ИЗУЧАЕМ ОСОБЕННОСТИ NTFS.

ИЗУЧАЕМ ОСОБЕННОСТИ NTFS.

Раздел NTFS состоит из кластеров, кластеры пронумерованы от «0». Вся информация в разделе хранится в виде файлов. При форматировании тома под NTFS создаются системные файлы (метафайлы).  Например, метафайл $MFT - таблица MFT (Master File Table – главная файловая таблица) и метаданные. Даже метаданные файловой системы являются частью файла. NTFS рассматривает каж­дый файл или каталог как набор атрибутов. Том  NTFS условно делится на две части (см. рис.1). Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT зону - пространство, в которое растет метафайл $MFT (это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл ($MFT) не фрагментировался при своем росте). Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.  

Рис. 1. Использование пространства жесткого диска под том NTFS

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свободное место в том числе и незаполненные части MFT-зоны. Если для  файлов уже нет места для записи в обычном пространстве, то MFT-зона просто сокращается (в текущих версиях операционных систем обычно в два раза), освобождая таким образом место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона может снова расширится. При этом не исключена ситуация, когда в этой зоне останутся и обычные файлы. Метафайл $MFT может фрагментироваться, но  это  нежелательно. Самый главный файл на томе NTFS  -  файл $MFT  размещается в MFT-зоне и представляет собой централизованный источник информации о размещении всех остальных файлов диска и самого себя.   $MFT состоит из записей фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому либо файлу (в обобщенном смысле) или хранит сам файл (небольшой). Запись содержит атрибуты (атрибут с типом 30 содержит имя файла или каталога, а атрибут с типом 80 – содержит маленький файл, или блоки VCN определяющие порции (экстенты) файла. Экстент – это непрерывная последовательность кластеров файла, в VCN указан № начального кластера экстента файла и количество кластеров в экстенте.

NTFS включает несколько системных файлов (метафайлов), которые скрыты от просмотра на томе. Системные файлы используются только файловой системой для хранения метаданных и поддержания работы файловой системы. Системные файлы записываются на том утилитой Format. Метаданные представляют собой файлы, которые NTFS использует для реали­зации структуры файловой системы. NTFS резервирует для метаданных первые 16 записей (около 1 Мб) в $MFT. Эти первые 16 файлов носят служебный характер недоступные операционной системе -  называются метафайлами (см. табл. 1 ). Остальные записи файла $MFT описывают фай­лы и каталоги. Самый первый метафайл - сам $MFT. Эти первые 16 записей $MFT - единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Вторая копия этих же 16 записей, для надежности хранится  в центральной зоне диска в виде файла $MFTMirr.

Таблица 1. Системные файлы NTFS

Метафайлы (первые 16 файлов NTFS) носят служебный характер. Каждый из них отвечает за какую-либо часть работы системы. NTFS может сместить, даже фрагментировать по диску, все свои служебные области (для обхода любых неисправностей поверхности)  кроме первых 16 элементов MFT. Метафайлы находятся корневом каталоге NTFS диска их имена начинаются с символа имени "$".  Получить какую-либо информацию о них стандартными средствами сложно. Для этих файлов указан реальный размер и можно узнать, например, сколько операционная система тратит на каталогизацию всего диска, посмотрев размер файла  $MFT.

                Любой том NTFS со­держит загрузочный сектор. Главная загрузочная запись жесткого диска (МВR – Master Boot Record) не зависит от конкретной операционной системы, но загрузочный сектор раздела определяется конкретной операционной системой и используемой файловой системой.  Загрузочный сектор начинается с нулевого сектора раздела.

Для каждого каталога и файла на томе NTFS в файле $MFT создается соответ­ствующая запись. $MFT также содержит отдельную запись (с номером 0) о самом $MFT. NTFS использует записи $MFT для описания соответствую­щих им файлов. Обычно каждый файл определяется одной записью. Если же файл имеет большое коли­чество атрибутов или сильно фрагментирован, может понадобиться больше запи­сей. В этом случае первая запись файла (базовая) содержит ссылку на следующую. Небольшой файл (до 1 500 байт) целиком хранится в записи MFT (см. рис 2). Возможность восстановления файлов из поврежденных разделов NTFS во многом определяется целостностью таблицы MFT и ее копии. В таблице MFT имена файлов хранятся в кодировке Unicode. 

Рис. 2. Структура записи файла $MFT определяющей небольшой файл или каталог.

                Местоположение начальных кластеров файла $MFT и зеркального файла $MFTMirr записаны в полях BPB сектора начальной загрузки. Семнадцатая и последующие записи главной файловой таблицы определяют собственно файлы и каталоги на томе. В NTFS поиск файла производится только для непосредственного его использования. Записи каталога помещены внутри главной файловой таблицы так же, как записи файла. В каталогах каждому файлу или каталогу соответствует каталожный блок, который содержит имя и № записи файла $MFT , которая содержит информацию об экстентах файла (или сам файл). Блоки образуют две последовательности (метафайлы и обычные файлы) отсортированные по первой букве имени.