по дисциплине«Операционные системы и оболочки

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Экономический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
______________________
«___»_____________2014 г.
ЛЕКЦИЯ №9 Файловая система NTFS
по дисциплине«Операционные системы и оболочки»
Тема №6
Файловая система ОС
для студентов специальности
230400.62–Информационные системы и технологии
ШИФР
наименование
Рассмотрено УМК
" " ___________ 2014 года
протокол N ______________
Ставрополь - 2014 г.
1
Учебные и воспитательные цели:
1. Дать систематизированные научные знания о файловых системах NTFS и
FAT
Время:_______________________________________________________________ 90 мин.
Учебно-материальное обеспечение:
1. Опорная лекция.
2. ГОС ВПО по направлению 230400.62 – Информационные системы и технологии.
3. Рабочая программа дисциплины «Операционные системы и оболочки».
4. Основная и дополнительная литература.
5. Методические указания по изучению дисциплины «Операционные системы и оболочки».
6. Комплект слайдов по Теме №6
Распределение времени
I. Вступительная часть
II. Учебные вопросы:
1. Структура NTFS
2. Сравнение файловых систем NTFS и FAT
3. RAID- массивы
II. Заключительная часть
2
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
Первый учебный вопрос - Структура NTFS
Файловаясистема NTFS:
 Спроектирована специально для Windows
 Поддержка транзакций
 Все данные хранятся в файлах
 Поддержка 64-битных указателей для структур данных
 Поддержка имен файлов до 255 символов (полный путь к файлу до
32767 символов) и кодировки Unicode
 Поддержка сжатия
 Поддержка шифрования (EFS)
 Устойчивость к отказам
 Поддержка нескольких потоков данных для одного файла
Логические и виртуальные номера кластеров NTFS
Файловая система NTFS работает с целым числом дисковых секторов как
с минимальным единичным блоком данных. Такой блок называется кластером.
Размер кластера определяется при форматировании тома. Разные тома могут
иметь различные размеры кластеров. Знакомым с UNIX, можно отметить, что
термин кластер в Windows аналогичен термину размер блока файловой
системы в UNIX. Файловая система вычисляет размер кластера, принимая во
внимание размер диска и тип используемой файловой системы. Кластер может
иметь размер в диапазоне 1-64 Кбайт.
К кластерам относится несколько важных параметров NTFS. Первый
параметр
называется логическим номером
кластера (logicalclusternumber—
LCN). Файловая система NTFS делит весь диск на кластеры и назначает
каждому кластеру номер, начиная с нуля. Этот номер и называется LCN.
Вторым
важным
параметром
является виртуальный
номер
кластера (virtualclusternumber — VCN), который указывает номер кластера
внутри определенного файла.
3
Виртуальный номер кластера позволяет вычислить местоположение
атрибута, например смещения данных внутри файла, а логический номер
кластера дает возможность вычислить смещение относительно тома или
раздела для определенного блока данных.
Максимальный размер раздела NTFS в данный момент ограничен лишь
размерами жестких дисков.
Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся
под так называемую MFT зону - пространство, в которое растет метафайл MFT.
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.
Физическая структура NTFS
Свободное место диска, 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. При этом не исключена ситуация, когда в этой зоне остались и
обычные файлы.
MFT и его структура
4
Файловая система NTFS представляет собой выдающееся достижение
структуризации: каждый элемент системы представляет собой файл - даже
служебная информация.
Самый главный файл на NTFS называется MFT, или MasterFileTable общая таблица файлов. Именно он размещается в MFT зоне и представляет
собой централизованный каталог всех остальных файлов диска, и себя самого.
MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и
каждая запись соответствует какому либо файлу (в общем смысле этого слова).
Первые
16
файлов
носят
служебный
характер
и
недоступны
операционной системе - они называются метафайлами, причем самый первый
метафайл - сам MFT. Эти первые 16 элементов MFT - единственная часть
диска, имеющая фиксированное положение. Остальной MFT-файл может
располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах диска восстановить его положение можно с помощью его самого, "зацепившись" за
самую основу - за первый элемент MFT.
Метафайлы
Файл
$Mft
Номер
записи
0
$MftMirr 1
$LogFile
2
$Volume 3
Описание
Главная файловая таблица
Зеркало MFT, содержащее копию первых 16 файлов MFT
Файл журнала (для восстановления после сбоев и
поддержания целостности файловой системы)
Описание тома, включая серийный номер тома, дату и
время создания, а также флаг тома
$AttrDef
4
Определение атрибута
. (точка)
5
Корневой каталог
5
$Bitmap
6
Битовая карта размещения кластеров
$Boot
7
Загрузочная запись диска
$BadClus 8
$Quota
$Secure
$UpCase
Список поврежденных кластеров
В Windows NT 4 определен как файл пользовательских
9
квот, однако никогда не использовался. В Windows 2000
переопределен как дескриптор безопасности.
10
Таблица верхнего регистра
Каталог, который содержит файлы $Objid, $Quota и
$Extend
11
$UsrJrnl. Используется в Windows 2000 и более поздних
версиях
---
12-23
Зарезервированы на будущее
Организацияглавнойфайловойтаблицы
6
Файлы и потоки
NTFS – это файл-объект, содержащий файл-объекты;
Файл-объект, как минимум, имееь запись в MFT. В этом месте хранится
вся информация о файле, за исключением собственно данных. Имя файла,
размер, положение на диске отдельных фрагментов, и т.д. Если для
информации не хватает одной записи MFT, то используются несколько, причем
не обязательно подряд.
• В NTFS поддерживается несколько потоков данных для одного файла.
Поток можно открыть с помощью функции Win32 API CreateFile, а имя потока
в виде :ИмяПотока может быть добавлено к имени файла, например
Filel:Stream25. Потоки поддерживают запись, чтение и независимую от других
открытых потоков блокировку.
Один из потоков и носит привычный нам смысл - данные файла.
Обратите внимание, что, хотя NTFS и поддерживает несколько потоков,
множеству утилит и программ об этом ничего не известно.
Атрибуты файлов в NTFS
В качестве атрибутов можно указать имя файла, список управления
доступом
файла
и
данные
файла.
Если данные атрибута имеют небольшой размер, они будут сохранены
непосредственно в записи MFT, Такие атрибуты называются резидентными.
Если данные слишком велики для хранения в MFT, сохраняется информация о
расположении этих данных (номера кластеров, в которых размещены
необходимые данные). Такие атрибуты называются нерезидентными.
7
Тип атрибута
Описание
StandardInformation
(стандартная
Включает бюджет связи и так далее
информация)
AttributeList
(список Перечисляет все другие атрибуты (только в больших
атрибутов)
файлах)
Атрибут, повторяющийся для длинных и для коротких
имен файлов Длинное имя файла может содержать до
255 символов Unicode Короткое имя — доступно для
Filename (имя файла)
MS-DOS, восемь плюс три символа, без учета
регистра Дополнительные имена, или жесткие связи
(hardlinks), используются POSIX и могут быть также
включены в качестве дополнительных атрибутов
имени файла
SecurityDescriptor
(дескриптор
безопасности)
Фиксирует информацию о том, кто может обращаться
к файлу, кто является его владельцем и так далее
Data (данные)
Содержит данные файла
IndexRoot (корень индексов)
Используется при работе с каталогами
IndexAllocation
(индексное
размещение)
VolumeInformation
тома)
(информация
Используется при работе с каталогами
Используется только в системном файле
тома и включает в частности версию и
имя тома
8
Предоставляет
Bitmap (битовый массив)
информацию
об
использовании записей в MFT или
каталоге
ExtendedAttributeInformation
(информация
атрибута)
расширенного
Используется
атрибуты)
серверами,
которые связаны с системами OS/2 Этот
тип атрибута не используется Windows
NT
Используется
ExtendedAttributes
файловыми
файловыми
серверами,
(расширенные которые связаны с системами OS/2 Этот
тип атрибута не используется Windows
NT
Каталоги
Каталог на NTFS представляет собой специфический файл, хранящий
ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных
на диске.
Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя
файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который уже
предоставляет полную информацию об элементе каталога. Внутренняя
структура каталога представляет собой бинарное дерево.
9
Журналирование
NTFS - отказоустойчивая система, которая вполне может привести себя в
корректное состояние при практически любых реальных сбоях. Любая
современная файловая система основана на таком понятии, как транзакция действие, совершаемое целиком и корректно или не совершаемое вообще. У
NTFS просто не бывает промежуточных (ошибочных или некорректных)
состояний - квант изменения данных не может быть поделен на до и после сбоя
- он либо совершен, либо отменен.
Пример 1: осуществляется запись данных на диск. В том месте, куда
выполняется записи данных физическое повреждение поверхности. Поведение
NTFS : транзакция записи откатывается целиком - система осознает, что запись
не произведена. Место помечается как сбойное, а данные записываются в
другое место - начинается новая транзакция.
Пример 2: отключение питания в момент записи файла. На какой фазе
остановилась запись, где есть данные, а где нет? Решение принимается на
основании журнала транзакций. В метафайле $LogFile система отмечает
намерение произвести запись. При перезагрузке этот файл изучается на
предмет наличия незавершенных транзакций, которые были прерваны аварией
и результат которых непредсказуем - все эти транзакции отменяются: место, в
которое осуществлялась запись, помечается снова как свободное, индексы и
10
элементы MFT приводятся в с состояние, в котором они были до сбоя, и
система в целом остается стабильна.
Журналирование - лишь средство существенно сократить число ошибок и
сбоев
системы.
Система
восстановления
NTFS
гарантирует
корректностьфайловой системы, а не данных.
Операции, которые журналируются системой - это операции со
структурами самой системы, то есть с файлами и каталогами: добавление
файлов, переименование, перенос, создание и удаление. Журналируются также
и операции дефрагментации - то есть перемещения фрагментов файлов.
Отложенная запись и контрольные точки журналирования
Отложенная запись - принцип кэширования, при котором данные,
предназначенные для записи на диск, некоторое время сохраняются в кэше и
лишь в свободное от других занятий время сохраняются физически.
Отложенная запись существенно повышает эффективность дисковых операций,
так как такое кэширование группирует множество операций в одну. Еще один
плюс отложенной записи - не мешать более нужным операциям чтения, и
осуществлять запись только тогда, когда система свободна и ей не требуется
доступ к диску для других нужд.
Проблема отложенной записи: происходит рассогласование времени
записи: какие-то служебные области могут быть обновлены, а какие-то
смежные по смыслу - еще нет, так как их обновление могло отложится еще на
пару секунд и не состоятся из-за сбоя.
При попытке начать журналируемую операцию в лог тут же записывается
намерение - например, стереть файл. Это случается без задержек - на этом этапе
отложенная запись не работает. Все остальные операции уже идут в
задержанном режиме - то есть они могут состояться частично (могут еще в
придачу и не в том порядке) или не состоятся вообще.
Единственная
задержанная
операция,
работа
которой
несколько
отличается от простой записи - запись в лог об удачном завершении
предыдущих
транзакций,
так
называемая контрольная
11
точка.
Через
определенные промежутки времени - обычно через каждые несколько секунд система в обязательном порядке сбрасывает абсолютно все задержанные
операции на диск.
После произведения этой операции в журнал записывается простейшая
запись - контрольная точка - которая говорит о том, что все предыдущие
операции выполнены корректно на всех уровнях - как на логическом, так и на
физическом.
Концепция дублирования информации
Пример 3: Журнал получил запись - "файл N стирается". Освобождается
место, занимаемое файлом, а затем удаляется информация из физических
структур MFT и каталога. Допустим, диск находится в активной работе, и на
освободившееся место тут же записывается другой файл. В этот момент
происходит
сбой.
Система,
загружаясь,
исследует
журнал
и
видит
незавершенную операцию "файл N стирается», контрольная точка после
которой отсутствует. Следующая фаза была бы "откат операции" - то есть
восстановление файла. Однако, место, физически занимаемое файлом,
содержит уже другие данные.
Для недопущения таких ситуаций система вынуждена применять
принцип "временно занятого места". Место, освобожденное каким-либо
объектом или записью о нем, не объявляется свободным до тех пор, пока
физически не завершились все операции с логическими структурами.
Разреженные файлы NTFS
Термин разреженный относится к файлам, содержащим данные, после
которых идет большая область без данных, за ней небольшой фрагмент данных
и т.д. Файловая система NTFS не выделяет дискового пространства для
12
хранения
пустых
областей
файлов.
Сжатые файлы NTFS
Файловая система NTFS поддерживает сжатие файлов, если файлы
размещены на томе с размером кластера менее 4 Кбайт. Данные сжимаются и
разархивируются "на лету" в тот момент, когда приложение вызывает функции
API для чтения и записи. Сжатие может быть отключено или включено для
всего
тома,
каталога
или
отдельного
файла.
Сжатые файлы хранятся в цепочках длиной по 16 кластеров каждая. Файловая
система
NTFS
берет
первые
16
кластеров
и
пытается
их
сжать.
При чтении файла NTFS должна определить, сжат ли он. Один из способов
сделать это — проверить конечный логический номер кластера файла.
Нулевоезначениеэтогопараметрауказываетнасжатостьфайла
Дополнительные функции NTFS
HardLinks.HardLink - это когда один и тот же файл имеет два имени
(несколько указателей файла-каталога или разных каталогов указывают на одну
13
и ту же MFT запись). Допустим, один и тот же файл имеет имена 1.txt и 2.txt:
если пользователь сотрет файл 1, останется файл 2. Если сотрет 2 - останется
файл 1, то есть оба имени, с момента создания, совершенно равноправны. Файл
физически стирается лишь тогда, когда будет удалено его последнее имя.
Symbolic Links (NT5) (аналогярлыка). Позволяет делать виртуальные
каталоги - ровно так же, как и виртуальные диски командой subst в DOSе.
Шифрованная файловая система (EFS). В шифрованной файловой
системе используется симметричная и асимметричная криптография.
Схемашифрования EFS
14
Фрагментация файлов в NTFS
Фрагменты данных могут находится в различных кластерах жесткого
диска. В результате при удалении файлов освобождающееся дисковое
пространство также становится фрагментированным. Чем выше степень
фрагментации жесткого диска, тем ниже производительность файловой
системы. Образно выражаясь, существуют 2 файла, необходимых для работы
определенной программы. Один находится в начале диска, другой, через пустое
пространство, в другом. ОС приходится обращаться к обеим этим файлам
15
одновременно, что существенно тормозит систему, тем более портит головку
жесткого
диска....
утверждалось, что NTFS не подвержена фрагментации файлов. Это
оказалось не совсем так, и утверждение сменили - NTFS препятствует
фрагментации. Оказалось, что и это не совсем так. То есть она, конечно,
препятствует, но толк от этого близок к нулю...
Сейчас уже понятно, что NTFS - система, которая как никакая другая
предрасположена к фрагментации, что бы ни утверждалось официально. Все
внутренние структуры построены таким образом, что фрагментация не мешает
быстро находить фрагменты данных.
Диск NTFS поделен на две зоны. В начала диска идет MFT зона - зона,
куда растет MFT, MasterFileTable. Зона занимает минимум 12% диска, и запись
данных в эту зону невозможна. Это сделано для того, чтобы MFT не
фрагментировался. Но когда весь остальной диск заполняется - зона
сокращается ровно в два раза. В результате если NTFS работает при диске,
заполненном на около 90% - фрагментация растет.
Попутное
следствие
-
диск,
заполненный
более
чем
на
88%,
дефрагментировать почти невозможно - даже API дефрагментации не может
перемещать данные в MFT зону.
Алгоритм действий при любой записи такой: берется какой-то
определенный объем диска и заполняется файлом до упора. Причем по очень
интересному
алгоритму:
сначала
заполняются
16
большие
дырки,
потом
маленькие. Т.е. типичное распределение фрагментов файла по размеру
нафрагментированной NTFS выглядит так (размеры фрагментов):
 16 - 16 - 16 - 16 - 16 - [скачек назад] - 15 - 15 - 15 - [назад] - 14 - 14 - 14 .... 1 - 1
- 1 -1 - 1...
 Так процесс идет до самых мелких дырок в 1 кластер, несмотря на то, что на
диске наверняка есть и гораздо более большие куски свободного места.
Средства дефрагментации
В NT существует стандартное API дефрагментации. Обладающее
интересным ограничением для перемещения блоков файлов: за один раз можно
перемещать не менее 16 кластеров (!), причем начинаться эти кластеры должны
с позиции, кратной 16 кластерам в файле. В общем, операция осуществляется
исключительно по 16 кластеров. Следствия:
 В дырку свободного места менее 16 кластеров нельзя ничего переместить
(кроме сжатых файлов, но это неинтересные в данный момент тонкости).
 Файл, будучи перемещенный в другое место, оставляет после себя (на новом
месте) "временно занятое место", дополняющее его по размеру до кратности
16 кластерам.
 При попытке как-то неправильно ("не кратно 16") переместить файл
результат часто непредсказуем. Что-то округляется, что-то просто не
перемещается… Тем не менее, всё место действия щедро рассыпается
"временно занятым местом".
Процесс стандартной дефрагментации состоит из следующих фаз:
 Вынимание файлов из MFT зоны. Не специально - просто обратно туда их
положить не представляется возможным.
 Дефрагментация
файлов.
Осложняется
перемещений.
17
ограничениями
кратности
 Дефрагментация MFT, файла подкачки (pagefile.sys) и каталогов. Возможна
через API только в Windows2000.
 Складывание файлов ближе к началу - так называемая дефрагментация
свободного места.
Поддержка программногоRaid
Журналирование
NTFS
не
гарантирует
пользовательской информации. Между тем,
от
сбоев
с
потерей
NT предлагает несколько
вариантов создания систем, где, в разумных условиях, гарантируется
абсолютно всё. Можно также использовать большее число дисков для
обеспечения не повышенной надежности, а, наоборот, повышенной скорости или того и другого одновременно.
Второй учебный вопрос - Сравнение файловых систем NTFS и FAT
1) Поиск данных файла (скорость доступа к произвольному фрагменту
файла). Этот параметр показывает, насколько сильно сама файловая система
страдает от фрагментации файлов.
Абсолютный лидер — FAT16, он никогда не заставит систему делать
лишние дисковые операции для данной цели. Затем идет NTFS — эта система
также не требует чтения лишней информации, по крайней мере, до того
момента,
пока
файл
имеет
разумное
число
фрагментов. <b.fat32<
b="">испытывает огромные трудности, вплоть до чтения лишних сотен
килобайт из области FAT, если файл разбросан разным областям диска. Если
файл фрагментирован, но лежит компактной кучей фрагментов — FAT32 всё
же не испытывает больших трудностей, так как физический доступ к
области FAT будет также компактен и буферизован.</b.fat32<>
2) Поиск свободного места. Данная операция производится в том случае,
если файл нужно создать с нуля или скопировать на диск. Поиск места под
18
физические данные файла зависит от того, как хранится информация о занятых
участках диска. Этот параметр показывает, насколько быстро система сможет
найти место для записи на диск новых данных, и какие операции ей придется
для этого проделать.
• NTFS имеет наиболее эффективную систему нахождения свободного
места. Стоит отметить, что действовать "в лоб" на FAT16 или FAT32 очень
медленно, поэтому для нахождения свободного места в этих системах
применяются различные методы оптимизации, в результате чего и там
достигается приемлемая скорость.
3) Работа с каталогами и файлами. Влияет на скорость осуществления
любых операций с файлом, в том числе — на скорость любой операции доступа
к файлу, особенно — в каталогах с большим числом файлов (тысячи).
Структура каталогов на NTFS теоретически гораздо эффективнее, но при
размере каталога в несколько сотен файлов это практически не имеет значения.
Для
малых
и
средних
каталогов NTFS имеет
на
практике
меньшее
быстродействие.
Преимущества каталогов NTFS становятся реальными и неоспоримыми
только в том случае, если в одно каталоге присутствуют тысячи файлов — в
этом случае быстродействие компенсирует фрагментацию самого каталога и
трудности с физическим обращением к данным (в первый раз — далее каталог
кэшируется). Напряженная работа с каталогами, содержащими порядка тысячи
и более файлов, проходит на NTFS буквально в несколько раз быстрее, а иногда
выигрыш в скорости по сравнению с FAT и FAT32 достигает десятков раз.
FAT — плюсы: Для эффективной работы требуется немного оперативной
памяти. Быстрая работа с малыми и средними каталогами. Диск совершает в
среднем меньшее количество движений головок (в сравнении с NTFS).
Эффективная работа на медленных дисках.
FAT — минусы: Катастрофическая потеря быстродействия с увеличением
фрагментации, особенно для больших дисков (только FAT32). Сложности с
19
произвольным доступом к большим файлам. Очень медленная работа с
каталогами, содержащими большое количество файлов.
NTFS — плюсы: Фрагментация файлов не имеет практически никаких
последствий для самой файловой системы. Сложность структуры каталогов и
число файлов в одном каталоге также не чинит особых препятствий
быстродействию. Быстрый доступ к произвольному фрагменту файла. Очень
быстрый доступ к маленьким файлам.
NTFS — минусы: Существенные требования к памяти системы (от 64
Мбайт). Медленные диски и контроллеры без BusMastering сильно снижают
быстродействие NTFS. Работа с каталогами средних размеров затруднена тем,
что они почти всегда фрагментированы. Диск, долго работающий в
заполненном на 80% — 90% состоянии, будет показывать крайне низкое
быстродействие.
FAT16
ОС
NTFS
Windows98, NT5
NT4, NT5
практически
практически
неограничен
неограничен
65 практически
не практически
DOS, Windows9X,
NT всех версий
Мах размер тома 2 Гбайт
Мах
FAT32
число примерно
20
не
файлов на томе
тысяч
с
ограничено
поддержкой
длинных имен 255
Имя файла
символов,
системный набор
символов
Возможные
ограничено
255
с
символов,
поддержкой любые символы
длинных имен 255 любых
символов, системный алфавитов
набор символов
тысяч
разных
начертаний)
Базовый набор
Базовый набор
Любые
Безопасность
нет
нет
Да
Сжатие
нет
нет
Да
средняя
плохая
полная
минимальная
улучшена
максимальна
атрибуты файла
Устойчивость к
сбоям
Экономичность
(65
полностью
высокое
малого
для аналогично FAT, но
числа на дисках большого система не очень
файлов, но быстро размера
Быстродействие
уменьшается
(десятки эффективна для
с гигабайт)
малых и простых
появлением
начинаются
большого
серьезные проблемы Гбайт)
количества файлов с
разделов (до 1
общей
организацией данных
Третий учебный вопрос - RAID - массивы
21
RAID
(Redundant
Array
of
избыточныймассивнедорогихдисков.
одновременном
использовании
Inexpensive
Технология,
нескольких
Disks)
-
заключающаяся
в
дисковых
устройств
для
обеспечения характеристик надежности или скорости, отсутствующих у
накопителей в отдельности.
Windows NT поддерживает на программном уровне три уровня RAID.
RAID 0
Параллельные
диски
Повышение производительности за счет дублирования дисков.
Быстродействие
Надежность
Теоретически:
Понижается
V4T(Raid)=V4T(Disk)*n
фатальный
V3n(Raid)=V3n(Disk)*n
одного
Реально:
вызовет
V4T(Raid)=V4T(Disk)*n*0.5..0.7 данных.
22
из
Объем
сбой
дисков
потерю
Равно
объемов
составляющих
массив дисков
сумме
RAID 1
Зеркальные
диски
Повышение надежности за счет дублирования информации
23
Быстродействие
Надежность
Объем
Теоретически:
V4T(Raid)=V4T(Disk)*n
Потеря данных возможна
V3n(Raid)=V3n(Disk)
лишь в случае отказа сразу
Реально:
V4T(Raid)=V4T(Disk)*n*0.5..0.7
всех дисков
Остается
неизменным
V3n(Raid)=V3n(Disk) *0.7..0.9
RAID 5
Параллельные диски с четностью
Быстродействие
Надежность
Объем
Теоретически:
V4T(Raid)=V4T(Disk)*(n-l)
V3n(Raid)=V3n(Disk)*(n-l)
Реально:
Потеря
V4T(Raid)=V4T(Disk)*(n-
выходе из строя двух дисков набора
l)*0.5..0.7
V3n(Raid)=V3n(Disk)
*1.2..1.4
24
данных
возможна
при V=V*(nl)
Сравнение RAID
RAID 0
RAID 1
Технология
Чередование
Зеркалирование
Кол-во жестких дисков
2, 4
2
3 и больше
100
50
66 для 3, 75 для 4
Нет
Высокая
Высокая
Нет
Очень быстрое
Быстрое
Хорошая
Очень хорошая
Хорошая
Нормальная
Хорошая
Очень хорошая
Доступное
рабочее
пространство, %
Стойкость
при
отказе
диска
Восстановление данных
Скорость
чтения
Скорость
записи
Скорость
чтения
случайного Очень
хорошая
случайной Очень
хорошая
линейного Очень
хорошая
25
RAID 5
Чередование,
четность
Скорость
линейной Очень
записи
Хорошая
хорошая
Хорошая
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое файловая система?
2. Объясните общие принципы устройства файловой системы FAT?
3. Перечислите основные возможности файловой системы NTFS
4. Что значит журналируемая файловая система?
5. Сравните RAID0 и RAID1
6. Что нужно для реализации RAID на ПК?
7. Виды контроллеров RAID?
Список литературы:
1. Сетевые операционные системы/ В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – СПб.: Питер,
2009. - 672 с.: ил.
2. Операционные системы: Учебник для вузов. 2-е изд. /А.В. Гордеев. – СПб.:
Питер, 2006. - 416 с.: ил.
Лекцию разработал
Доцент кафедры «Информационных систем»
к.т.н.,
Д. Резеньков
«___»__________________2014 г.
26