refs datotečni sustav za Windows 10. ReFS datotečni sustav iznutra

Microsoftov novi ReFS datotečni sustav u početku se pojavio na pokrenutim poslužiteljima Windows kontrola 2012. Tek kasnije je uključen u Windows 10, gdje se može koristiti samo kao dio značajke Storage Spaces (tehnologija virtualizacije prostora na disku) skupa diskova. U Windows poslužitelj 2016 Microsoft obećava značajno poboljšati rad s ReFS datotečnim sustavom, a prema glasinama u tisku, ReFS bi mogao zamijeniti zastarjeli NTFS datotečni sustav u nova verzija Windows 10, koji ponosno nosi naziv Windows 10 Pro (za napredna računala).

Ali što je zapravo ReFs, kako se razlikuje od trenutno korištenog NTFS datotečnog sustava i koje prednosti ima?

Što je ReFS

Ukratko, dizajniran je kao datotečni sustav otporan na greške. ReFS je novi datotečni sustav temeljen na kodu koji je u biti redizajn i poboljšanje NTFS datotečnog sustava. To uključuje poboljšanu pouzdanost pohrane informacija, stabilan rad u stresnim načinima rada, veličine datoteka, volumena, direktorija, broj datoteka u volumenima i direktorijima ograničen je samo veličinom 64-bitnog broja. Podsjetimo se da će uz ovu vrijednost maksimalna veličina datoteke biti 16 eksbibajta, a veličina volumena 1 yobibajt.

Trenutno ReFS nije zamjena za NTFS. Ima svoje prednosti i nedostatke. Ali nećete moći, recimo, formatirati disk i na njega instalirati novi. kopija sustava Windows pa kako bi to napravio na NTFS-u.

ReFS štiti vaše podatke

ReFS koristi kontrolne zbrojeve za metapodatke, a također može koristiti kontrolne zbrojeve za podatkovne datoteke. Svaki put kada čitate ili pišete datoteke, ReFS provjerava kontrolni zbroj kako bi osigurao da je točan. To znači da sam datotečni sustav ima alat koji može detektirati oštećene podatke u hodu.

ReFS je integriran sa značajkom Storage Spaces. Ako ste konfigurirali zrcaljenje s podrškom za ReFS, Windows će lako otkriti oštećenje datotečnog sustava i automatski ga popraviti kopiranjem zrcaljenih podataka na oštećeni disk. Ova funkcija Dostupno za Windows 10 i Windows 8.1.

Ako ReFS otkrije oštećene podatke, a ne postoji potrebna kopija podataka za vraćanje, datotečni sustav može odmah ukloniti oštećene podatke s diska. Ovo ne zahtijeva ponovno pokretanje sustava, za razliku od NTFS-a.

ReFS ne provjerava samo integritet datoteka tijekom pisanja i čitanja. Automatski skenira integritet podataka redovito provjeravajući sve datoteke na disku, identificirajući i ispravljajući oštećene podatke. U tom slučaju nema potrebe povremeno pokretati naredbu chkdsk za provjeru diska.

Novi datotečni sustav također je otporan na oštećenje podataka na druge načine. Na primjer, ažurirate metapodatke datoteke (recimo naziv datoteke). Datotečni sustav NTFS izravno mijenja metapodatke datoteke. Ako se u tom trenutku sustav sruši (nestanak struje), postoji velika vjerojatnost da će datoteka biti oštećena. Kada promijenite metapodatke, ReFS datotečni sustav stvara novu kopiju metapodataka. Datotečni sustav ne prepisuje stare metapodatke, već ih zapisuje novi blok. Time se eliminira mogućnost oštećenja datoteke. Ova strategija se zove “copy-on-write” (kopiraj na pisanje, označi na pisanje). Ova strategija je dostupna u drugim modernim datotečnim sustavima kao što su ZFS i BtrFS na Linuxu, kao i Appleov novi APFS datotečni sustav.

Ograničenja NTFS datotečnog sustava

ReFS je moderniji od NTFS-a i podržava puno veće količine podataka i duža imena datoteka. Dugoročno je to vrlo važno.

U datotečnom sustavu NTFS put do datoteke ograničen je na 255 znakova. U ReFS-u maksimalan iznos znakova već ima impresivnih 32.768 znakova. U sustavu Windows 10 trenutačno postoji opcija za onemogućavanje elementa znakova za NTFS. Na ReFS diskovima ovo je ograničenje onemogućeno prema zadanim postavkama.

ReFS ne podržava DOS 8.3 nazive datoteka. Na NTFS jedinicama imate pristup mapama “CProgram Files”, “CProgra`1”. Oni su potrebni za kompatibilnost sa starim softver. U ReFS-u nećete pronaći mape na koje smo navikli. Oni su izbrisani.

Teoretska najveća količina podataka koju podržava NTFS je 16 egzabajta, ReFS podržava do 262 144 egzabajta. Sada se ova brojka čini jednostavno ogromnom.

ReFS performanse

Programeri nisu postavili cilj stvoriti produktivniji datotečni sustav. Napravili su optimiziraniji sustav.

Na primjer, kada se koristi s nizom, ReFS podržava optimizaciju razine u stvarnom vremenu. Imate spremište koje se sastoji od dva diska. Prvi disk je odabran zbog velike brzine i brzog pristupa podacima. Drugi disk je odabran prema kriterijima pouzdanosti, pod dugotrajno skladištenje podaci. U pozadina ReFS će automatski premjestiti velike dijelove podataka na sporiji disk, čime se osigurava sigurna pohrana podataka.

U sustavu Windows Server 2016 programeri su dodali alat koji omogućuje povećanu produktivnost korištenjem određenih funkcija virtualni strojevi. Na primjer, ReFS podržava blok kopiranje, što ubrzava proces kopiranja virtualnog stroja i operacije spajanja kontrolnih točaka. Kako bi stvorio kopiju virtualnog stroja, ReFS stvara novu kopiju metapodataka na disku i daje vezu na kopirane podatke na disku. To je tako da s ReFS-om više datoteka može referencirati iste temeljne podatke na disku. Nakon što promijenite podatke nakon rada s virtualnim strojem, oni se zapisuju na disk na drugom mjestu, ali izvorni podaci virtualnog stroja ostaju na disku. Ovo značajno ubrzava proces stvaranja kopija i smanjuje opterećenje diska.

