57 Структура файловой системы ntfs. Схема взаимодействия с операционными системами.

Файловая система NTFS (New Technology File System) была разработанная компанией Microsoft с чистого листа для использования в новой операционной системе Windows NT. NTFS должна была заменить собой устаревшую на тот момент файловую систему FAT, многочисленные ограничения которой не позволяли организовать работу в действительно многопользовательской и многозадачной системе.

Разработчики NTFS поставили цель спроектировать надёжную, безопасную, расширяемую и отказоустойчивую файловую систему. Им это прекрасно удалось: файловая система получилась на редкость удачной.

Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры - блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров - от 512 байт до 64 Кбайт, неким стандартом же считается кластер размером 4 Кбайт. Никаких аномалий кластерной структуры NTFS не имеет, поэтому на эту, в общем-то, довольно банальную тему, сказать особо нечего.

Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT зону - пространство, в которое растет метафайл MFT (об этом ниже). Запись каких-либо данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой - 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.

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свободное место - незаполненные куски MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT-зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT-зона просто сокращается (в текущих версиях операционных систем ровно в два раза), освобождая таким образом место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона может снова расширится. Метафайл MFT все-таки может фрагментироваться, хоть это и было бы нежелательно.

58 Raid-массивы. Схемы вариантов, назначение, области использования.

RAID — это дисковый массив (т.е. комплекс или, если хотите, связка) из нескольких устройств, – жестких дисков. Этот массив служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации.

Что до конфигураций.. RAID массивов существует несколько видов (как минимум из основного базиса, – это RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6).

RAID 0 - полосование. Файл записывается одновременно на нескольких дисках массива, функционирующих как единый накопитель. Данный уровень обеспечивает большую скорость выполнения операций записи/чтения, но довольно низкую надежность.

RAID 1 – зеркалирование. Информация, записываемая на один диск, дублируется на другой, что позволяет получить высокую отказоустойчивость (если один диск выходит из строя, файлы будут считаны с другого). Повышения эффективности при этом практически не будет. Для реализации данного массива необходимо не менее двух дисков.

RAID 2 – использование кода коррекции ошибок на уровне битов. В процессе записи осуществляется побитовое дробление информации и запись кода ECC (код коррекции ошибок) на нескольких дисках. Данный уровень предназначен для накопителей, у которых отсутствует поддержка ECC (все дисководы ATA и SCSI имеют интегрированный внутренний код коррекции ошибок). Это позволяет получить достаточную надежность матрицы и высокую скорость обмена данными.

RAID 3 – разделение с контролем четности. Интеграция уровня RAID 0 с дополнительным накопителем, предназначенным для обработки данных контроля четности. Уровень, по сути, представляет собой немного измененный RAID 0, который характеризуется уменьшением полезной емкости массива при сохранении количества накопителей. Однако при этом удается получить высокую степень отказоустойчивости, поскольку при выходе из строя одного из дисков информация может быть восстановлена. Для организации данного уровня потребуется не менее трех дисков (один для контроля четности, остальные для данных).

RAID 4 – блоки данных с контролем четности. Данный массив отличается от RAID 3 только тем, что информация записывается на независимые накопители в виде блоков данных, что позволяет получить более высокую скорость чтения больших файлов. Реализация данного уровня потребует не менее трех дисков (один для контроля четности, остальные для файлов).

RAID 5 – блоки данных с распределением контроля четности. Этот массив аналогичен RAID 4, но подразумевает повышенную производительность, которую получают за счет распределения инструмента контроля четности по накопителям. Реализация данного уровня потребует не менее трех накопителей (один используется для контроля четности, остальные для информации).

RAID 6 – блоки данных с двойным распределением контроля четности. Аналогичен массиву RAID 5, но в этом случае информация контроля четности сохраняются дважды за счет применения двух разных схем контроля четности. Это позволяет достичь более высокой надежности. Для создания данного уровня потребуется не менее четырех дисков (два для контроля четности, остальные для данных).

Главная идея создания RAID – массива заключается в том, чтобы равномерно распределить данные между дисками массива. Пространство каждого диска разбивается на сегменты, размер которых от 1 сектора (512 байт) до нескольких Мб., и зависит от типа ОС (если RAID – массив реализуется программными средствами) или конструктивных особенностей RAID – контроллера (если RAID – массив реализуется аппаратно).