Σύστημα αρχείων (Filesystem)

Σύστημα αρχείων (Filesystem)

File Systems – Αρχεία Συστήματος

Η μορφή του συστήματος αρχείων (file system) ορίζεται από τις απαιτήσεις του λειτουργικού συστήματος που θέλετε να χρησιμοποιήσετε. Είναι η λειτουργία που ορίζει πως θα αποθηκεύονται και πως ανακτώνται τα αρχεία σε έναν αποθηκευτικό μέσο. Χωρίζει τα δεδομένα σε κομμάτια και τα ονοματίζει έτσι ώστε να ξεχωρίζουν και να αναγνωρίζονται εύκολα. Στην περίπτωση που δεν υπήρχε το σύστημα αρχείων (File system) τα αρχεία θα ήταν στοιβαγμένα μέσα στον δίσκο χωρίς τακτοποίηση, με αποτέλεσμα να μην ξεχωρίζουν που αρχίζει και που τελειώνει κάθε ένα από αυτά.

Αρχιτεκτονική Αρχείων συστημάτων

Ένα αρχείο συστήματος αποτελείται από δύο ή τρία στρώματα. Μερικές φορές τα στρώματα διαχωρίζονται και μερικές φορές συνδυάζονται.

Το λογικό σύστημα αρχείων είναι υπεύθυνο για την αλληλεπίδραση με την εφαρμογή του χρήστη. Αυτό το επίπεδο παρέχει πρόσβαση σε αρχεία, λειτουργίες καταλόγων, ασφάλεια και προστασία

Το δεύτερο στρώμα είναι το εικονικό σύστημα αρχείων. Είναι αυτό που επιτρέπει την υποστήριξη πολλαπλών ταυτόχρονων φυσικών συστημάτων αρχείων.

Τελευταίο στρώμα είναι το φυσικό σύστημα αρχείων. Αυτό το στρώμα ασχολείται με τη φυσική λειτουργία της συσκευής αποθήκευσης (π.χ. δίσκο). Επεξεργάζεται φυσικά μπλοκ που διαβάζονται ή γράφονται. Διαχειρίζεται τη διαχείριση buffering και μνήμης και είναι υπεύθυνη για τη φυσική τοποθέτηση μπλοκ σε συγκεκριμένες θέσεις στο μέσο αποθήκευσης. Το φυσικό σύστημα αρχείων αλληλεπιδρά με τα προγράμματα οδήγησης συσκευών ή με το κανάλι για να οδηγήσει τη συσκευή αποθήκευσης

Είδη Αρχείων συστημάτων για σκληρούς δίσκους

  • Τα λειτουργικά συστήματα που μοιάζουν στο Unix δημιουργούν ένα εικονικό σύστημα αρχείων, το οποίο καθιστά όλα τα αρχεία σε όλες τις συσκευές αποθήκευσης να εμφανίζονται σε μια ενιαία ιεραρχία. Αυτό σημαίνει πως δημιουργεί έναν κεντρικό φάκελο και κάθε αρχείο που υπάρχει στο σύστημα βρίσκεται κάτω από αυτόν. Τα συστήματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιήσουν έναν δίσκο Ram ή έναν κοινόχρηστο πόρο δικτύου ως κεντρικό φάκελο.
  • Τα Windows χρησιμοποιούν πολλά συστήματα αρχείων, όπως τα: Fat (File Allocation Table), NTFS (New Technology File System), exFAT (extended File Allocation Table), Live File System και ReFS. Τα τελευταία δυο συστήματα αρχείων χρησιμοποιούνται στα Windows Server 2012, Windows Server 2016, Windows 8, Windows 8.1, and Windows 10.

Windows filesystem

Τα συστήματα αρχείων, όπως ανέφερα παραπάνω, κάνουν χρήση μιας συσκευής αποθήκευσης ώστε να τοποθετήσουν και να διαχειριστούν τα φυσικά αρχεία (Ψηφιακά αρχεία). Αυτός ο χώρος για να λειτουργήσει με Windows ανάλογα την έκδοση θα πρέπει να μορφοποιηθεί και να τοποθετηθεί το αντίστοιχο σύστημα αρχείων. Η εξέλιξη των συστημάτων αρχείων (από Fat σε ReFS) ήταν στην καλύτερη διαχείριση του χώρου του αποθηκευτικού μέσου.