ReFS podržava "Sparse VDL" (ispražnjene datoteke). Rijetka datoteka je datoteka u kojoj je niz od nula bajtova zamijenjen informacijama o tom nizu (popis rupa). Rupe su određeni niz od nula bajtova unutar datoteke koji nisu bili zapisani na disk. Sama informacija o rupama pohranjena je u metapodacima datotečnog sustava.

Tehnologija podrške za ispražnjene datoteke omogućuje vam brzo pisanje nula u veliku datoteku. To značajno ubrzava proces stvaranja novog, prazna datoteka virtualan tvrdi disk fiksne veličine (VHD). Izrada takve datoteke u ReFS-u traje nekoliko sekundi, dok u NTFS-u takva operacija traje do 10 minuta.

Ipak, ReFS nije u mogućnosti u potpunosti zamijeniti NTFS

Sve što smo gore opisali zvuči dobro, ali nećete se moći prebaciti na ReFS s NTFS-a. Windows se ne može pokrenuti iz ReFS datotečnog sustava, potreban je NTFS.

ReFS-u nedostaju mnoge tehnologije dostupne u NTFS-u. Na primjer, kompresija i enkripcija datotečnog sustava, tvrde veze, prošireni atributi, deduplikacija podataka i diskovne kvote. Štoviše, za razliku od NTFS-a, ReFS podržava potpunu tehnologiju šifriranja podataka - BitLocker.

U sustavu Windows 10 nećete moći formatirati particiju diska s ReFS-om. Novi datotečni sustav dostupan je samo za sustave pohrane gdje je njegova glavna funkcija zaštita podataka od oštećenja. U sustavu Windows Server 2016 moći ćete formatirati particiju diska s ReFS-om. Moći ćete ga koristiti za pokretanje virtualnih strojeva. Ali nećete ga moći odabrati kao disk za pokretanje. Windows se pokreće samo iz datotečnog sustava NTFS.

Nije jasno kakva je Microsoftova budućnost za novi datotečni sustav. Možda će jednog dana u potpunosti zamijeniti NTFS Windows verzije. Ali na ovaj trenutak ReFS se može koristiti samo za određene zadatke.

Primjena ReFS-a

Gore je mnogo rečeno u prilog novom operativnom sustavu. Opisani su nedostaci i prednosti. Predlažem da zastanete i rezimirate. U koje svrhe se može, a možda i treba, koristiti ReFS.

U sustavu Windows 10, ReFS je primjenjiv samo u kombinaciji s komponentom Storage Spaces. Obavezno formatirajte svoj disk namijenjen za pohranu podataka u ReFS-u, a ne u NTFS-u. U ovom slučaju moći ćete u potpunosti cijeniti pouzdanost pohrane podataka.

U sustavu Windows Server možete formatirati particiju za ReFS koristeći standard Windows alat u konzoli za upravljanje diskovima. Preporuča se da ga formatirate za ReFS ako koristite virtualni poslužitelji. Ali zapamti to disk za pokretanje mora biti formatiran kao NTFS. Operativni sustavi Windows ne podržavaju pokretanje sustava iz ReFS datotečnog sustava.

Novi ReFS datotečni sustav i Windows 10| 2017-06-28 06:34:15 | Super korisnik | Sistemski softver | https://site/media/system/images/new.png | Novi datotečni sustav tvrtke Microsoft ReFS zamijenio je zastarjeli NTFS. Koje su prednosti ReFS-a i po čemu se razlikuje od NTFS-a | refs, refs ili ntfs, refs windows 10, refs datotečni sustav, novi datotečni sustavi, ntfs sustav, ntfs datotečni sustav

Nedavno je objavljena javna beta verzija Microsoft Windows 8 Poslužitelj s podrškom za najavljeni ReFS (Resilient File System) datotečni sustav, prethodno poznat kao “Protogon”. Ovaj datotečni sustav nudi se kao alternativa NTFS datotečnom sustavu koji se godinama dokazao u segmentu sustava za pohranu podataka temeljenih na Microsoftovim proizvodima, daljnjom migracijom na područje klijentskih sustava.

Svrha ovog članka je površan opis strukture datotečnog sustava, njegovih prednosti i nedostataka, kao i analiza njegove arhitekture sa stajališta očuvanja integriteta podataka i mogućnosti oporavka podataka u slučaju oštećenja ili brisanje od strane korisnika. Članak također otkriva studiju arhitektonskih značajki datotečnog sustava i njegove potencijalne izvedbe.

Windows Server 8 Beta

Opcija datotečnog sustava dostupna u ovoj verziji operativnog sustava podržava samo klastere podataka od 64 KB i klastere metapodataka od 16 KB. Još nije jasno hoće li postojati podrška za ReFS datotečne sustave s drugim veličinama klastera: trenutačno se parametar Veličina klastera pri stvaranju ReFS volumena zanemaruje i uvijek je postavljen na zadanu vrijednost. Prilikom formatiranja FS-a, jedina dostupna opcija za odabir veličine klastera je 64 KB. Također je jedini koji se spominje u blogovima programera.

Ova veličina klastera više je nego dovoljna za organiziranje datotečnih sustava bilo koje praktične veličine, ali u isto vrijeme dovodi do značajne redundancije u pohrani podataka.

Arhitektura datotečnog sustava

Unatoč čestom spominjanju sličnosti između ReFS-a i NTFS-a na visoka razina, govorimo samo o kompatibilnosti nekih struktura metapodataka, kao što su: “standardne informacije”, “ime datoteke”, kompatibilnost s vrijednostima nekih zastavica atributa itd. Implementacija ReFS struktura na disku bitno se razlikuje od drugih Microsoftovih datotečnih sustava.

Glavni strukturni elementi novog datotečnog sustava su B+ stabla. Svi elementi strukture datotečnog sustava predstavljeni su jednorazinskim (listama) ili višerazinskim B+ stablima, što vam omogućuje značajno skaliranje gotovo bilo kojeg elementa datotečnog sustava. Uz stvarno 64-bitno numeriranje svih elemenata sustava, ovo eliminira pojavu uskih grla tijekom daljnjeg skaliranja.

Osim korijenskog zapisa B+ stabla, svi ostali zapisi imaju veličinu cijelog bloka metapodataka (u u ovom slučaju- 16KB); posredni (adresni) čvorovi imaju malu ukupnu veličinu (oko 60 bajtova). Stoga je obično potreban mali broj razina stabla za opisivanje čak i vrlo velikih struktura, što ima prilično povoljan učinak na ukupnu izvedbu sustava.

Glavni strukturni element datotečnog sustava je "Imenik", predstavljen u obliku B+-stabla, čiji je ključ broj objekta mape. Za razliku od drugih sličnih datotečnih sustava, datoteka u ReFS-u nije zaseban ključni element "Imenika", već postoji samo kao unos u mapi koja je sadrži. Možda zbog ove arhitektonske značajke tvrde veze na ReFS nisu podržane.

“Listovi imenika” su tipkani zapisi. Postoje tri glavne vrste unosa za objekt mape: ručica direktorija, unos indeksa i ručka ugniježđenog objekta. Svi takvi zapisi pakirani su kao zasebno B+ stablo s ID-om mape; korijen ovog stabla je list B+-stabla "Imenika", koji vam omogućuje da spakirate gotovo bilo koji broj zapisa u mapu. Na donjoj razini u listovima B+ stabla mape primarno je unos deskriptora direktorija koji sadrži osnovne informacije o mapi (kao što su naziv, "standardne informacije", atribut naziva datoteke itd.). Strukture podataka imaju mnogo toga zajedničkog s onima usvojenim u NTFS-u, iako imaju brojne razlike, od kojih je glavna nepostojanje upisanog popisa imenovanih atributa.

Sljedeći u imeniku su takozvani unosi indeksa: kratke strukture koje sadrže podatke o elementima sadržanim u mapi. U usporedbi s NTFS-om, ovi su zapisi mnogo kraći, što smanjuje opterećenje diska metapodacima. Posljednji su unosi stavki imenika. Za mape, ti elementi sadrže naziv paketa, identifikator mape u "Imeniku" i strukturu "standardnih informacija". Za datoteke ne postoji identifikator, ali umjesto toga struktura sadrži sve osnovne podatke o datoteci, uključujući korijen B+ stabla fragmenata datoteke. Prema tome, datoteka se može sastojati od gotovo bilo kojeg broja fragmenata.

Na disku se datoteke nalaze u blokovima od 64 KB, iako su adresirane na isti način kao blokovi metapodataka (u klasterima od 16 KB). Rezidencija podataka datoteke nije podržana na ReFS-u, tako da će datoteka od 1 bajta na disku zauzeti cijeli blok od 64 KB, što dovodi do značajne redundancije pohrane na malim datotekama; s druge strane, pojednostavljuje upravljanje slobodan prostor i dodjeljivanje slobodnog prostora za nova datoteka provodi mnogo brže.

Veličina metapodataka praznog datotečnog sustava je oko 0,1% veličine samog datotečnog sustava (tj. oko 2 GB na volumenu od 2 TB). Neki ključni metapodaci su duplicirani radi bolje tolerancije grešaka.

Dokaz kvara

Nije bilo cilja testirati stabilnost postojeće ReFS implementacije. Sa stajališta arhitekture datotečnog sustava, ima sve potrebne alate za siguran oporavak datoteka čak i nakon ozbiljnog hardverskog kvara. Dijelovi struktura metapodataka sadrže vlastite identifikatore, što vam omogućuje provjeru vlasništva nad strukturama; veze metapodataka sadrže 64-bitne kontrolne zbrojeve blokova koji se referenciraju, što omogućuje procjenu integriteta bloka pročitanog iz veze.

Važno je napomenuti da se kontrolni zbrojevi korisničkih podataka (sadržaj datoteke) ne izračunavaju. S jedne strane, to onemogućuje mehanizam provjere integriteta u području podataka, s druge strane, ubrzava rad sustava zbog minimalnog broja promjena u području metapodataka.

Svaka promjena u strukturi metapodataka provodi se u dvije faze: prvo se stvara nova (promijenjena) kopija metapodataka u slobodnom prostoru na disku, zatim, ako je uspješna, operacija atomskog ažuriranja prenosi vezu sa stare (nepromijenjene) na novo (promijenjeno) područje metapodataka. Ova strategija (Copy-on-Write (CoW)) omogućuje vam da radite bez zapisivanja, automatski održavajući integritet podataka.

Potvrda takvih promjena na disku možda neće trajati dovoljno dugo, što će omogućiti da se nekoliko promjena stanja datotečnog sustava kombinira u jednu.

Ova se shema ne odnosi na korisničke podatke, tako da se sve promjene sadržaja datoteke zapisuju izravno u datoteku. Brisanje datoteke vrši se ponovnom izgradnjom strukture metapodataka (koristeći CoW), što štedi prethodna verzija blok metapodataka na disku. To je ono što oporavak čini. izbrisane datoteke moguće prije nego što ih prebrišu novi korisnički podaci.

Redundancija pohrane podataka

U ovom slučaju govorimo o potrošnji prostora na disku zbog sheme pohrane podataka. U svrhu testiranja, instalirani Windows Server je kopiran na ReFS particiju od 580 GB. Veličina metapodataka na praznom datotečnom sustavu bila je oko 0,73 GB.

Prilikom kopiranja instaliran Windows Poslužitelj po particiji s ReFS-om, redundantnost pohrane podataka datoteke povećala se s 0,1% na NTFS-u na gotovo 30% na ReFS-u. Istovremeno je dodano oko 10% redundancije zbog metapodataka. Kao rezultat toga, “korisnički podaci” veličine 11 GB (više od 70 tisuća datoteka) na NTFS-u, uzimajući u obzir metapodatke, zauzeli su 11,3 GB, dok su na ReFS-u isti podaci zauzeli 16,2 GB; to znači da je redundancija pohrane podataka na ReFS-u gotovo 50% za ovu vrstu podataka. S malim brojem velikih datoteka, ovaj se učinak prirodno ne opaža.

Brzina rada

Zbog činjenice da je riječ o Beti, mjerenja performansi FS-a nisu provedena. Sa stajališta FS arhitekture mogu se izvući neki zaključci. Prilikom kopiranja više od 70 tisuća datoteka u ReFS, ovo je stvorilo B+ stablo "Imenika" veličine 4 razine: "korijen", srednja razina 1, srednja razina 2, "lišće".

Stoga traženje atributa mape (pod pretpostavkom da je korijen stabla predmemoriran) zahtijeva 3 čitanja blokova od 16 KB. Za usporedbu, na NTFS-u ova će operacija zahtijevati jedno čitanje veličine 1-4 KB (pod pretpostavkom da je karta lokacije $MFT predmemorirana).

Pronalaženje atributa datoteke prema mapi i nazivu datoteke u mapi (mala mapa s nekoliko unosa) na ReFS-u zahtijevat će ista 3 čitanja. Na NTFS-u bit će potrebna 2 čitanja od po 1 KB ili 3-4 čitanja (ako je unos datoteke u nerezidentnom atributu "index"). U većim paketima, broj čitanja NTFS-a raste mnogo brže od broja čitanja koje zahtijeva ReFS.

Situacija je potpuno ista za sadržaj datoteka: gdje povećanje broja fragmenata datoteke na NTFS-u dovodi do nabrajanja dugih popisa raspoređenih po različitim $MFT fragmentima, na ReFS-u se to provodi učinkovitim pretraživanjem kroz B+ -drvo.

zaključke

Prerano je donositi konačne zaključke, ali iz trenutne implementacije datotečnog sustava vidi se potvrda početne usmjerenosti datotečnog sustava na poslužiteljski segment, a prije svega na virtualizacijske sustave, DBMS i poslužitelje za arhivsku pohranu podataka , gdje su brzina i pouzdanost rada od najveće važnosti. Glavni nedostatak datotečnog sustava, kao što je neučinkovito pakiranje podataka na disku, negira se na sustavima koji rade s velikim datotekama.

SysDev Laboratories će pratiti razvoj ovog datotečnog sustava i planira uključiti podršku za oporavak podataka iz ovog datotečnog sustava. Eksperimentalna ReFS podrška za beta verziju Microsoft Windows 8 Servera već je uspješno implementirana u proizvode UFS Explorer i dostupna je za zatvoreno beta testiranje među partnerima. Službeno izdanje alata za oporavak obrisanih datoteka iz ReFS-a, kao i oporavak podataka nakon oštećenja datotečnog sustava uslijed hardverskih kvarova, planirano je nešto ranije ili istovremeno s izdavanjem Microsoft Windows 8 Servera s podrškom za ReFS.

Verzija od 16.03.2012.
Na temelju materijala SisDev Laboratories

Ponovno tiskanje ili citiranje dopušteno je pod uvjetom da se zadrži pozivanje na izvornik.

Prvo u sustavu Windows Server, a sada iu sustavu Windows 10, pojavio se moderni datotečni sustav REFS (Resilient File System) u kojem možete formatirati tvrde diskove računala ili kreirati sustavna sredstva skladišni prostori.

Ovaj članak govori o REFS datotečnom sustavu, njegovim razlikama u odnosu na NTFS i mogućim primjenama za prosječnog kućnog korisnika.

Osim značajki koje se odnose na održavanje integriteta podataka na diskovima, REFS ima sljedeće glavne razlike od NTFS datotečnog sustava:

Obično bolja izvedba, posebno kada se koriste Storage Spaces.
Teoretska veličina volumena je 262144 egzabajta (u odnosu na 16 za NTFS).
Nema ograničenja putanje datoteke od 255 znakova (u REFS-u - 32768 znakova).
REFS ne podržava DOS nazive datoteka (tj. pristup mapi C:\Programske datoteke\ na putu C:\progra~1\ neće uspjeti). U NTFS-u ova je značajka zadržana radi kompatibilnosti sa starijim softverom.
REFS ne podržava kompresiju, dodatne atribute ili enkripciju pomoću datotečnog sustava (NTFS to ima, ali radi za REFS).

Trenutačno se ne može formatirati sistemski disk u REFS-u, funkcija je dostupna samo za nesistemske pogone (nije podržano za prijenosne pogone), kao i za prostore za pohranu, a možda samo potonja opcija može biti uistinu korisna za redoviti korisnik, koji je zabrinut za sigurnost podataka.

Imajte na umu da će nakon formatiranja diska u REFS datotečnom sustavu dio prostora na njemu odmah biti zauzet kontrolnim podacima: na primjer, za prazan disk od 10 GB to je oko 700 MB.

Moguće je da bi REFS u budućnosti mogao postati primarni datotečni sustav u Windowsima, ali to se trenutno nije dogodilo. Službene informacije o datotečnom sustavu na web stranici Microsofta:

Zašto pametni telefon ne može pokrenuti programe s memorijske kartice? Kako se ext4 bitno razlikuje od ext3? Zašto će flash disk trajati duže ako ga formatirate u NTFS umjesto FAT? Koji je glavni problem s F2FS? Odgovori leže u strukturnim značajkama datotečnih sustava. Razgovarat ćemo o njima.

Uvod

Datotečni sustavi definiraju kako se podaci pohranjuju. Oni određuju na koja će se ograničenja korisnik susresti, koliko će brzo biti operacije čitanja i pisanja i koliko dugo će pogon raditi bez kvarova. To se posebno odnosi na proračunske SSD-ove i njihovu mlađu braću - flash pogone. Poznavajući ove značajke, možete izvući maksimum iz bilo kojeg sustava i optimizirati njegovu upotrebu za određene zadatke.

Morate odabrati vrstu i parametre datotečnog sustava svaki put kada trebate učiniti nešto netrivijalno. Na primjer, želite ubrzati najčešće operacije s datotekama. Na razini datotečnog sustava to se može postići na različite načine: indeksiranje će osigurati brza pretraga, a prethodno rezerviranje besplatnih blokova olakšat će ponovno pisanje datoteka koje se često mijenjaju. Preliminarna optimizacija podataka u RAM memorijaće smanjiti broj potrebnih I/O operacija.

Takva svojstva modernih datotečnih sustava kao što su lijeno pisanje, deduplikacija i drugi napredni algoritmi pomažu produžiti razdoblje besprijekornog rada. Posebno su relevantni za jeftine SSD-ove s čipovima TLC memorija, flash pogoni i memorijske kartice.

Odvojene optimizacije postoje za diskovne nizove različite razine: Na primjer, datotečni sustav može podržati lagano zrcaljenje volumena, trenutačno snimanje ili dinamičko skaliranje bez isključivanja volumena.

