ext3/Ext4. В Linux часто встречаются файловые системы Ext2, Ext3 и Ext4. Ext2 — это более старая файловая система, и в ней отсутствуют важные функции, такие как ведение журнала — если отключится питание или произойдет сбой компьютера во время записи на диск ext2, данные могут быть потеряны. Ext3 добавляет эти функции надежности за счет некоторой скорости. Ext4 современнее и быстрее — теперь это файловая система по умолчанию в большинстве дистрибутивов Linux, и она быстрее. Windows и Mac не поддерживают эти файловые системы — вам понадобится сторонний инструмент для доступа к файлам в таких файловых системах. По этой причине часто идеально форматировать системные разделы Linux как ext4 и оставлять съемные устройства в формате FAT32 или NTFS, если вам нужна совместимость с другими операционными системами. Linux может читать и записывать как в FAT32, так и в NTFS.
Btrfs: Btrfs — «лучшая файловая система» — это более новая файловая система Linux, которая все еще находится в разработке. На данный момент он не используется по умолчанию в большинстве дистрибутивов Linux, но, вероятно, однажды он заменит Ext4. Цель состоит в том, чтобы предоставить дополнительные функции, позволяющие масштабировать Linux до больших объемов хранилища.
Подкачка: в Linux файловая система подкачки на самом деле не является файловой системой. Раздел, отформатированный как «подкачка», может просто использоваться операционной системой в качестве пространства подкачки — это похоже на файл подкачки в Windows, но для него требуется выделенный раздел.

Существуют и другие файловые системы, особенно в Linux и других UNIX-подобных системах.

›Почему отключение устройства устраняет так много проблем?
› Как сделать USB-накопитель, который можно будет читать на Mac и ПК
› Что такое компьютерные файлы и папки?
› Что такое Finder на Mac?
› Какую файловую систему следует использовать для моего USB-накопителя?
› Что нового в Fedora 35
› Как стереть и отформатировать диск в Windows
› Как восстановить метки панели задач в Windows 11

Определение файловой системы, для чего они нужны и наиболее распространенные сегодня

Тим Фишер имеет более чем 30-летний опыт работы в сфере технологий. Он пишет о технологиях более двух десятилетий и является вице-президентом и генеральным директором Lifewire.

Компьютеры используют определенные типы файловых систем для хранения и организации данных на носителях, таких как жесткий диск или флэш-накопитель, а также на компакт-дисках, DVD- и BD-дисках в оптических дисководах.

Файловую систему можно рассматривать как индекс или базу данных, содержащую физическое расположение каждой части данных на устройстве. Данные обычно организованы в папки, называемые каталогами, которые могут содержать другие папки и файлы.

Любое место, где компьютер или другое электронное устройство хранит данные, использует тот или иной тип файловой системы. Это включает в себя ваш компьютер с Windows, ваш Mac, ваш смартфон, банкомат вашего банка и даже компьютер в вашем автомобиле!

Файловые системы Windows

Операционные системы Microsoft Windows всегда поддерживали различные версии файловой системы FAT. FAT расшифровывается как Таблица размещения файлов. Этот термин описывает, что она делает: поддерживает таблицу распределения пространства для каждого файла.

В дополнение к FAT все операционные системы Windows, начиная с Windows NT, поддерживают более новую файловую систему, называемую NTFS — Файловая система новой технологии. Для Windows NT NT означает новая технология

Все современные версии Windows также поддерживают exFAT, предназначенный для флэш-накопителей.

ReFS (Resilient File System) — это новая файловая система для Windows 11, 10 и 8, которая включает функции, недоступные в NTFS, но в настоящее время имеет ряд ограничений. Вы можете увидеть, какие версии Windows поддерживают каждую версию ReFS в этой таблице.

Файловая система настраивается на диске во время форматирования. Дополнительную информацию см. в разделе Как отформатировать жесткий диск.

Подробнее о файловых системах

Файлы на устройстве хранения хранятся в секторах. Сектора, помеченные как неиспользуемые, могут хранить данные, обычно в группах секторов, называемых блоками. Именно файловая система определяет размер и положение файлов, а также то, какие сектора готовы к использованию.

Со временем из-за того, как файловая система хранит данные, запись на устройство хранения и удаление с него вызывают фрагментацию из-за разрывов, которые неизбежно возникают между различными частями файла. Бесплатная утилита дефрагментации поможет это исправить.

