NTFS

Från Wikipedia, den fria encyklopedin
Hoppa till navigation Hoppa till sökning
NTFS
tillverkare Microsoft
Fullständiga namn Nytt teknikfilsystem
Initial release Juli 1993 ( Windows NT 3.1 )
Partitionsidentifierare 0x07 ( MBR )
EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7 ( GPT )
Tekniskt genomförande
Kataloger B + träd
Filer Bitmapp / omfattningar
Defekt blocklista Bitmapp / omfattningar
Maximala värden
Storlek på en fil 16 TiB i den nuvarande implementeringen (16 EiB på grund av konceptet) = ca 17,1 TB eller 18,0 EB
Antal filer 4 294 967 295 (2 32 -1)
Längd på filnamnet 255 tecken
Filsystemets storlek 256 TiB i den nuvarande implementeringen (16 EiB på grund av konceptet)
Tillåtna tecken i filnamnet alla tecken utom '\ 0' (NUL) och '/' , Windows förbjuder också följande tecken \: *? "<> |
egenskaper
Datum för en fil Skapande, modifiering, modifiering enligt POSIX , senaste åtkomst
Datumintervall 1 januari 1601 till 28 maj 60056
Tidsstämpelupplösning 100 ns [1]
Gafflar stöder
Filattribut skrivskyddad , dold, systemfil, arkiv
Filrättighetshantering ACL
Genomskinlig kompression på filnivå, LZ77 (från Windows NT 3.51 )
Transparent kryptering på filnivå
DESX (från Windows 2000 ),
Triple DES (från Windows XP ),
AES (från Windows XP Service Pack 1, Windows Server 2003 )
Stöder operativsystem inföding:
Windows NT -baserade operativsystem ( Windows NT 3.1 till Windows 10 )
andra operativsystem:
via tredjepartsdrivrutiner ( Linux , MS-DOS , Windows 9x , macOS ),
Begränsningar: se information nedan

NTFS är ett eget filsystem från Microsoft för alla operativsystem i Windows NT -serien (från 1993). Förkortningen står för New Technology File System .

Jämfört med FAT -filsystemet som används upp till Windows 9x -serien erbjuder NTFS bland annat riktat åtkomstskydd på filnivå och större datasäkerhet genom journalföring . En annan fördel med NTFS är att filstorleken inte är begränsad till 4 GiB som med FAT. NTFS är dock inte lika utbredd för datautbyte som FAT eller dess moderna variant exFAT , som inte längre har några av begränsningarna, till exempel 4 GiB -gränsen för filstorlek - så stora filer krävs till exempel när du skapar DVD -bilder . Förutom NTFS använder Microsoft också ReFS -filsystemet för vissa ändamål i sina produkter.

berättelse

När utvecklingen av Windows NT, senare Microsoft Windows NT 3.1, började var det ännu inte klart vilket filsystem det framtida operativsystemet skulle använda. Vid denna tidpunkt fanns FAT16- filsystemet, som används av MS-DOS , och HPFS , OS / 2- filsystemet. FAT -filsystemet var redan utbrett vid denna tidpunkt, men enligt David Cutlers uppfattning uppfyllde både FAT och det mer avancerade HPFS inte de tillförlitlighetskrav som han ville att ett filsystem skulle vara.[2] Enligt hans åsikt bör det nya filsystemet kunna återställa skadade filer automatiskt. Dessutom hade båda filsystemen begränsningar för den maximala filstorleken och antalet, och det var att vänta att det nya operativsystemet skulle hantera större datamängder i framtiden. [3] Utvecklingen av ett tredje filsystem hotade dock att äventyra operativsystemets schema.[2]

Specifikationsfasen för det nya filsystemet började. Under FAT16 var filnamnen begränsade till 8,3 -formatet. Dessa namn var ofta kryptiska och svåra att komma ihåg eftersom de tvingades vara korta. HPFS stödde filnamn på upp till 255 tecken, men äldre DOS- eller Windows -program kunde inte se sådana filer. NTFS var tänkt att lösa detta problem genom att automatiskt ge ett kort formulär till varje långt filnamn, så att äldre applikationer också kan redigera filen.[4]