Crna kutija

Korisnici općenito rade s datotečnim sustavom koji je zadano ponuđen od strane operativnog sustava. Rijetko stvaraju nove particije diska, a još rjeđe razmišljaju o svojim postavkama - jednostavno koriste preporučene parametre ili čak kupuju unaprijed formatirane medije.

Za ljubitelje Windowsa sve je jednostavno: NTFS na svim particijama diska i FAT32 (ili isti NTFS) na flash pogonima. Ako postoji NAS i koristi neki drugi datotečni sustav, onda za većinu ostaje izvan percepcije. Jednostavno se spajaju na njega preko mreže i preuzimaju datoteke, kao iz crne kutije.

Na mobilni gadgeti s Androidom ext4 se najčešće nalazi u Unutarnja memorija i FAT32 na microSD karticama. Yabloko uopće ne mari kakav im je datotečni sustav: HFS+, HFSX, APFS, WTFS... za njih postoje samo lijepe ikone mapa i datoteka koje su nacrtali najbolji dizajneri. Korisnici Linuxa imaju najbogatiji izbor, ali možete dodati podršku za ne-native datotečne sustave u Windows i macOS - više o tome kasnije.

Zajednički korijeni

Stvoreno je više od stotinu različitih datotečnih sustava, ali nešto više od desetak može se smatrati trenutnim. Iako su svi razvijeni za vlastite specifične primjene, mnogi su na kraju postali povezani na konceptualnoj razini. Slični su jer koriste istu vrstu strukture reprezentacije (meta)podataka - B-stabla (“bi-stabla”).

Kao i svaki hijerarhijski sustav, B-stablo počinje korijenskim zapisom, a zatim se grana prema dolje do lisnih elemenata - pojedinačnih zapisa datoteka i njihovih atributa ili "lišća". Glavna točka stvaranja takve logičke strukture bila je ubrzati pretragu objekata datotečnog sustava na velikim dinamičkim nizovima - kao tvrdi diskovi s kapacitetom od nekoliko terabajta ili još impresivnijim RAID nizovima.

B-stabla zahtijevaju mnogo manje pristupa disku nego druge vrste uravnoteženih stabala za izvođenje istih operacija. To se postiže zahvaljujući činjenici da su konačni objekti u B-stablima hijerarhijski smješteni na istoj visini, a brzina svih operacija je upravo proporcionalna visini stabla.

Kao i druga uravnotežena stabla, B-stabla imaju jednake duljine puta od korijena do bilo kojeg lista. Umjesto da rastu prema gore, granaju se više i šire: sve točke grananja u B-stablu pohranjuju mnoge reference na podređene objekte, što ih čini lakšim za pronalaženje u manje poziva. Veliki broj pokazivača smanjuje broj najdugotrajnijih diskovnih operacija - pozicioniranje glave prilikom čitanja proizvoljnih blokova.

Koncept B-stabala formuliran je sedamdesetih godina prošlog stoljeća i od tada je doživio razna poboljšanja. U ovom ili onom obliku implementiran je u NTFS, BFS, XFS, JFS, ReiserFS i mnoge DBMS-ove. Svi su oni srodni u smislu osnovnih principa organizacije podataka. Razlike se tiču detalja, često vrlo važnih. Povezani datotečni sustavi također imaju zajednički nedostatak: svi su stvoreni za rad posebno s diskovima čak i prije pojave SSD-ova.

Flash memorija kao motor napretka

Solid-state diskovi postupno zamjenjuju diskovne pogone, ali za sada su prisiljeni koristiti datotečne sustave koji su im strani, prenose se nasljeđem. Izgrađeni su na nizovima flash memorije, čija se načela rada razlikuju od onih diskovnih uređaja. Konkretno, flash memorija se mora izbrisati prije upisa, što je operacija koju NAND čipovi ne mogu izvesti na razini pojedinačne ćelije. Moguće je samo za velike blokove u cijelosti.

Ovo ograničenje je zbog činjenice da su u NAND memoriji sve ćelije kombinirane u blokove, od kojih svaki ima samo jednu zajedničku vezu s kontrolnom sabirnicom. Nećemo ulaziti u detalje organizacije stranice i opisivati kompletnu hijerarhiju. Važan je sam princip grupnih operacija sa ćelijama i činjenica da su veličine blokova flash memorije obično veće od blokova koji se adresiraju u bilo kojem datotečnom sustavu. Stoga se sve adrese i naredbe za pogone s NAND flashom moraju prevesti kroz sloj apstrakcije FTL (Flash Translation Layer).

Kompatibilnost s logikom diskovnih uređaja i podršku za naredbe njihovih izvornih sučelja osiguravaju kontroleri flash memorije. Tipično, FTL je implementiran u njihov firmware, ali se može (djelomično) implementirati na hostu - na primjer, Plextor piše upravljačke programe za svoje SSD-ove koji ubrzavaju pisanje.

Nemoguće je bez FTL-a, jer čak i zapisivanje jednog bita u određenu ćeliju pokreće cijeli niz operacija: kontroler pronalazi blok koji sadrži željenu ćeliju; blok se u potpunosti čita, zapisuje u predmemoriju ili u slobodno mjesto, zatim se potpuno briše, nakon čega se ponovno upisuje s potrebnim izmjenama.

Ovakav pristup podsjeća na vojnu svakodnevicu: da bi izdao zapovijed jednom vojniku, narednik napravi generalni postroj, prozove jadnika iz stroja i zapovjedi ostalima da se raziđu. U danas rijetkom sjećanju NOR-a, organizacija je bila specijalna: svaka ćelija bila je neovisno kontrolirana (svaki je tranzistor imao pojedinačni kontakt).

Zadaci kontrolera su sve veći, jer se sa svakom generacijom flash memorije tehnički proces njezine proizvodnje smanjuje kako bi se povećala gustoća i smanjio trošak pohrane podataka. Uz tehnološke standarde smanjuje se i procijenjeni radni vijek čipova.

Moduli s jednorazinskim SLC ćelijama imali su deklarirani resurs od 100 tisuća ciklusa ponovnog pisanja, pa čak i više. Mnogi od njih još uvijek rade u starim flash pogonima i CF karticama. Za MLC poslovne klase (eMLC) resurs je deklariran u rasponu od 10 do 20 tisuća, dok se za obični MLC potrošačke klase procjenjuje na 3-5 tisuća. Memoriju ove vrste aktivno istiskuje još jeftiniji TLC, čiji resurs jedva doseže tisuću ciklusa. Održavanje životnog vijeka flash memorije na prihvatljivoj razini zahtijeva softverske trikove, a novi datotečni sustavi postaju jedan od njih.

U početku su proizvođači pretpostavili da je datotečni sustav nevažan. Sam kontroler mora opsluživati kratkotrajni niz memorijskih ćelija bilo koje vrste, raspoređujući opterećenje između njih na optimalan način. Za upravljački program datotečnog sustava, on simulira obični disk, a sam izvodi optimizacije niske razine pri svakom pristupu. Međutim, u praksi, optimizacija različite uređaje varira od magičnih do fiktivnih.

U poslovnim SSD-ovima, ugrađeni kontroler je malo računalo. Ima veliki memorijski međuspremnik (pola gigabajta ili više) i podržava mnoge tehnike učinkovitosti podataka kako bi se izbjegli nepotrebni ciklusi ponovnog pisanja. Čip organizira sve blokove u predmemoriju, izvodi lijeno pisanje, izvodi on-the-fly deduplikaciju, rezervira neke blokove i briše druge u pozadini. Sva se ta čarolija događa potpuno neprimjetno od strane OS-a, programa i korisnika. S ovakvim SSD-om zapravo nije važno koji se datotečni sustav koristi. Interne optimizacije imaju puno veći utjecaj na produktivnost i resurse od vanjskih.

Proračunski SSD (a još više flash pogoni) opremljeni su mnogo manje pametnim kontrolerima. Predmemorija u njima je ograničena ili odsutna, a one napredne poslužiteljske tehnologije uopće se ne primjenjuju. Kontroleri u memorijskim karticama toliko su primitivni da se često tvrdi da uopće ne postoje. Stoga, za jeftine uređaje s flash memorijom, vanjske metode uravnoteženja opterećenja ostaju relevantne - prvenstveno korištenjem specijaliziranih datotečnih sustava.

Od JFFS do F2FS

Jedan od prvih pokušaja da se napiše datotečni sustav koji bi uvažavao principe organizacije flash memorije bio je JFFS - Journaling Flash File System. U početku je ovaj razvoj švedske tvrtke Axis Communications bio usmjeren na povećanje učinkovitosti memorije mrežni uređaji, koji je Axis proizvodio devedesetih. Prva verzija JFFS-a podržavala je samo NOR memoriju, ali već u drugoj verziji postala je prijateljica s NAND-om.

Trenutno JFFS2 ima ograničenu upotrebu. Još uvijek se uglavnom koristi u Linux distribucijama za ugrađene sustave. Može se naći u ruterima, IP kamerama, NAS-ovima i ostalim redovitim stvarima Interneta stvari. Općenito, gdje god je potrebna mala količina pouzdane memorije.

Daljnji pokušaj razvoja JFFS2 bio je LogFS, koji je pohranjivao inode zasebna datoteka. Autori ove ideje su Jorn Engel, zaposlenik njemačkog odjela IBM-a i Robert Mertens, nastavnik na Sveučilištu u Osnabrücku. Izvor LogFS je dostupan na GitHubu. Sudeći po činjenici da je posljednja promjena napravljena prije četiri godine, LogFS nije stekao popularnost.

Ali ti su pokušaji potaknuli nastanak drugog specijaliziranog datotečnog sustava - F2FS. Razvila ga je korporacija Samsung, koja čini značajan dio flash memorije proizvedene u svijetu. Samsung proizvodi NAND Flash čipove za vlastite uređaje i za druge tvrtke, a također razvija SSD-ove s potpuno novim sučeljima umjesto naslijeđenih diskovnih. Stvaranje specijaliziranog datotečnog sustava optimiziranog za flash memoriju bila je dugotrajna potreba sa Samsungove točke gledišta.

Prije četiri godine, 2012., Samsung je stvorio F2FS (Flash Friendly File System). Njezina ideja je bila dobra, ali je provedba ispala gruba. Ključni zadatak pri stvaranju F2FS-a bio je jednostavan: smanjiti broj operacija prepisivanja ćelija i rasporediti opterećenje na njih što je ravnomjernije moguće. To zahtijeva izvođenje operacija na više ćelija unutar istog bloka u isto vrijeme, umjesto da ih forsirate jednu po jednu. To znači da ono što je potrebno nije trenutačno ponovno pisanje postojećih blokova na prvi zahtjev OS-a, već predmemoriranje naredbi i podataka, dodavanje novih blokova u slobodni prostor i odgođeno brisanje ćelija.

Danas je podrška za F2FS već službeno implementirana u Linuxu (a time i u Androidu), ali u praksi još ne daje neke posebne prednosti. Glavna značajka ovog datotečnog sustava (lijeno prepisivanje) dovela je do preuranjenih zaključaka o njegovoj učinkovitosti. Stari trik predmemoriranja čak je prevario rane verzije mjerila, gdje je F2FS pokazao imaginarnu prednost ne za nekoliko posto (kao što se očekivalo) ili čak za nekoliko puta, već za redove veličine. F2FS upravljački program jednostavno je prijavio završetak operacije koju je kontroler upravo planirao učiniti. Međutim, ako je stvarni dobitak performansi za F2FS mali, tada će trošenje ćelija definitivno biti manje nego kada se koristi isti ext4. One optimizacije koje jeftini kontroler ne može napraviti bit će izvedene na razini samog datotečnog sustava.

Ekstenti i bitmape

Za sada se F2FS doživljava kao egzotičan za geekove. Čak i u vlastitom Samsung pametni telefoni ext4 i dalje vrijedi. Mnogi ga smatraju daljnjim razvojem ext3, ali to nije sasvim točno. Ovdje se više radi o revoluciji nego o probijanju granice od 2 TB po datoteci i jednostavnom povećanju drugih kvantitativnih pokazatelja.

Kad su računala bila velika, a datoteke male, adresiranje nije predstavljalo problem. Svakoj je datoteci dodijeljen određeni broj blokova, čije su adrese unesene u tablicu korespondencije. Ovako je funkcionirao datotečni sustav ext3, koji je u funkciji do danas. Ali u ext4 pojavila se bitno drugačija metoda adresiranja - ekstenti.

Ekstenti se mogu smatrati ekstenzijama inoda kao diskretnih skupova blokova koji se u potpunosti adresiraju kao kontinuirani nizovi. Jedan ekstent može sadržavati cijelu datoteku srednje veličine, ali za velike datoteke dovoljno je izdvojiti desetak ili dva ekstenta. Ovo je mnogo učinkovitije od adresiranja stotina tisuća malih blokova od četiri kilobajta.

Sam mehanizam snimanja također je promijenjen u ext4. Sada se blokovi distribuiraju odmah u jednom zahtjevu. I to ne unaprijed, nego neposredno prije zapisivanja podataka na disk. Lijena dodjela više blokova omogućuje vam da se riješite nepotrebnih operacija za koje je bio kriv ext3: u njemu su blokovi za novu datoteku dodijeljeni odmah, čak i ako je u potpunosti stala u predmemoriju i planirana je za brisanje kao privremena.

Dijeta s ograničenjem MASNOĆA

Osim uravnoteženih stabala i njihovih modifikacija, postoje i druge popularne logičke strukture. Postoje datotečni sustavi s bitno drugačijim tipom organizacije - na primjer, linearni. Vjerojatno često koristite barem jedan od njih.

Misterija

Pogodi zagonetku: u dvanaestoj se počela debljati, u šesnaestoj je bila glupa debela, a u trideset drugoj se udebljala i ostala prostakinja. Tko je ona?

Tako je, ovo je priča o FAT datotečnom sustavu. Zahtjevi kompatibilnosti pružili su joj lošu nasljednost. Na disketama je bio 12-bitni, na tvrdi diskovi- u početku je bio 16-bitni, ali je došao do naših dana kao 32-bitni. U svakoj sljedećoj verziji povećavao se broj adresabilnih blokova, ali se ništa nije promijenilo u svojoj biti.

Još uvijek popularan datotečni sustav FAT32 pojavio se prije dvadeset godina. Danas je još uvijek primitivan i ne podržava popise kontrole pristupa, diskovne kvote, kompresiju u pozadini ili drugo moderne tehnologije optimizacija obrade podataka.

Zašto je FAT32 potreban ovih dana? Sve je i dalje isključivo radi osiguranja kompatibilnosti. Proizvođači s pravom vjeruju da FAT32 particiju može čitati bilo koji OS. Zato ga stvaraju na vanjski tvrdi diskovi, USB Flash i memorijske kartice.

Kako osloboditi flash memoriju pametnog telefona

MicroSD(HC) kartice koje se koriste u pametnim telefonima standardno su formatirane u FAT32. To je glavna prepreka instaliranju aplikacija na njih i prijenosu podataka iz interne memorije. Da biste to prevladali, morate napraviti particiju na kartici s ext3 ili ext4. Svi atributi datoteke (uključujući vlasnika i prava pristupa) mogu se prenijeti na njega, tako da svaka aplikacija može raditi kao da je pokrenuta iz interne memorije.

Windows ne zna kako stvoriti više od jedne particije na flash pogonima, ali za to možete pokrenuti Linux (barem u virtualnom stroju) ili napredni uslužni program za rad s logičkim particioniranjem - na primjer, MiniTool Partition Wizard Free. Otkrivanjem dodatne primarne particije s ext3/ext4 na kartici, Link2SD aplikacija i slične ponudit će mnogo više opcija nego u slučaju jedne FAT32 particije.

Još jedan argument u korist odabira FAT32 često se navodi kao nedostatak vođenja dnevnika, što znači više brze operacije zapisuje i manje troše ćelije NAND Flash memorije. U praksi korištenje FAT32 dovodi do suprotnog i stvara mnoge druge probleme.

Flash pogoni i memorijske kartice brzo umiru zbog činjenice da svaka promjena u FAT32 uzrokuje prepisivanje istih sektora u kojima se nalaze dva lanca tablica datoteka. Spremio sam cijelu web stranicu i bila je prebrisana stotinu puta - sa svakim dodavanjem još jednog malog GIF-a na flash pogon. Jeste li pokrenuli prijenosni softver? Stvara privremene datoteke i neprestano ih mijenja tijekom rada. Stoga je puno bolje koristiti NTFS na flash pogonima s njegovom $MFT tablicom otpornom na greške. Male datoteke mogu se pohraniti izravno u glavnu tablicu datoteka, au nju se zapisuju ekstenzije i kopije različitim područjima brza memorija. Osim toga, NTFS indeksiranje čini pretraživanje bržim.

INFO

Za FAT32 i NTFS teorijska ograničenja na razini ugniježđivanja nisu specificirana, ali u praksi su ista: samo 7707 poddirektorija može biti kreirano u direktoriju prve razine. Oni koji se vole igrati matrjoški će to cijeniti.

Drugi problem s kojim se većina korisnika susreće je da je nemoguće napisati datoteku veću od 4 GB na FAT32 particiju. Razlog je taj što je u FAT32 veličina datoteke opisana s 32 bita u tablici dodjele datoteka, a 2^32 (minus jedan, da budemo precizni) je točno četiri giga. Ispada da se ni film u normalnoj kvaliteti ni DVD slika ne mogu zapisati na svježe kupljeni flash pogon.

Kopiranje velikih datoteka nije tako loše: kada to pokušate učiniti, pogreška je barem odmah vidljiva. U drugim situacijama FAT32 djeluje kao tempirana bomba. Na primjer, kopirali ste prijenosni softver na flash pogon i isprva ga koristite bez problema. Nakon dugo vremena, jedan od programa (primjerice, računovodstvo ili e-pošta), baza podataka postaje napuhana, i... jednostavno se prestane ažurirati. Datoteka se ne može prebrisati jer je dosegla ograničenje od 4 GB.