Без структуры для организации файлов было бы не только практически невозможно удалить установленные программы и получить определенные файлы, но и не могло бы существовать двух файлов с одинаковыми именами, поскольку все могло бы находиться в одной и той же папке (что является одной из причин папки такие полезные).

Под файлами с одинаковыми именами подразумевается, например, изображение. Файл IMG123.jpg может существовать в сотнях папок, поскольку каждая папка используется для разделения файла, поэтому конфликта не возникает. Однако файлы не могут носить одно и то же имя, если они находятся в одном каталоге.

Файловая система хранит не только файлы, но и информацию о них, например размер блока сектора, информацию о фрагменте, размер файла, атрибуты, имя файла, расположение файла и иерархию каталогов.

Некоторые операционные системы, кроме Windows, также используют преимущества FAT и NTFS, но многие типы файловых систем усеивают горизонт операционных систем, например HFS+, используемая в продуктах Apple, таких как iOS и macOS. В Википедии есть полный список файловых систем, если вам интересна эта тема.

Иногда термин "файловая система" используется в контексте разделов. Например, фраза «на моем жестком диске две файловые системы» не означает, что диск разделен между NTFS и FAT, а означает, что есть два отдельных раздела, использующих один и тот же физический диск.

Большинству приложений, с которыми вы взаимодействуете, для работы требуется файловая система, поэтому она должна быть в каждом разделе. Кроме того, программы зависят от файловой системы, то есть вы не можете использовать программу в Windows, если она была создана для использования в macOS.

В настоящее время компьютерный рынок предлагает огромное разнообразие возможностей для хранения информации в цифровом виде. Существующие устройства хранения включают в себя внутренние и внешние жесткие диски, карты памяти фото/видеокамер, USB-накопители, RAID-массивы, а также другие сложные хранилища. Части данных хранятся на них в виде файлов, таких как документы, изображения, базы данных, сообщения электронной почты и т. д., которые должны быть эффективно организованы на диске и легко извлекаться при необходимости.

В следующей статье представлен общий обзор файловой системы, основного средства управления данными в любом хранилище, а также описаны особенности ее различных типов.

Что такое файловая система?

Любой компьютерный файл хранится на носителе данных заданной емкости. Фактически каждое хранилище представляет собой линейное пространство для чтения или чтения и записи цифровой информации.Каждый байт информации в нем имеет свое смещение от начала хранения, известное как адрес, и ссылается на него по этому адресу. Хранилище может быть представлено в виде сетки с набором пронумерованных ячеек (каждая ячейка представляет собой один байт). Любой элемент, сохраненный в хранилище, получает свои собственные ячейки.

Чтобы опустить вторую часть адреса (смещение внутри сектора), файлы обычно хранятся начиная с начала сектора и занимают целые сектора (например: 10 -байтовый файл занимает весь сектор, 512-байтовый файл также занимает весь сектор, в то же время 514-байтовый файл занимает целых два сектора).

Каждый файл хранится в "неиспользуемых" секторах и может быть прочитан позже по известному положению и размеру. Однако как узнать, какие сектора заняты, а какие свободны? Где хранится размер, положение и имя файла? Именно за это отвечает файловая система.

В целом файловая система (часто сокращенно ФС) представляет собой структурированное представление данных и набор метаданных, описывающих эти данные. Применяется к хранилищу во время операции форматирования. Эта структура служит для целей всего хранилища, а также является частью изолированного сегмента хранилища — раздела диска. Обычно он работает в блоках, а не в секторах. Блоки FS — это группы секторов, которые оптимизируют адресацию хранилища. Современные типы обычно используют блоки размером от 1 до 128 секторов (512-65536 байт). Файлы обычно хранятся в начале блока и занимают целые блоки.

Помимо данных пользователя, файловая система также содержит свои собственные параметры (например, размер блока), дескрипторы файла (включая его размер, местоположение, фрагменты и т. д.), имена и иерархия каталогов. Он также может хранить информацию о безопасности, расширенные атрибуты и другие параметры.

Чтобы соответствовать различным требованиям пользователей, таким как производительность, стабильность и надежность хранилища, разработано множество типов (или форматов) файловых систем, которые могут более эффективно служить различным целям.

Файловые системы Windows

Microsoft Windows использует две основные файловые системы: NTFS, основной формат, который большинство современных версий этой ОС используют по умолчанию, и FAT, унаследованную от старой DOS и имеющую более позднее расширение exFAT. ReFS также был представлен Microsoft как формат нового поколения для серверных компьютеров, начиная с Windows Server 2012. HPFS, разработанный Microsoft совместно с IBM, можно найти только на очень старых машинах под управлением Windows NT до 3.5.

FAT (таблица размещения файлов) — один из самых простых типов файловых систем, который существует с 1980-х годов. Он состоит из FS сектора дескриптора (загрузочного сектора или суперблока), таблицы размещения блоков (называемой таблицей размещения файлов) и < em>простое пространство для хранения данных. Файлы в FAT хранятся в каталогах. Каждый каталог представляет собой массив 32-байтовых записей, каждая из которых определяет файл или его расширенные атрибуты (например, длинное имя). Запись атрибутирует первый блок файла. Любой следующий блок можно найти в таблице размещения блоков, используя ее как связанный список.

Таблица размещения блоков содержит массив дескрипторов блоков. Нулевое значение указывает на то, что блок не используется, а отличное от нуля значение относится к следующему блоку файла или специальному значению его конца.

Числа в FAT12, FAT16, FAT32 обозначают количество битов, используемых для адресации блока FS. Это означает, что FAT12 может использовать до 4096 различных ссылок на блоки, в то время как FAT16 и FAT32 могут использовать до 65536 и 4294967296 соответственно. Фактическое максимальное количество блоков еще меньше и зависит от реализации драйвера FS драйвера.

Форматы

FAT12 и FAT16 использовались для старых гибких дисков и в настоящее время не находят широкого применения. FAT32 по-прежнему широко используется для карт памяти и USB-накопителей. Формат поддерживается смартфонами, цифровыми камерами и другими портативными устройствами.

FAT32 можно использовать на совместимых с Windows внешних хранилищах или разделах диска размером менее 32 ГБ при их форматировании с помощью встроенного инструмента этой ОС, или до 2 ТБ, если для форматирования хранилища используются другие средства. Файловая система также не позволяет создавать файлы, размер которых превышает 4 ГБ. Для решения этой проблемы была введена exFAT, которая не имеет реальных ограничений по размеру и часто используется на современных внешних жестких дисках и твердотельных накопителях.

NTFS (файловая система новой технологии) была представлена в 1993 году вместе с Windows NT и в настоящее время является наиболее распространенной файловой системой для компьютеров конечных пользователей на базе Windows. Большинство операционных систем линейки Windows Server также используют этот формат.

Этот тип файловой системы достаточно надежен благодаря журналированию и поддерживает множество функций, включая управление доступом, шифрование и т. д. Каждый файл в NTFS хранится в виде дескриптора в Главная таблица файлов и содержимое ее данных. Таблица основных файлов содержит записи со всей информацией о них: размер, распределение, имя и т. д. Первые 16 записей таблицы сохраняются для BitMap, в котором ведется учет всех свободных и используемых кластеров, журнала, используемого для записей журнала, и BadClus, содержащий информацию о плохих кластерах. Первый и последний секторы файловой системы содержат ее настройки (загрузочную запись или суперблок). Этот формат использует 48 и 64-битные значения для ссылок на файлы, что позволяет поддерживать хранилища данных с очень большой емкостью.

ReFS (Resilient File System) — это последняя разработка Microsoft, представленная вместе с Windows 8 и теперь доступная для Windows 10. Его архитектура абсолютно отличается от других форматов Windows и в основном организована в виде B+-дерево. ReFS обладает высокой устойчивостью к сбоям благодаря включенным в нее новым функциям. Среди них наиболее примечательным является Copy-on-Write (CoW): никакие метаданные не изменяются без копирования; данные не записываются поверх существующих данных — они помещаются в другую область на диске. После любых модификаций новая копия метаданных сохраняется в свободной области хранилища, а затем система создает ссылку из более старых метаданных на более новую копию. Таким образом, значительное количество старых резервных копий хранится в разных местах, что обеспечивает простоту восстановления данных, если только это пространство хранения не будет перезаписано.

High Performance File System (высокопроизводительная файловая система) была создана Microsoft в сотрудничестве с IBM и представлена в OS/2 1.20 в 1989 году как файловая система для серверов, которая могла обеспечить гораздо более высокую производительность по сравнению с FAT. . В отличие от FAT, которая просто выделяет любой первый свободный кластер на диске для фрагмента файла, HPFS стремится упорядочить файл непрерывными блоками или, по крайней мере, убедиться, что его фрагменты (называемые экстентами) расположены максимально близко друг к другу. . В начале HPFS есть три управляющих блока, занимающих 18 секторов: загрузочный блок, суперблок и резервный блок. Оставшееся пространство хранения разделено на части смежных секторов, называемых бэндами, занимающими по 8 МБ каждый. У бэнда есть своя битовая карта распределения секторов, показывающая, какие сектора в нем заняты (1 — занято, 0 — свободно). У каждого файла и каталога есть свой F-узел, расположенный рядом с ним на диске – эта структура содержит информацию о расположении файла и его расширенных атрибутах. Для хранения каталогов используется специальная полоса каталогов, расположенная в центре диска, а сама структура каталогов представляет собой сбалансированное дерево с алфавитными записями.

Подсказка: Информацию о перспективах восстановления данных типов ФС, используемых Windows, можно найти в статьях об особенностях восстановления данных разных ОС и шансах на восстановление данных. Подробные инструкции и рекомендации можно найти в руководстве по восстановлению данных из Windows.

Файловые системы macOS

В macOS от Apple применяются два типа FS: HFS+, расширение их устаревшей HFS, используемой на старых компьютерах Macintosh, и APFS, формат, используемый современными компьютерами Mac под управлением macOS 10.14. и позже.

Формат

HFS+ раньше был основным форматом продуктов Apple для настольных ПК, включая компьютеры Mac, iPod, а также продукты Apple X Server, прежде чем он был заменен на APFS в macOS. Высокая Сьерра. Усовершенствованные серверные продукты также используют Apple Xsan, кластерную файловую систему, производную от StorNext и CentraVision.

HFS+ использует B-деревья для размещения и поиска файлов. Тома разбиваются на сектора, обычно размером 512 байт, затем группируются в блоки размещения, количество которых зависит от размера всего тома. Информация о свободных и использованных блоках размещения хранится в файле размещения. Все блоки распределения, назначенные каждому файлу в качестве расширений, записываются в файл расширений переполнения. И, наконец, все атрибуты файла перечислены в файле Attributes. Надежность данных повышается за счет журналирования, что позволяет отслеживать все изменения в системе и быстро возвращать ее в рабочее состояние в случае непредвиденных событий. Среди других поддерживаемых функций — жесткие ссылки на каталоги, шифрование логических томов, контроль доступа, сжатие данных и т. д.

Файловая система Apple предназначена для решения фундаментальных проблем, присутствующих в ее предшественнике, и была разработана для эффективной работы с современными флэш-накопителями и твердотельными накопителями. Этот 64-разрядный формат использует метод копирования при записи для повышения производительности, что позволяет копировать каждый блок до того, как к нему будут применены изменения, и предлагает множество функций целостности данных и экономии места.Все содержимое и метаданные о файлах, папках и других структурах APFS хранятся в контейнере APFS. Контейнерный суперблок хранит информацию о количестве блоков в Контейнере, размере блока и т. д. Информация обо всех выделенных и свободных блоках Контейнера управляется с помощью растровых структур. Каждый том в контейнере имеет свой собственный суперблок тома, который предоставляет информацию об этом томе. Все файлы и папки тома записываются в B-дерево файлов и папок, а B-дерево экстентов отвечает за экстенты — ссылки на содержимое файла (начало файла, его длину в блоках).

Подсказка: Подробно о возможности восстановления данных с этих типов ФС можно прочитать в статьях об особенностях восстановления данных в зависимости от операционной системы и шансах на восстановление данных. Если вас интересует практическая сторона процедуры, обратитесь к руководству по восстановлению данных из macOS.

Файловые системы Linux

Linux с открытым исходным кодом предназначен для реализации, тестирования и использования различных типов файловых систем. К наиболее популярным форматам для Linux относятся:

Ext2, Ext3, Ext4 — это просто разные версии "родной" файловой системы Linux Ext. Этот тип подпадает под активные разработки и усовершенствования. Ext3 — это просто расширение Ext2, использующее операции записи транзакционных файлов с журналом. Ext4 является дальнейшим развитием Ext3, расширенным за счет поддержки оптимизированной информации о размещении файлов (экстентов) и расширенных атрибутов файлов. Эта ФС часто используется как "корневая" для большинства установок Linux.