Πιο συγκεκριμένα η έκδοση FAT16 σε ένα αποθηκευτικό χώρο έως 16MB έφτιαχνε τομείς (cluster) που χωρούσε 4,096bytes. Όσο μεγαλώνει το διαμέρισμα (partition) τόσο μεγαλώνει και ο τομέας (cluster) αποθήκευσης. Δείτε τον παρακάτω πίνακα:

  • Partition size: 0M to less than 16MB    – Cluster size:  4,096 bytes
  • Partition size: 16M through 128MB      – Cluster size:  2,048 bytes
  • Partition size: 128 through 256MB       – Cluster size:  4,096 bytes
  • Partition size: 256 through 512MB       – Cluster size:  8,192 bytes
  • Partition size: 512 through 1,024MB    – Cluster size:  16,384 bytes
  • Partition size: 1,024 through 2,048MB – Cluster size:  32,768 bytes

Ενώ η έκδοση FAT32 κάνει εντελώς διαφορετική διαχείριση του χώρου. Η χρήση μικρότερων τομέων (clusters) στα διαμερίσματα (partitions) ενός αποθηκευτικού μέσου έκανε εξοικονόμηση χώρου με αποτέλεσμα να μπορεί να διαχειρίζεται πολύ μεγαλύτερους αποθηκευτικούς χώρους. Έως 2TB χωρητικότητα.

  • Partition size: 0M to less than 260MB  – Cluster size:  512 bytes
  • Partition size: 260M through 8GB        – Cluster size:  4,096 bytes
  • Partition size: 8GB through 16GB        – Cluster size:  8,192 bytes
  • Partition size: 16GB through 32GB      – Cluster size:  16,384 bytes
  • Partition size: 32GB through 2TB        – Cluster size:  32,768 bytes

 

Μια βοηθητική εικόνα που μπορούμε να έχουμε στον νου μας

Σύστημα αρχείων (Filesystem)
Εικόνα 1 – Οργάνωση δίσκου

για την διαχείριση που κάνουν τα συστήματα αρχείων (Εικόνα 1), βλέπουμε τον τρόπο που οργανώνεται ένας δίσκος κατά την μορφοποίησή του.

(A) track
(B) geometrical sector
(C) track sector
(D) cluster

Το διαμέρισμα (partition) του δίσκου συνήθως είναι ένα, αυτό σημαίνει πως αν έχω ένα δίσκο 250Gb το διαμέρισμα είναι 250 GB. Αν θέλω να τον χωρίσω σε δύο διαμερίσματα ορίζω τον χώρο στο ένα και ότι μείνει είναι το άλλο διαμέρισμα. Π.χ. θέλω να έχω έναν χώρο 100GB σαν δεύτερο δίσκο, οπότε ορίζω έναν χώρο 100GB και τα 150GB θα είναι ο κύριος χώρος μου. Οι δύο αυτοί χώροι όταν θα μορφοποιηθούν θα έχουν ο καθένας μια εικόνα σαν την εικόνα 1.

 

Συνεχίζοντας με το σύστημα αρχείων NTFS θα δείτε πως η διαχείριση του χώρου γίνεται ακόμα καλύτερη αφού καταφέρνει σε μεγαλύτερους χώρους (partitions) να φτιάχνει μικρότερους τομείς (clusters) δίνοντας έτσι την δυνατότητα στις εφαρμογές να έχουν καλύτερες ταχύτητες εγγραφής και ανάκτησης των δεδομένων.

  • Partition size: 7 MB-16 MB           – Cluster size:  512 bytes
  • Partition size: 17 MB-32 MB         – Cluster size:  512 bytes
  • Partition size: 33 MB-64 MB         – Cluster size:  512 bytes
  • Partition size: 65 MB-128 MB       – Cluster size:  512 bytes
  • Partition size: 129 MB-256 MB      – Cluster size:  512 bytes
  • Partition size: 257 MB-512 MB      – Cluster size:  512 bytes
  • Partition size: 513 MB-1,024 MB   – Cluster size: 1,024 bytes
  • Partition size: 1,025 MB-2 GB       – Cluster size:  2,048 bytes
  • Partition size: 2 GB-4 GB              – Cluster size:  4,096 bytes
  • Partition size: 4 GB-8 GB              – Cluster size:  4,096 bytes
  • Partition size: 8 GB-16 GB            – Cluster size:  4,096 bytes
  • Partition size: 16 GB-32 GB          – Cluster size:  4,096 bytes
  • Partition size: 32 GB-2 ΤB             – Cluster size:  4,096 bytes

Συμπέρασμα : μικρό cluster σε ένα μεγάλο partition σημαίνει καλύτερη τακτοποίηση των αρχείων, πιο ακριβείς διευθυνσιοδότηση, συνεπώς καλύτερες ταχύτητες εγγραφής και ανάκτησης από και προς τον αποθηκευτικό χώρο.

Το πιο διαδεδομένο σύστημα αρχείων που χρησιμοποιείτε στην εποχή μας είναι το NTFS, σε συμβατούς υπολογιστές και laptop. Το σύστημα αυτό υποστηρίζεται από την έκδοση Windows XP έως και τα Windows 10.

Η εξαίρεση βρίσκεται στους servers όπου εκεί απαιτούνται πάντα μεγαλύτερες ταχύτητες λόγω του μεγάλου όγκου δεδομένων που διαχειρίζονται.

Διαδώστε τα νέα

Γράψτε ένα σχόλιο

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *