Файлові системи сімейства Windows.

Файлова система визначає принципи зберігання даних на фізичному носії. Наприклад, файлова система визначає, як повинні зберігатися дані файлу, яка інформація (наприклад, ім'я, дата створення тощо) про фото повинна зберігатися і яким чином. Формат зберігання даних визначає основні характеристики файлової системи.

При розгляді характеристик файлових систем важливим поняттям є поняття кластеру. Кластер - це мінімальний блок даних, що розміщують на носії. Файлова система використовує кластери для більш ефективного управління дисковим простором. Розмір кластера завжди крат розміром сектора диска. Потенційний недолік кластерів великого розміру - це менш ефективне використання дискового простору, оскільки дані одного файлу та каталогу завжди виділяється ціле число кластерів. Наприклад, якщо розмір кластера складає 32 Кб, то файл розміром 100 байт все одно займе на диску 32 Кб.

В даний час існує велика кількість файлових систем, які відрізняються один від одного цільовим використанням (наприклад, орієнтацією тільки на конкретний вид носіїв) і різними характеристиками. У Windows XP, також як і в Windows Server 2003, підтримуються наступні файлові системи:

FAT (File Allocation Table) - файлова система, розроблена для MS-DOS і є основною для Windows 3.x і 9x. Windows XP і Windows Server 2003 підтримують три різновиди FAT: FAT12, FAT16 і FAT32. Перші два забезпечують сумісність зі старими ОС Microsoft. Крім того, FAT12 використовується як формат зберігання даних на гнучких дисках. FAT 32 - модифікована версія FAT, що використовується в Windows 95 OSR2, Windows 98 і Windows Millennium.

NTFS (Windows NT file system) - файлова система, розроблена спеціально для Windows NT і успадкована Windows 2000, Windows XP, Windows 2003.

CDFS (Compact Disk File System) - файлова система компакт-дисків.

UDF (Universal Disk Format) - універсальний формат дисків, що використовується сучасними магнітооптичні накопичувачами і, перш за все, технологією DVD.

У кожної системи є свої корисні властивості, але можливості захисту та аудиту систем різні. На вибір файлової системи впливають наступні фактори: мета, для якої передбачається використовувати комп'ютер, апаратна платформа, кількість жорстких дисків і їх обсяг, вимоги до безпеки, що використовуються в системі програми.

Файлові системи FAT12 і FAT16.

Файлова система FAT (File Allocation Table) отримала своє ім'я у відповідності з назвою методу організації даних - таблиці розподілу файлів. FAT (або FAT16) спочатку була орієнтована на невеликі диски і прості структури каталогу. Потім її вдосконалили для забезпечення роботи з великими дисками і потужними персональними комп'ютерами.

Windows XP і Windows Server 2003 підтримують файлову систему FAT з трьох причин:

для можливості оновлення операційної системи з попередніх версій Windows;

для сумісності з іншими операційними системами при багатоваріантних завантаження;

як формат гнучких дисків.

У назву кожної версії FAT входить число, яке вказує розрядність, що застосовується для ідентифікації кластерів на диску. 12-розрядний ідентифікатор кластерів в FAT12 обмежує розмір дискового розділу 212 (4096) кластерами. У Windows використовуються кластери розміром від 512 байт до 8 Кб, так що розмір томи FAT12 обмежений 32 Мб. Тому Windows використовує FAT12 як формат 5,25 - і 3,5-дюймових дискет, здатні зберігати до 1,44 Мб даних.

FAT16 - за рахунок 16-розрядних ідентифікаторів кластерів - може адресувати до 216 (65 536) кластерів. У Windows розмір кластеру FAT16 варіюється від 512 байт до 64 Кб, тому розмір томи FАТ16 обмежений 4 Гб. Розмір кластерів, які використовуються Windows, залежить від розміру томи.

Розміри кластерів в FAT16 за замовчуванням (в Windows)

Файлова система FAT не забезпечує функцій захисту даних і автоматичного відновлення. Тому вона використовується, тільки якщо альтернативною системою на комп'ютері є MS-DOS або Windows 95/98, а також для передачі даних на гнучких дисках. В іншому використовувати FAT не рекомендується.

Файлова система FAT32.

Модифікована версія FAT - FAT32 - дозволяє створювати розділи більші, ніж в FAT16, і застосовувати кластери меншого розміру, що призводить до більш ефективного використання дискового простору. FAT32 вперше з'явилася в Windows 95 OSR2. Вона також підтримується в Windows 98 і Windows Millennium.

FAT32 використовує 32-розрядні ідентифікатори кластерів, але при цьому резервує старші 4 біту, так що ефективний розмір идентификатора кластеру становить 28 біт. Оскільки максимальний розмір кластерів FAT32 дорівнює 32 Кб, теоретично FAT32 може працювати з 8-терабайтнимі томами. Однак реалізація FAT32 у Windows XP / Windows 2003 не дозволяє створювати тому, що перевищують 32 Гб, але ОС може задіяти існуючі томи FAT32 будь-якого розміру.

Крім більшого граничного числа кластерів перевагою FAT32 перед FAT12 і FAT16 є наступне:

місце зберігання кореневого каталогу FAT32 не обмежена визначеної областю томи, тому його розмір не обмежений;

для більшої надійності FAT32 зберігає другу копію завантажувального сектора.

Файлова система NTFS.

Файлова система NTFS - найбільш надійна система, спеціально розроблена для Windows NT та вдосконалена в більш пізніх версіях Windows.

NTFS використовує 64-розрядні індекси кластерів. Це дозволяє NTFS адресувати томи розміром до 1б екзабайт (1б мільярдів Гб). Однак Windows XP обмежує розміри томів NTFS до значень, при яких можлива адресація 32-розрядними кластерами, тобто до 128 Тб (з використанням кластерів по 64 Кб).

Одне з найважливіших властивостей NTFS - восстанавліваемость. При раптовому збої системи інформація про структуру папок і файлів на томі FAT може бути втрачена. NTFS протоколірует всі внесені зміни. Це дозволяє уникнути руйнування даних про структуру тома (Однак при цьому дані файлів у деяких випадках можуть бути втрачені). Завдяки можливості шифрувати файли та папки, і встановлювати заборону на доступ до них використання файлової системи NTFS підвищує безпеку комп'ютера.

NTFS підтримує ряд додаткових, в порівнянні з FAT можливостей. Основні з них перераховані нижче:

захист файлів і каталогів

стиснення файлів

підтримка багатопоточних файлів

відстеження зв'язків

дискові квоти

шифрування

точки повторної обробки

точки з'єднання

тіньові копії

Look #62

70)

По числу одночасно виконуваних завдань операційні системи можуть бути розділені на два класи:

однозадачні (наприклад, MS-DOS, MSX) і

багатозадачні (OC ЄС, OS/2, UNIX, Windows 95).

DOS є однозадачною операційною системою. Після запуску управління передається прикладній програмі, яка отримує в своє розпорядження всі ресурси комп'ютера і може здійснювати введення/висновок як функцій надаються операційною системою, так і функцій базової системи введення/висновку (BIOS), а також працювати з пристроями безпосередньо.

DOS має консольну систему введення/висновку і підтримує три стандартні потоки: stdin, stdout і stderr.

DOS — 16-бітова операційна система, що працює в реальному режимі, тому для розширення можливостей і подолання обмежень реального режиму були створені так звані розширювачі DOS. Вони запускають програми в захищеному 32-бітовому режимі і емулюють початкові сервіси операційної системи. Зазвичай вони підтримують стандарт DOS Protected Mode Interface (DPMI). Найвідоміший і широко використовуваний (у комп'ютерних іграх) розширювач — DOS/4GW.

Однозадачні ОС в основному виконують функцію надання користувачеві віртуальної машини, роблячи простішим і зручнішим процес взаємодії користувача з комп'ютером. Однозадачні ОС включають засоби управління периферійними пристроями, засобу управління файлами, засобу спілкування з користувачем.

71)

ОС, засновані на концепції мікроядра, у високому ступені задовольняють більшості вимог, пропонованих до сучасних ОС, володіючи переносимістю, розширюваністю, надійністю і створюючи гарні передумови для підтримки розподілених додатків. За ці переваги приходиться платити зниженням продуктивності, і це є основним недоліком мікроядерної архітектури.

ОС відносно легко повинна переноситися з процесора одного типу на процесор іншого типу і з апаратної платформи (яка включає поряд з типом процесора і спосіб організації всієї апаратури комп'ютера, інакше кажучи, архітектуру обчислювальної системи) одного типу на апаратну платформу іншого типу. Помітимо, що принцип переносимості дуже близький принципу сумісності, хоча це і не те саме

Розширюваність присутня в мікроядерній ОС у дуже високому ступені. У традиційних системах навіть при наявності багатошарової структури нелегко видалити один шар і поміняти його на іншій через множинність і розмитість інтерфейсів між шарами. Додавання нових функцій і зміна існуючих вимагає гарного знання ОС і великих витрат часу. У той же час обмежений набір чітко визначених інтерфейсів мікроядра відкриває шлях до упорядкованого росту й еволюції ОС. Додавання нової підсистеми вимагає розробки нового додатка, що ніяк не торкає цілісності мікроядра. Мікроядерна структура дозволяє не тільки додавати, але і скорочувати число компонентів ОС, що також буває дуже корисно. Наприклад, не всім користувачам потрібні засоби безпеки чи підтримки розподілених обчислень, а видалення їх із традиційного ядра найчастіше неможливо

Одним з аспектів сумісності є здатність ОС виконувати програми, написані для інших ОС чи для більш ранніх версій даної ОС, а також для іншої апаратної платформи.

Необхідно розділяти питання двійкової сумісності і сумісності на рівні вихідних текстів додатків. Двійкова сумісність досягається в тому випадку, коли можна взяти програму, що виконується, і запустити її на виконання на інший ОС. Для цього необхідні: сумісність на рівні команд процесора, сумісність на рівні системних викликів і навіть на рівні бібліотечних викликів, якщо вони є зв’язуваними.

Сумісність на рівні вихідних текстів вимагає наявності відповідного транслятора в складі системного ПЗ, а також сумісності на рівні бібліотек і системних викликів. При цьому необхідна перекомпіляція наявних вихідних текстів у новий виконуваний модуль.

Забезпечення безпеки при виконанні обчислень є бажаною властивістю для будь-якої багатокористувацької системи. Правила безпеки визначають такі властивості, як захист ресурсів одного користувача від інших і встановлення квот по ресурсах для запобігання захоплення одним користувачем усіх системних ресурсів (таких, як пам'ять).

Забезпечення захисту інформації від несанкціонованого доступу є обов'язковою функцією мережевих ОС. У багатьох сучасних ОС гарантується ступінь безпеки даних, що відповідає рівню С2 у системі стандартів США. Основи стандартів в області безпеки були закладені в документі «Критерії оцінки надійних комп'ютерних систем». Цей документ, виданий Національним центром комп'ютерної безпеки (NCSC — National Computer Security Centre) у США в 1983 році, часто називають Жовтогарячою книгою.

72)

Монолітні ОС є прямою протилежністю мікроядерним ОС. При цьому можна погодитися з тим, як трактується архітектура монолітних ОС. У монолітної ОС, незважаючи на її можливу сильну структуризацію, дуже важко видалити один з рівнів багаторівневої модульної структури. Додавання нових функцій і зміна існуючих для монолітних ОС вимагає дуже гарного знання всієї архітектури ОС і надзвичайно більших зусиль. Тому більше сучасний підхід до проектування ОС, що може бути умовно названий як «клієнт-серверна» технологія, дозволяє в більшій мері й з меншими трудозатратами: реалізувати перераховані вище принципи проектування ОС.

Модель клієнт-сервер припускає наявність програмного компонента, що є споживачем якого-небудь сервісу — клієнта, і програмного компонента, що служить постачальником цього сервісу — сервера. Взаємодія між клієнтом і сервером стандартизується, так що сервер може обслуговувати клієнтів, реалізованих різними способами й, може бути, різними розроблювачами. При цьому головною вимогою є використання однакового інтерфейсу. Ініціатором обміну звичайно є клієнт, що надсилає запит на обслуговування серверу, що перебуває в стані очікування запиту. Той самий програмний компонент може бути клієнтом стосовно одного виду послуг і сервером для іншого виду послуг. Модель клієнт-сервер є скоріше зручним концептуальним засобом ясного подання функцій того або іншого програмного елемента в якої-небудь ситуації, ніж технологією. Ця модель успішно застосовується не тільки при побудові ОС, але й на всіх рівнях ПЗ й має в деяких випадках більше вузький, специфічний зміст, зберігаючи, природно, при цьому всі свої загальні риси.

За підтримкою монолітних ОС виникає ряд проблем, пов'язаних з тим, що всі функції макроядра працюють у єдиному адресному просторі. По-перше, це небезпека виникнення конфлікту між різними частинами ядра; по-друге - складність підключення до ядра нових драйверів. Перевага мікроядерної архітектури перед монолітною полягає в тім, що кожний компонент системи являє собою самостійний процес, запуск або зупинка якого не відбивається на працездатності інших процесів.

ОС, засновані на концепції мікроядра, у високому ступені задовольняють більшості вимог, пропонованих до сучасних ОС, володіючи переносимістю, розширюваністю, надійністю і створюючи гарні передумови для підтримки розподілених додатків. За ці переваги приходиться платити зниженням продуктивності, і це є основним недоліком мікроядерної архітектури.

Високий ступінь переносимості обумовлений тим, що весь машинно-залежний код ізольований у мікроядрі, тому для переносу системи на новий процесор потрібно менше змін і усі вони логічно згруповані разом.