РайзерФС

ReiserFS — альтернативная файловая система Linux, оптимизированная для хранения огромного количества небольших файлов. Он имеет хорошие возможности поиска и позволяет компактно размещать файлы, сохраняя их хвосты или просто очень маленькие элементы вместе с метаданными, чтобы избежать использования для этой цели больших блоков файловой системы. Однако этот формат больше не разрабатывается и не поддерживается.

XFS — надежная файловая система журналирования, изначально созданная Silicon Graphics и используемая серверами IRIX компании. В 2001 году он попал в ядро Linux и теперь поддерживается большинством дистрибутивов Linux, некоторые из которых, например Red Hat Enterprise Linux, даже используют его по умолчанию. Этот тип FS оптимизирован для хранения очень больших файлов и томов на одном хосте.

JFS — файловая система, разработанная IBM для мощных вычислительных систем компании. JFS1 обычно означает JFS, JFS2 — второй выпуск. В настоящее время этот проект имеет открытый исходный код и реализован в большинстве современных версий Linux.

Btrfs

Btrfs – файловая система, основанная на принципе копирования при записи (COW), разработанная Oracle и поддерживаемая основным ядром Linux с 2009 года. Btrfs включает в себя функции диспетчера логических томов, позволяя охватывать несколько устройств и предлагает гораздо более высокую отказоустойчивость, лучшую масштабируемость, простое администрирование и т. д., а также ряд дополнительных возможностей.

F2FS — файловая система Linux, разработанная Samsung Electronics и адаптированная к специфике запоминающих устройств на базе флэш-памяти NAND, широко используемых в современных смартфонах и других вычислительных системах. Этот тип работает на основе лог-структурированного подхода FS (LFS) и учитывает такие особенности флэш-памяти, как постоянное время доступа и ограниченное количество циклов перезаписи данных. Вместо того, чтобы создавать один большой фрагмент для записи, F2FS собирает блоки в отдельные фрагменты (до 6), которые записываются одновременно.

Концепция «жестких ссылок», используемая в операционных системах такого типа, делает большинство типов Linux FS похожими в том смысле, что имя файла не рассматривается как атрибут файла, а скорее определяется как псевдоним для файла в определенном каталоге. Файловый объект может быть связан из многих местоположений, даже из одного и того же каталога под разными именами. Это может привести к серьезным и даже непреодолимым трудностям при восстановлении имен файлов после их удаления или логического повреждения.

Подсказка: Информацию о возможности успешного восстановления данных из указанных типов ФС можно найти в статьях, описывающих особенности восстановления данных из разных операционных систем и шансы на восстановление данных. Чтобы понять, как должна выполняться процедура, воспользуйтесь руководством по восстановлению данных из Linux.

Файловые системы BSD, Solaris, Unix

Наиболее распространенной файловой системой для этих операционных систем является UFS (файловая система Unix), также часто называемая FFS (Fast File System).

В настоящее время UFS (в различных редакциях) поддерживается всеми операционными системами семейства Unix и является основной файловой системой ОС BSD и ОС Sun Solaris.Современные компьютерные технологии, как правило, заменяют UFS в различных операционных системах (ZFS для Solaris, JFS и производные форматы для Unix и т. д.).

Подсказка: Информацию о вероятности успешного восстановления данных из этих типов ФС можно найти в статьях об особенностях восстановления данных в ОС и шансах на восстановление данных. Сам процесс описан в инструкции, посвященной восстановлению данных из Unix, Solaris и BSD.

Кластерные файловые системы

Кластерные файловые системы используются в компьютерных кластерных системах и поддерживают распределенное хранилище.

К типам распределенных FS относятся:

ZFS — компания Sun "Zettabyte File System" — формат, разработанный для распределенных хранилищ ОС Sun Solaris.

Apple Xsan — эволюция CentraVision и более поздней версии StorNext компанией Apple.

VMFS — «Файловая система виртуальной машины», разработанная компанией VMware для своего сервера VMware ESX.

GFS — Red Hat Linux "Глобальная файловая система".

JFS1 — исходный (устаревший) дизайн IBM JFS, использовавшийся в старых системах хранения AIX.

Общими свойствами этих файловых систем являются поддержка распределенных хранилищ, расширяемость и модульность.

Чтобы узнать о других технологиях, используемых для хранения данных и управления ими, обратитесь к разделу технологий хранения.

Читайте также: