Sistemul de Fișiere NTFS

1. Prezentare generală

NTFS (New Technology File System) este un tip de sistem de fişiere dezvoltat de Microsoft şi folosit ca sistem de fişiere implicit pentru sistemele de operare Windows bazate pe nucleul NT şi anume:Windows NT, Windows 2000, Windows 2003 Server, Windows 2008 Server, Windows XP, Windows Vista şi Windows 7. Sistemul NTFS reprezintă unul dintre cele mai bune şi complicate sisteme de fişiere existente din lume la momentul dat. Odată cu lansarea unei noi versiuni de Windows el este îmbunătăţit în privinţa encriptării fişierelor, arhivării fişierelor şi a utilizării tehnicilor avansate de recuperare a datelor. O particularitate specifică a sistemului NTFS este faptul că el poate fi de orice mărime, limita fiind determinată teoretic de mărimea discului.

2. Structura discului NTFS

Fig. 1

De obicei, un disc pe care este instalat sistemul de fişiere NTFS este împărţit în două zone şi anume: una numită generic MFT (Master File Table), asemănătoare MBR-ului de la FAT, dar cu multe îmbunătăţiri, care ocupă aproximativ 12% din disc şi unde accesul aplicaţiilor obişnuite este interzis, şi restul de 88% unde nu există restricţii la scriere, aici păstrându-se fişierele utilizatorului, ale sistemului de operare şi ale altor aplicaţii. În MFT sunt păstrate metafişierele care trebuie să se afle într-o poziţie fixă pe disc şi care au un rol foarte important în funcţionarea sistemului de fişiere, ele conţinând date despre spaţiul liber pe disc, despre sectorul de boot, lista atributelor fişierelor, etc. Aceste fişiere sunt în număr de 16, apar în directorul rădăcină şi se disting de celelalte prin faptul că numele lor începe cu un "$". Important este că, atunci când MFT-ul este afectat, există o copie de siguranţă a fişierelor, situată exact la mijlocul partiţiei (discului), permitând refacerea completă şi rapidă a acestuia.

3. Particulaţităţile NTFS

3.1 Cataloagele NTFS

Catalogul NTFS reprezintă un fişier specific, care păstrează referinţele către alte fişiere şi cataloage, creînd o structură ierharhică a datelor pe disc. Fişierul catalogului este împărţit pe blocuri, fiecare din ele conţinând numele fişierului, atributele de bază şi referinţa către elementul. Structura internă a catalogului reprezintă un arbore binar. Pentru a căuta un anumit fişier într-un catalog liniar (sistemul de fişiere FAT), sistemul de operare trebuie să parcurgă toate elementele catalogului, până cînd nu îl va găsi pe cel necesar. Arborele binar însă aranjează numele fişierelor în aşa fel, încît căutarea fişielor să se realizeze în cel mai rapid mod – primind răspunsuri binare la solicitarea informaţiei despre poziţia fişierului. Interpelarea la care arborele binar poate da răspuns, este : în care grupă referitor la elementul dat se găseşte numele căutat – mai sus sau mai jos. Căutarea începe de la elementul central al listei şi fiecare răspuns reduce spaţiul de căutare în mediu de două ori. Se poate afirma că resursele utilizate se reduc în mod vizibil în cazul căutării în sistemul de fişiere NTFS după cum se vede clar reprezentat şi în figura de mai jos.

Fig. 2

2.2 Compresarea datelor

Fişerele NTFS au o caracteristică foarte importantă – „compresia”. În NTFS este incorporată funcţia de compresare al discurilor, pentru care anterior se utilizau Stacker sau DoubleSpace. Orice fişier sau catalog se poate păstra pe disc în mod compresat - acest proces este foarte transparent pentru aplicaţii. Compresarea fişierelor are o viteză foarte mare şi doar o caracteristică negativă – fragmentarea virtuală enormă a fişierelor compresate, dar care în realitate nu afectează nimic. Compresarea se face pe blocuri de 16 clustere şi utilizează aşa numitele „clustere virtuale” - o soluţie flexibilă, care permite efecte interesante – de exemplu, jumătate de fişier poate fi comprimată, iar cealaltă – nu. Acest lucru se întâmplă datorită faptului că păstrarea informaţiei despre compresarea anumitor fragmente este foarte asemănătoare cu fragmentarea obişnuită a fişierelor: de exemplu, înscrierea tipică pentru un fişier real, necomprimat:

Fig. 3

Se vede clar că fişierul compresat conţine clustere „virtuale”, în care în realitate nu este informaţie. Îndată ce sistemul vede aceste clustere, înţelege că datele din blocul precedent trebuiesc decomprimate, iar datele primite umplu clusterele virtuale – acesta şi este algoritmul.