مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

انواع فايل سيستم هارد ديسك

سیستم فایل ابزاری است برای سازماندهی ، نگهداری و بازیابی دادها و همچنین مدیریت فضای سخت افزاری که داده ها بر روی آن قرار گرفته اند.به کمک فرمت های فایل سیستم ،می توان نحوه ی ذخیره ی داده ها در رسانه ذخیره سازی و تاثیرگذاری آنها بر ساختارفایل سیستم را تعریف کنیم. فایل سیستم داده ها را به بهترین نحو ممکن سازماندهی می کند و آنها را با ویژگیهای خاص سخت افزاریمان تطبیق می دهد .

بعضی از فایل سیستم ها مکانیزمی را برای کنترل دسترسی به داده ها ( و حتی metadata یا همون data of data ) ارائه می دهند .از فایل سیستم ها در دستگاههای ذخیره ی داده استفاده شده است مانند فلاپی دیسک ها ،درایورهای هارد دیسک ،دیسک نوری و فلاش مموری ها.فایل سیستم ها برای دسترسی به داده ها ،متدهای مختلفی را رائه میدهند.مثلا برای پروتکل های شبکه ،دسترسی به داده ها را بر روی یک file server فرهم می کنند و استفاده کننده ها به صورت کلاینت عمل می کنندویا می توانند به صورت مجازی باشند و تنها به عنوان روش دسترسی برای داده های مجازی مورد استفاده قرار گیرند.

در مورد مدیریت فضا (space management) در فایل سیستم ها می توان گفت که فایل سیستم داده ها را به بهترین نحو ممکن سازماندهی می کند و آنها را با ویژگیهای خاص سخت افزاریمان تطبیق می دهد . فضای موجود را به قسمت های کوچکی تبدیل می کند و معمولا واحد های موجود در سخت افزار را چند برابر می کند. بهتر است به طور کلی بگوییم فایل سیستم مسئولیت سازماندهی فایل ها و دایرکتوری ها را دارد و بررسی می کند که کدام قسمتها از رسانه ی ذخیره سازی شامل چه فایل هایی است ویا کدام قسمت ها استفاده نشده اند . تضمین اعتماد از دیگر مسئولیتهای فایل سیستم است.حال به معرفی انواع سیستم فایل ها در ویندوز می پردازیم.

انواع سیستم فایل ها در ویندوز عبارتند از :

(CD-ROM File System (CDFS

(Universal Disk Format (UDF

(File Allocation Table (FAT

(New Technology File System (NTFS

(Extended File Allocation Table (exFAT

Protogon

WinFS

(Resilient File System (ReFS

قبل از آنکه به بررسی انواع سیستم فایل ها بپردازیم استاندارد ISO 9660 را مورد بررسی قرار می دهیم. استاندارد ISO 9660 يك فرمت داده اي مي باشد كه در سال 1984 در سازمان استانداردهاي جهاني طراحي شد . اين پروتكلي پذيرفته شده براي نام فايلها و ساختار دايركتوريها مي باشد . نام فايلها به حروف بزرگ و ارقام صفر تا نه محدود هستند و غير از آنها هيچ چيز ديگري مجاز نيست . نام دايركتوري مي تواند حداكثر هشت كاراكتر ( بدون پسوند ) باشد و مي تواند فقط هشت دايركتوري فرعي عمق داشته باشد .استاندارد Joliet مکمل استاندارد ISO 9660 است.از آنجا که استاندارد ISO 9660 تقریبا ساده و دارای محدودیت هایی مانند حروف بزرگ و حداکثر طول 32 کاراکتری بود،Joliet استانداردی انعطاف پذیرتر با حداکثر طول 64 کاراکتر است.

1- (CD-ROM File System (CDFS

فایل سیستم CD-ROM یا CDFS( که درفایل WindowsSystem32DriversCdfs.sys پیاده سازی می شود) یک درایور فقط خواندنی است که از مجموعه ای از استاندارهای ISO 9660 و Joliet Dist Format پیروی می کند.اما با توجه به محدودیت های استاندارد ISO 9660 ،CDFS از استاندارد Joliet استفاده می کند.این سیستم فایل محدودیت هایی دارد:حداکثر سایز فایل هایش 4 GB و حداکثر 65535 دایرکتوری هایش است.این سیستم فایل از ساده ترین سیستم فایل هایی بود که در سال 1988 به عنوان استاندارد فقط خواندنی برای رسانه های CD-ROM تعریف شد.پس از آن کارخانه سازنده این سیستم فایل ،سیستم فایل های UDF به عنوان استاندارد برای رسانه های نوری پذیرفت.

2- (Universal Disk Format (UDF

UDF مجموعه ای از پیاده سازی استانداردهای شناخته شده ی ISOIEC 13346 و ECMA 167 که استانداردهای فایل سیستم ها در رابطه با رایت و کپی می باشد که یک فایل سیستم vendor-neutral (بدون وابستگی به سیستم عامل خاص ) برای ذخیره ی داده ها در رنج وسیعی از رسانه ها است. در واقع این استاندارد به طور گسترده ای به جای استاندارد ISO 9660 (که در بالا آن را معرفی کردیم) برای DVD ها و دیسک های نوری جدید (optical disk) به کار میروند. این فایل سیستم بسیار متناسب با روز رسانی به شیوه ی incremental ( افزایشی ) برای record و write مجدد دیسکهای نوری است. UDF توسط Optical Storage Technology Technology)OSTA ) ایجاد و نگهداری شد. درایور آن در ویندوز در فایل WindowsSystem32DriversUdfs.sys اجرا می شود.UDF تا ورژن 2.6 را support میکند،امکان خواندن و نوشتن را بر روی DVD—RAM ،CD-RRW و DVD+-R/RW زمانی که ورژن UDF ،2.50 و امکان فقط خواندن را وقتی که UDF ، ورژن 2.60 است را می دهد.

 

3- (File Allocation Table (FAT

FAT یا File Allocation Table که همه ی ما با نام آن کم و بیش آشناییم از دیگر فایل سیستم های اصلی ویندوز است که امکان بروز رسانی ورژن های قبلی ویندوز را برای مطابقت با دیگر سیستم عامل های در میان multiboot سیستم ها و به عنوان یک format برای درایو های فلش یا کارت های حافظه باشد را می دهد. بی شک همه ی ما نام های FAT 12,FAT 16 و FAT 32 را شنیده ایم ،هر کدام از این اعداد نشان دهنده ی تعداد بیتی است که آن نوع FAT برای شناسایی کلاستر ها بر روی دیسک استفاده می کند. فایل سیستم ویندوز در فایل WindowsSystem32DriversFastfat.sys پیاده سازی می شود.حال به بررسی انواع FAT ها می پردازیم.

FAT 12

معرفی انواع FAT ها را از FAT 12 آغاز می کنیم.کلاستر 12 بیتی FAT 12 ، تنها یک پارتیشن محدود را برای ذخیره حداکثر 212 یا 4,096 کلاستر نشان میدهد.( حال کلاستر چیست؟ به كوچكترين واحد تخصيص فايل روي ديسك كلاستر گويند. در واقع كمترين حجمي است كه سيستم ميتواند برروي ديسك به فايلها تخصيص دهد. هرچه حجم كلاستر كوچكتر باشد ميزان فضاي هرز هارد كمتر و سرعت خواندن فايلها هم بيشتر است ).ویندوز از کلاسترهای 512 بایتی تا 8 کیلو بایت استفاده می کند که این اندازه ی FAT 12 را تا 32MB محدود می کند.(البته همه ی سیستم فایل های FAT 12 کلاستر اول و 16 کلاستر آخر را رزرو میکند ،در نتیجه تعداد کلاسترهای قابل استفاده در FAT 12 کمتر از 4096 است.

FAT 16

با کلاستر های 16 بیتی،سایزی معادل 216 یا 65,536 کلاستر را می تواند آدرس دهی کند.رنج سایز کلاستر FATE 16 در ویندوز ، از 512 بایت تا 64 کیلو بایت است که ظرفیت آن را تا 4GB محدود می کند.سایز کلاسترها که ویندوز استفاده می کند به ظرفیت سیستم فایل بستگی دارد.اگر از فرمتی استفاده می کنیم (مثل FAT ) که ظرفیت آن کمتر از 16MB است با استفاده از دستور Format یا MMC (Microsoft Management Console) Disk Management) ویندوز متوجه می شود که FAT 32 را به جای FAT 16 استفاده کند.این از قابلیت های MMC است که در اختیار ویندوز قرار می دهد.FAT به قسمتهای مختلفی تقسیم شده است:جدول تخصیص فایل که نامها در فایل سیستم در این جدول است و برای هر کلاستر یک ورودی دارد. این جدول از جداول حیاتی در فایل سیستم است ، به همین دلیل FAT دو کپی از جدول را نگهداری میکند که اگر یکی از درایو های فایل سیستم یا مثلا یک برنامه مثل برنامه های بررسی صحت نتواند به آن جدول دسترسی پیدا کند (مثلا به دلیل bad disk sector ) فایل سیستم بتواند از نسخه ی دومی جدول اطلاعات را بخواند.FAT 16 یک فایل سیستم قدیمی است که در ویندوز NT 4.0 بسیار استفاده می شده است . قابلیت های بهینه ای را در ظرفیت های کمتر از 2 GB ارائه می داده است.

FAT 32

FAT 32 که با ویندوز 95 و ویندوز 98 معرفی شد.FAT 32 یک جدول تخصیص 32 بیتی دارد و کلاستر های کوچکتری نسبت به FAT 16 را برای تخصیص بهینه تر فضا، Support می کند.FAT 32 از کلاسترهای 32 بیتی استفاده می کند اما 4 بیت اول را رزرو می کند پس عملا FAT 32 کلاستر های 28 بیتی دارد. به دلیل اینکه اندازه های کلاسترهای FAT 32 می تواند به اندازه 32 KB باشد ، پس FAT 32 به صورت تئوری توانایی آدرس دهی تا 8 TB را دارد. تعداد کلاستر های FAT 32 با ظرفیت بالا، به FAT 32 اجازه ی مدیریت موثرتری را نسبت به FAT 16 می دهد:می تواند با کلاسترهای 512 بایتی تا 128 GB ،Volume را مدیریت کند.علاوه بر تعداد محدود کلاستر ها ،برتری های FAT 32 بیشتر از FAT 12 و FATE 16 است.به عنوان نمونه واقعیت اینکه دایرکتوری های ریشه FAT 32 در یک VOLUME از پیش تعریف شده ذخیره نشده اند ، یا دایرکتوری ریشه محدودیت بالایی در اندازه اش ندارد و همچنین FAT 32 برای بالا بردن قابلیت اطمینان،یک کپی دیگری از بوت سکتور ها را ذخیره می کند.یکی از محدودیت هایی که در آن FAT 32 با FAT 16 مشترکنداین است که حداکثر سایز فایل ها 4 GB است به دلیل اینکه دایرکتوری ها فایل ها را با سایز 32 بیت ذخیره می کنند.

4- (New Technology File System (NTFS

NTFS تکنولوژی جدید فایل سیستم ها که در WindowsSystem32DriversNtfs.sys file پیاده سازی می شود.NTFS از کلاسترهای 64 بیتی استفاده می کند و می تواند تا ظرفیت 16 exacluster را سازماندهی کند ، اگرچه ویندوز سایز NTFS را تا کلاسترهای 32 بیتی قابل آدرس دهی که کمتر از 256 TB است، محدود می کند . NTFS فایل هایی راکه سایزشان تا 16 exaByte است ،support می کند ،اما در عمل حداکثر سایز فایلها 16 TB است.NTFS شامل تعدادی از ویژگی های پیشرفته مانند امنیت فایل ها و دایرکتوری ها ، تبادل داده ها ،کپی دیسک ، فشرده سازی فایل ها ، ساپورت رمزنگاری است.یکی از خصوصیات خیلی مهم ، قابلیت recovery کردن است . اگر سیستم به طور غیر منتظره ای متوقف یا دچار مشکل شود ، در سیستم فایل FAT ، metadata ها در یک وضعیت نتجوری قرار می گرفتند و در نهایت به انبار داده های فایل ها و دایرکتوریهای خراب شده هدایت می شدند اما NTFS همان داده ها را به metadata تبدیل می کندتا ساختار فایل سیستم بتواند آنها را در یک وضعیت ثابتی بدون از دست رفتن ساختار دایرکتوری ها و فایل ها بازگردانی کند.اگرچه در نهایت اطلاعات فایل ها ممکن است از بین برود . به علاوه درایور NTFS در ویندوز قابلیت Self-healing را پیاده سازی می کند که مکانیزمی است که بسیاری از خطاهای کوچک را بدون اینکه نیاز به reboot شدن سیستم داشته باشیم و در حالی که ویدوز run است را برطرف می کند.

5- (Extended File Allocation Table (exFAT

ExFAT که به آن FAT 64 هم گفته می شود توسط شرکت مایکروسافت طراحی شده است و از نسخه ی قدیمی فایل سیستم های FAT بسیار پیشرفته تر است و به صورت ویژه ای برای فلش ها طراحی شده است. از هدف اصلی در exFAT ارائه ی قابلیت های پیشرفته ای که سیستم فایل NTFS در خواست کرده بود ،است ،اما بدون ساختار کلی metadata یا همان data of data. همانطور که از اسم FAT 64 پیداست ظرفیت فایل ها به اندازه ی 264 افزایش یافته است که این ظرفیت فایل ها را تا 16 exaByte بالا برده است که این تغییر با افزایش حداکثر سایز کلاسترها که اخیرا به صورت 32 MB پیاده سازی می شده است ،همخوانی دارد.همچنین exFAT ، bitmap ی اضافه می کند که کلاستر های خالی را پیدا میکند که این پیشرفت ، امکان حذف و تخصیص را در سیستم فایل بهبود می بخشد،در نهایت exFAT به بیش از 1000 فایل امکان می دهد که در دایرکتوری وجود داشته باشد که در نتیجه این قابلیت مقیاس پذیری (Scalability ) و پشتیانی از دیسکها با ظرفیت بالا را بهبود می بخشد. به علاوه exFAT ویژگی های به خصوص دیگری که قبلا تنها در NTFS پیاده می شد مثل در دسترس بودن ساپورت (ACL (Access Control List یا تعیین سطوح دسترسی.

6- Protogon

این سیستم فایل جدید که ابتدا به صورت آزمایشی (نسخه ی Alpha ) در Windows 7 و Windows 8 ارائه شد قبل از آنکه به صورت رسمی وارد بازار شود ، رسمیت خود را از دست داد ( قبل از ارائه ی نسخه ی Beta )

7- WinFS

WinFS که نامی است برای cancelled data storage and management system project based on relational databases که توسط شرکت مایکروسافت طراحی شده است و اولین بار در سال 2003 به عنوان زیر سیستم های ذخیره سازی پیشرفته (advanced storage subsystem ) برای سیستم عامل های شرکت مایکروسافت ارائه شده است.این سیستم عامل تاکید بر مدیریت داده های ساختار یافته ، نیمه ساختار یافته و همچنین ساختار نیافته طراحی شده است. WinFS شامل پایگاه داده ی رابطه ای (a relational database ) برای ذخیره ی اطلاعات با هر type می باشد که در آن از الگوهای جالبی برای بهتر شناخته شدن type اطلاعات استفاده شده است.از اینرو data های منفرد می تواند در پایگاه داده ای رابطه ای به یکدیگر مرتبط شوند که این توسط سیستمی که بر مبنای خصوصیات ویژه ای است ، مشخص می شود .به دلیل اینکه data ها در مدل ها به خوبی تعریف شده اند ، هر application می تواند از دیتاها و روابط بین آنها به خوبی استفاده کند و داده های مرتبط با هم، به خوبی داده های دوباره به دست آمده بعد از اجرای هر برنامه ، سازماندهی می شوند.به دلیل اینکه سیستم ساختار و مفهوم اطلاعات را می داند ، می تواند query های پیچیده ای را که جستجوی بین داده های را امکانپذیر می کند . همچنین داده های مختلفی را با استخراج روابط بین آنها متراکم سازی می کند.

8- (Resilient File System (ReFS

نسخه ی بعدی ویندوز از شرکت مایکروسافت که همان Windows 8 است ، فایل سیستم جدید و مهندسی شده ای را به نام ReFS معرفی خواهد کرد که در جهت بهبود فایل سیستم ها حرکت می کند.این سیستم فایل بر پایه ی NTFS ساخته شده است از اینرو موقعی که این سیستم فایل برای نسل جدید تکنولوژی های ذخیره سازی مهندسی و طراحی می شد،سازگاری زیادی با NTFS داشت.در ویندوز 8 ، ReFS تنها به عنوان قسمتی از ویندوز سرور 8 معرفی خواهد شد.

 

انواع پارتيشن بندي هارد ديسك

اگر بخواهید دیسک را با استفاده Disk Managment ویندوز پارتیشن کنید حالت های مختلفی برای یک پارتیشن و دیسک وجود دارد .

این حالات مختلف را در ادامه برایتان توضیح می دهم:

انواع دیسک : دیسک ممکن است Basic یا Dynamic باشد

انواع پارتیشن

۱ – در دیسک های Basic

> Primary Partition

> Extended Partition

> Logical Drive

2 – در دیسک های Dynamic

> Simple volume

> Spanned volume

> Striped volume (RAID-0)

> Mirrored volume (RAID-1)

> RAID-5 volume

 

تفاوت دیسکها

Basic

دیسک ساده ای که می تواند در خود تا ۴ پارتیشن Primary یا Extended نگه دارد

اگر سیستم عامل بخواهد بر روی این دیسک نصب نصب شود در دیسک باید دارای یک پارتیشن Primary باشد

این پارتیشن Primary فعال یا Active است

Dynamic

دیسک های پویا که امکانات بیشتری برای پارتیشن ها قرار داده همچنین در این دیسک ها بجای کلمه Partition از volume یا حجم استفاده می شود

این دیسک برای پارتیشن بندی پویا و یا قرار دادن اطلاعات بر روی بیش از یک دیسک استفاده می شود (سیستم های RAID )

 

تفاوت پارتیشن ها

هر دیسک حداکثر می تواند چهار پارتیشن Primary داشته باشد

هر پارتیشن Primary یک درایو مانند C میتواند باشد

اما اگر بخواهیم بر روی یک دیسک بیش از چهار پارتیشن قرار دهیم باید آنها را در پارتیشن Extended قرار دهیم

میتوانیم بجای پارتیشن Primary آنها را از نوع Extended تعریف کنیم

پارتیشن Extended می تواند در درون خود یک یا چند پارتیشن قرار دهد که به هر از این پارتیشن ها یک پارتیشن Logical گفته می شود (پارتیشن منطقی) .

به این صورت می توان در یک دیسک بیش از ۴ پارتیشن داشته باشیم

بعنوان مثال یک هارد را اگر بخواهیم بصورات زیر پارتیشن بندی کنیم

C = 15GB

D = 20GB

E = 10GB

F = 15GB

G = 10GB

در اینصورت تعداد پارتیشن ها ۵ تا هستند بنابراین باید تعدادی از آنها را بصورت Logical بر روی پارتیشن Extended قرار دهیم

مثلا یک پارتیشن Primary برای درایو C با سایز ۱۵ GB

و یک پارتیشن Extended با حجم ۴۵GB برای نگه داری ۴ پارتیشن Logical به نام های D E F G

همچنین این دیسک را به صورت زیر پارتیشن بندی کرد

سه پارتیشن Primary برای درایو C D E

یک پارتیشن Extended برای نگه داری دو پارتیشن Logical به نام های F G

نکته : مجموع تعداد پارتیشن های Primary و Extended در یک دیسک Basic حداکثر ۴ عدد است

پارتیشن Active :

در هر دیسک یک پارتیشن Active می تواند باشد که سیستم عامل کامپیوتر بر روی این پارتیشن قرار داده می شود. این پارتیشن از نوع Primary است .

تفاوت Volume ها ( در دیسک dynamic )

simple volume

یک پارتیشن ساده در یسک پویا . این پارتیشن می تواند شامل یک ناحیه از دیسک باشد . همچنین اگر دیسک دارای فضای خالی باشد می توان آنرا براحتی به ادامه این پارتیشن اضافه کرد و فضای پارتیشن را گسترش داد

spanned volume

اگر یک Simple Partition را با فضای خالی دیسک دیگری گسترش دهیم در این صورت یک پارتیشن بر روی دو دیسک خواهد بود به این پارتیشن Spanned گفته می شود

این یک برتری دیسک پویا نسبت به دیسک Basic است . فرض کنید شما یک پارتیشن ۶۰ گیگابایتی احتیاج دارید اما دو هارد ۴۰ گیگابایتی دارید. اگر این دو دیسک پویا باشند براحتی می توان ۴۰ گیگابایت از یک دیسک را با ۲۰ گیگابایت از دیسک دیگر بصورت یک پارتیشن Spanned با حجم ۶۰ گیگابایت درست کرد که این امکان در یک دیسک Basic وجود ندارد .

striped volume

پارتیشنی که فضای آن بر روی دو یا چند دیسک پخش شده و وقتی داده ای بر روی این دیسک قرار می دهید داده بصورت یکنواخت بر روی چند دیسک پخش می سود که باعث بالا رفتن سرعت ذخیره و بازیابی اطلاعات می شود به این سیستم همچنین RAID – 0 میگویند

mirrored volume

در این حالت پارتیشن بر روی دو دیسک قرار می گیرد به این صورت اگر داده ای را بر روی دیسک قرار دهید همزمان یک کپی از داده بر روی دیسک دوم قرار داده می شود . در اینصورت اگر یکی از دیسک ها خراب شود براحتی می توان اطلاعات را از دیسک دوم برداشت . به این سیستم RAID – 1 می گویند

RAID-5 volume

در این حالت داده ها بر روی سه یا تعداد بیشتر تقسیم و نوشته می شوند همچنین یک قسمت داده برای بازسازی اطلاعات در صورت خراب شدن در دیسک ها قرار میگیرد

در دیسک های پویا system volume وجود دارد که اطلاعات سیستم و فایل های توضیح سخت افزار که مورد نیاز برای اجرا سیستم عامل است را در خود دارد و Boot Volume که برای راه اندازی سیستم عامل است و سیستم عامل بر روی آن نصب می شود

نحوه ی تبدیل یک دیسک Basic به Dynamic

برای اینکاه وارد مسیر زیر شوید

Control Panel > Administrator Tools > Computer Management

پس از باز شدن پنجره از سمت چپ Disk Managment را انتخاب کنید

بر روی دیسک (بعنوان مثال Disk 0) کلیک راست کرده گزینه Convert To Dynamic Disk… را انتخاب کرده دتا پنجره باز می شود که در آن دیسک مورد نظر تیک خورده گزینه Ok و Convert را انتخاب کرده تا دیسک به Dynamic تبدیل شود

در این حالت رنگ پارتیشن ها از آبی (پارتیشن Primary یا Logical ) به رنگ قهوه ای که معرف پارتیشن Simple است تبدیل می شود .

 

 http://daneshjooqom.4kia.ir/