Utvecklingen av det nya filsystemet var dock på skakig mark. April 1991 innebar nästan slutet på NTFS när flera utvecklare uttalade sig för att avsluta utvecklingen av detta filsystem på grund av brist på tid. Det var inte förrän Cutler, som var på semester vid den tiden, återvände och beordrade utvecklingen att återuppta det arbetet.[5] I februari 1992 började testfasen för det nya filsystemet, [6] i oktober 1992 var filsystemet tillräckligt stabilt för implementering. [7]

Struktur - MFT

NTFS ärvde många av begreppen för HPFS -filsystemet från IBM , som användes i OS / 2 -operativsystemet som ursprungligen utvecklades med Microsoft, men går långt utöver det i vissa avseenden.

Till skillnad från Inode- baserade filsystem, som används av Unix (koncept: allt är en fil), med NTFS lagras all information om filer i en fil (koncept: allt finns i en fil), huvudfiltabellen eller MFT för kort sparat. Denna fil innehåller posterna, vilka block tillhör vilken fil, åtkomsträttigheter och attribut. Egenskaperna (attributen) för en fil under NTFS inkluderar filstorlek, datum för filskapande, datum för senaste ändring, release, filtyp och även det faktiska filinnehållet.

Mycket små filer och kataloger sparas direkt i MFT. Större filer sparas sedan som ett attribut i en datakörning. Det finns fyra stadier av filtillväxt. [Åttonde]

När hårddisken formateras reserveras ett fast utrymme för MFT som inte kan upptas av andra filer. När detta område är helt fyllt med information börjar filsystemet använda ledigt utrymme på databäraren, vilket kan leda till fragmentering av MFT. Som standard är ett område på 12,5% av partitionsstorleken reserverat för MFT.

När metadata sparas sparas en journal , vilket innebär att en planerad åtgärd skrivs till journal först. Först då utförs den faktiska skrivåtkomsten till data, och slutligen uppdateras journalen. Om en skrivåtkomst inte avslutas helt, till exempel på grund av en krasch, behöver filsystemet bara ångra ändringarna i journalen och är sedan tillbaka i ett konsekvent tillstånd.

NTFS -versioner

Följande lista återspeglar kartläggningen mellan NTFS- och Windows -versionerna:

Versionskompatibilitet

  • Den enda uppåtriktade kompatibiliteten finns för version 3.0 till 3.1, eftersom databärarformaten är identiska. Detta innebär att även Windows NT 4.0 fortfarande kan komma åt Windows XP -partitioner, med undantag för USN -journal som krävs för Windows -domänkontrollanter i ett dubbelstartsscenario på samma dator. [10] Windows NT 3.1 kan uppdateras med hjälp av uppdaterade systemfiler från Windows NT 3.5 (NTFS 1.0 till version 1.1), för vilka Microsoft har publicerat officiella instruktioner. [9]
  • I princip är alla andra versioner av NTFS bakåtkompatibla med tidigare versioner (senare Windows -versioner har full åtkomst till äldre NTFS -versioner), men de är inte uppåtkompatibla med senare versioner utan en uppdaterad drivrutin.

Skillnader jämfört med FAT -filsystemet

Från NTFS 1.X

Skillnaderna jämfört med FAT är:

  • effektiv användning av minne för partitioner över 400 MiB
  • Metadata journalföring : filsystemstrukturerna är alltid i ett konsekvent tillstånd
  • Långa filnamn: Till skillnad från FAT16 kan filnamnen också vara ursprungliga (utan VFAT ) upp till 255 tecken långa och bestå av nästan alla Unicode -tecken. NTFS är skiftlägeskänsligt; Även om detta inte stöds av Win32- program, kan POSIX- program också hantera filer som endast är skiftlägeskänsliga. [11]
  • en maximal längd på hela sökvägsnamnet på 32 767 tecken (även om Windows upp till version Windows 10 Build 14352 begränsar användbar längd till 260 tecken)
  • flexibel rättighetshantering genom användning av åtkomstkontrollistor
  • maximal filstorlek på teoretiskt 16 exbibytes (EiB)
  • Snabb och effektiv lagring av små filer direkt i MFT (från Windows NT 3.51 används 4096- byte- kluster som standard)
  • Lagring av alternativa dataströmmar
  • Genomskinlig komprimering av filer (även om den utvecklades från början implementeras den bara i Windows NT version 3.51 och högre och stöds endast för okrypterade filer och klusterstorlekar på upp till 4 KiB ).

Från NTFS 2.X

  • Datakryptering (endast på filnivå)

Från NTFS 3.X

  • Genomskinlig filkryptering med EFS (inte i Windows XP Home Edition och endast för okomprimerad data)
  • Kvoter för att begränsa det användbara hårddiskutrymmet för enskilda användare,
  • Analyspunkter (engelsk reparspunkt ) för att länka åtgärder / funktioner till filer eller kataloger,
  • Hårda länkar : Varje fil kan refereras med upp till 1023 filnamn (en fil, många namn),
  • För filer med mycket tomt innehåll sparas endast delar av faktiskt skrivna filer när de markeras som en gles fil .
  • Ökad defragmenteringshastighet. [12]

Återställ poäng

Återstående punkter är ett flexibelt tillägg för filsystemet genom att länka filsystemposter med funktioner. Dessa kan användas på olika sätt - till exempel hanteras med fsutil - och utökas i framtida versioner. En filsystemdrivrutin som inte är medveten om en viss typ av reparationspunkt kommer inte att köra den. Vid åtkomst till en analyspunkt utvärderas de funktionsspecifika analysdata dynamiskt av motsvarande funktion (därav "analys"). Detta innebär att en sådan analys också kan misslyckas och tillgång till data från analyspunkten är inte möjlig (möjligen på grund av nuvarande, tillfälliga omständigheter).

Följande funktioner stöds för närvarande av NTFS:

Förbättringar sedan Windows Vista

Transaktionell NTFS (TxF)

Med introduktionen av Windows Vista utökades NTFS -filsystemet till att omfatta begreppet atomoperationer (transaktioner). Denna transaktionsbaserade NTFS (engelska transaktions-NTFS ; kortfattat TxF) gör att applikationer kan utföra filoperationer atomiskt. Ändringar av filsystemet utförs endast om hela transaktionen har genomförts framgångsrikt. En transaktion kan innefatta en enda operation eller en sekvens av filoperationer (till exempel skapande, radering eller byte av en eller flera filer eller kataloger).

Transaktions -NTFS implementerades på grundval av Kernel Transaction Manager [13] (KTM), som också introducerades med Windows Vista, vilket möjliggör transaktioner på kärnnivå . Det utökar journalfunktionen som redan finns i tidigare NTFS -versioner, som är begränsad till integriteten i filsystemets struktur, med följande alternativ:

  • Atomoperationer på enskilda filer:
Ett exempel på detta är att en fil sparas av ett program: om ett program eller en dator kraschar tidigare under skrivprocessen skrevs endast en del av data under tidigare NTFS -versioner, vilket kan leda till en ofullständig fil. Detta var särskilt problematiskt om en tidigare filversion skulle bytas ut eller skrivas över - dataförlust var resultatet.
  • Atomoperationer som involverar flera filer:
Om ett program måste göra ändringar i flera filer samtidigt kan alla nödvändiga filoperationer kombineras i en transaktion och datakonsekvens kan undvikas vid ett fel.
  • Atomoperationer över datorgränser:
Att utföra samma operationer på flera datorer är en vanlig administrativ uppgift; till exempel i ett företags datanätverk. Transaktions -NTFS interagerar med Distributed Transaction Coordinator (DTC) och säkerställer att ändringar kan utföras framgångsrikt på alla deltagande datorer som stöder Transaktions -NTFS (t.ex. central synkronisering av flera arbetsstationsdatorer).

Windows stöder transaktioner från Windows Vista eller Windows Server 2008 . Under tiden rekommenderar dock Microsoft användning av alternativ, API måste därför ses som utfasat och användningen bör avskräcks. [14]

Standardklusterstorlekar och begränsningar

Beroende på enhetens storlek tilldelas följande standardklusterstorlekar: [15]

operativ system NT 3.51 NT 4.0 allt från Windows 2000
Drivstorlek Klusterstorlek Sektorer Klusterstorlek Sektorer Klusterstorlek Sektorer
7 Mebibytes till 512 MiB 512 byte 1 4 096 byte 8: e 4 096 byte 8: e
512 Mebibytes till 1 GiB 1 024 byte 2 4 096 byte 8: e 4 096 byte 8: e
1 Gibibyte till 2 GiB 2 048 byte 4: e 4 096 byte 8: e 4 096 byte 8: e
2 gibibytes till 2 TiB 4 096 byte 8: e 4 096 byte 8: e 4 096 byte 8: e
2 tebibytes till 16 TiB stöds inte (MBR) stöds inte (MBR) 4 096 byte 8: e
16 tebibytes till 32 TiB stöds inte (MBR) stöds inte (MBR) 8 192 byte 16
32 tebibytes till 64 TiB stöds inte (MBR) stöds inte (MBR) 16 384 byte 32
64 tebibytes till 128 TiB stöds inte (MBR) stöds inte (MBR) 32 768 byte 64
128 tebibytes till 256 TiB stöds inte (MBR) stöds inte (MBR) 65 536 byte 128
mer än 256 tebibytes utan stöd utan stöd utan stöd

"Not supported (MBR)" = Master boot -posten stöder bara enheter upp till 2 Tebibyte, dessutom används GUID -partitionstabellen , som endast stöds från Windows 2000 och av datorer med Extensible Firmware Interface .

Filnamn
Filnamn är begränsade till 255 UTF-16 tecken. Vissa namn är reserverade och kan endast tilldelas i rotkatalogen på en enhet. Dessa är: $ MFT, $ MFTMirr, $ LogFile, $ Volume, $ AttrDef ,. (Period), $ Bitmap, $ Boot, $ BadClus, $ Secure, $ Upcase och $ Extend. [16] Sökvägar är begränsade till cirka 32 767 tecken (UTF-16), [17] med vissa API-funktioner, dock till endast 260 tecken. [18]
Långa och kompatibla korta filnamn
Om filer har tappat sina långa filnamn och stöter på filer med ett långt filnamn men samma 8,3 kortnamn, kan namnkollisioner uppstå, vilket inte syns direkt. Detta kan också inträffa efter att båda filerna tidigare fredligt samlevt i en annan katalog där LFN -filen hade ett annat kortnamn.
Maximala drivstorlekar
Teoretiskt sett är den maximala enhetsstorleken för NTFS 2 64 −1 -kluster. I praktiken är det dock begränsat av operativsystemet. Under Windows XP Professional är det 2 32 −1 -kluster, som till exempel vid användning av 64 KiB per kluster motsvarar en maximal enhetsstorlek på 256 TiB minus 64 KiB (med standardklusterstorleken på 4 KiB skulle max vara 16 TiB minus 4 KiB). Eftersom Master Boot Record (MBR) bara tillåter partitioner upp till 2 TiB (≈ 2,2 TB ) måste dynamiska volymer eller GPT -volymer användas för mer än 2 TiB. För att starta från en sådan volym krävs ett system med EFI och 64 bitar i Microsoft Windows. [19] [20]
Maximal filstorlek
Den maximala filstorleken under NTFS är teoretiskt 16 EiB (16 × 1024 6 = 2 64 byte) minus 1 KiB (18 446 744 073 709 550 592 byte). I praktiken dock begränsad av operativsystemet: under Windows XP 16 TiB (2 44 byte) minus 64 KiB. [20]
Filer per enhet
Teoretiskt 4 294 967 295 filer (2 32 −1), vilket motsvarar det maximala antalet kluster, men är föremål för ytterligare undantag och begränsningar. [20]

Support från andra operativsystem

Eftersom NTFS är ett eget filsystem kan åtkomst för andra operativsystem än Windows NT -serien endast vara möjlig i begränsad omfattning.

Åtkomst med DOS-baserade operativsystem

För DOS -baserade operativsystem, som också inkluderar Windows 9x -serien , finns det drivrutiner som NTFS4DOS som ger full åtkomst till NTFS -enheter.

Åtkomst med Unixoid -operativsystem

Linux stöder fullständig läs- och skrivåtkomst via NTFS-3G , läsåtkomst till krypterade filer och kan formatera databärare i NTFS. Det finns också en kerneldrivrutin. [21] macOS kan läsa NTFS -filsystem från version 10.3, men inte skriva dem. En dold skrivfunktion hittades i version 10.6 (Snow Leopard), men den har inte officiellt släppts. [22]

Under Linux, macOS och FreeBSD kan NTFS-3G- användarlägesdrivrutinen också användas för skrivåtkomst till NTFS-filsystem. Paragon tillhandahåller också en kommersiell förare.

Se även

litteratur

  • Harald Bögeholz: datainställare. Defragmenterare för NTFS. (c't 21/2005, s.178)

webb-länkar

Individuella bevis

  1. vectorsoft.de: Ny funktion FsiStamp (): tidsstämpel i filsystem , 13 mars 2012, öppnas den 29 januari 2021.
  2. a b G. Pascal Zachary: Showstopper! Det rasande loppet att skapa Windows NT och nästa generation hos Microsoft. E-Rights / E-Reads, New York 2009, ISBN 0-7592-8578-0 , s.   129   f .
  3. ^ Zachary, s. 133
  4. Zachary, s. 146 f.
  5. Zachary, s. 148-150
  6. ^ Zachary, s. 218
  7. ^ Zachary, s. 239
  8. blogs.technet.com: Jeff Hughes, The Four Stages of NTFS File Growth (2009)
  9. a b STOPP 7B när filsystem inte uppdateras för Windows NT 3.1. support.microsoft.com, öppnade 16 november 2015
  10. a b c Nya möjligheter och funktioner i filsystemet NTFS 3.1 - Microsofts hjälp- och supportsida ; Från och med 1 december 2007
  11. ^ Microsoft Knowledge Base - Filnamn är skiftlägeskänsliga på NTFS -volymer . Hämtad 15 mars 2013.
  12. Filsystem i jämförelse - FAT32 kontra NTFS. I: Allround-PC.com , åtkomst den 15 november 2013.
  13. Dokumentation om Kernel Transaction Manager (engelska)
  14. Alternativ till att använda Transaktions -NTFS. I: Microsoft.com. 5 december 2013, åtkomst den 13 januari 2014 (engelska): "Microsoft rekommenderar starkt att utvecklare undersöker att använda de diskuterade alternativen (eller i vissa fall undersöker andra alternativ) snarare än att anta en API -plattform som kanske inte är tillgänglig i framtida versioner av Windows. "
  15. Standardklusterstorlek för NTFS, FAT och exFAT. KB 140365 (Revision: 9.1). I: http://support.microsoft.com/kb/ . Microsoft, 12 juli 2013, öppnade 16 mars 2014 .
  16. ^ Hur NTFS fungerar
  17. MSDN: Namngivning av filer, sökvägar och namnområden
  18. MSDN: MAX_PATH
  19. www.rodsbooks.com/gdisk/booting.html: Rod Smith, uppstart från GPT (engelska)
  20. a b c Microsoft TechNet Arbeta med filsystem
  21. ntfsprogs 2.0.0 release notes
  22. Alvares, Milind: Snow Leopards dolda NTFS läs- / skrivstöd . 2 oktober 2009. Arkiverad från originalet den 30 mars 2015. Hämtad 30 juli 2015.