Manje očit problem je da se u FAT32 datum stvaranja datoteke ili direktorija može odrediti s točnošću od dvije sekunde. Ovo nije dovoljno za mnoge kriptografske aplikacije koje koriste vremenske oznake. Niska preciznost atributa datuma još je jedan razlog zašto se FAT32 ne smatra važećim datotečnim sustavom iz sigurnosne perspektive. Međutim, njegove slabosti također možete iskoristiti za vlastite potrebe. Na primjer, ako kopirate bilo koju datoteku s NTFS particije na FAT32 jedinicu, one će biti izbrisane od svih metapodataka, kao i od naslijeđenih i posebno postavljenih dopuštenja. FAT ih jednostavno ne podržava.

exFAT

Za razliku od FAT12/16/32, exFAT je razvijen posebno za USB Flash i velike (≥ 32 GB) memorijske kartice. Prošireni FAT uklanja gore spomenuti nedostatak FAT32 - prepisivanje istih sektora s bilo kojom promjenom. Kao 64-bitni sustav, nema praktički značajnih ograničenja u veličini jedne datoteke. Teoretski, može biti duga 2^64 bajta (16 EB), a kartice ove veličine neće se uskoro pojaviti.

Još jedna važna stvar exFAT razlika- podrška za liste kontrole pristupa (ACL). Ovo više nije ista glupost iz devedesetih, ali zatvorena priroda formata koči implementaciju exFAT-a. Podrška za ExFAT u potpunosti je i legalno implementirana samo u sustavima Windows (počevši od XP SP2) i OS X (počevši od 10.6.5). Na Linuxu i *BSD-u podržan je ili s ograničenjima ili nije sasvim legalno. Microsoft zahtijeva licenciranje za korištenje exFAT-a, au ovom području postoje mnoge pravne kontroverze.

Btrfs

Još jedan istaknuti predstavnik datotečnih sustava koji se temelje na B-stablima zove se Btrfs. Ovaj FS pojavio se 2007. i prvotno je stvoren u Oracleu s ciljem rada sa SSD-ovima i RAID-ovima. Na primjer, može se dinamički skalirati: kreiranje novih inodeova izravno na pokrenutom sustavu ili dijeljenje volumena u podvolumene bez dodjele slobodnog prostora za njih.

Mehanizam kopiranja pri pisanju implementiran u Btrfs i potpuna integracija s modulom jezgre mapera uređaja omogućuju vam snimanje gotovo trenutnih snimaka kroz virtualne blok uređaje. Prethodno sažimanje (zlib ili lzo) i deduplikacija ubrzavaju osnovne operacije dok također produljuju životni vijek flash memorije. To je posebno vidljivo pri radu s bazama podataka (postiže se kompresija 2-4 puta) i malim datotekama (zapisuju se u urednim velikim blokovima i mogu se pohraniti izravno u "lišće").

Btrfs također podržava način punog zapisivanja (podaci i metapodaci), provjeru volumena bez demontaže i mnoge druge moderne značajke. Btrfs kod je objavljen pod GPL licencom. Ovaj datotečni sustav je podržan kao stabilan u Linuxu od verzije kernela 4.3.1.

Dnevnici

Gotovo svi više ili manje moderni datotečni sustavi (ext3/ext4, NTFS, HFSX, Btrfs i drugi) pripadaju općoj skupini dnevnika, budući da vode evidenciju o promjenama u posebnom dnevniku (dnevniku) i provjeravaju se u skladu s njim u slučaj kvara tijekom diskovnih operacija. Međutim, granularnost zapisivanja i tolerancija grešaka ovih datotečnih sustava razlikuju se.

Ext3 podržava tri načina zapisivanja: s Povratne informacije, organizirana i kompletna sječa. Prvi način uključuje bilježenje samo općih promjena (metapodataka), koje se izvode asinkrono s obzirom na promjene u samim podacima. U drugom načinu rada vrši se isto snimanje metapodataka, ali striktno prije bilo kakvih promjena. Treći način je ekvivalentan potpunom zapisivanju (promjene u metapodacima i samim datotekama).

Samo posljednja opcija osigurava integritet podataka. Preostala dva samo ubrzavaju otkrivanje grešaka tijekom skeniranja i jamče vraćanje integriteta samog datotečnog sustava, ali ne i sadržaja datoteka.

Vođenje dnevnika u NTFS-u slično je drugom načinu zapisivanja u ext3. U zapisnik se bilježe samo promjene u metapodacima, a sami podaci mogu biti izgubljeni u slučaju kvara. Ova metoda zapisivanja u NTFS nije zamišljena kao način postizanja maksimalne pouzdanosti, već samo kao kompromis između performansi i tolerancije na pogreške. To je razlog zašto ljudi koji su navikli raditi sa sustavima koji se potpuno bilježe u dnevniku razmatraju pseudožurnaliranje NTFS-a.

Pristup implementiran u NTFS je na neki način čak i bolji od zadanog u ext3. NTFS dodatno povremeno stvara kontrolne točke kako bi osigurao da su sve prethodno odgođene diskovne operacije dovršene. Kontrolne točke nemaju nikakve veze s točkama oporavka u \System Volume Information\ . Ovo su samo unosi u dnevnik usluge.

Praksa pokazuje da je takvo djelomično vođenje NTFS dnevnika u većini slučajeva dovoljno za nesmetan rad. Uostalom, čak i kod iznenadnog nestanka struje, diskovni uređaji ne gube struju odmah. Napajanje i brojni kondenzatori u samim pogonima daju tek minimalnu količinu energije koja je dovoljna za dovršenje trenutne operacije pisanja. Kod modernih SSD-ova, uz njihovu brzinu i učinkovitost, ista količina energije obično je dovoljna za izvođenje operacija na čekanju. Pokušaj prelaska na potpuno bilježenje značajno bi smanjio brzinu većine operacija.

Povezivanje datoteka trećih strana u sustavu Windows

Korištenje datotečnih sustava ograničeno je njihovom podrškom na razini OS-a. Na primjer, Windows ne razumije ext2/3/4 i HFS+, ali ponekad ih je potrebno koristiti. To se može učiniti dodavanjem odgovarajućeg upravljačkog programa.

UPOZORENJE

Većina upravljačkih programa i dodataka za podršku datotečnim sustavima trećih strana imaju svoja ograničenja i ne rade uvijek stabilno. Mogu biti u sukobu s drugim upravljačkim programima, antivirusima i programima za virtualizaciju.

Otvoreni upravljački program za čitanje i pisanje ext2/3 particija s djelomičnom podrškom za ext4. U Najnovija verzija podržani su ekstenti i particije do 16 TB. LVM, popisi kontrole pristupa i prošireni atributi nisu podržani.

Postoji besplatni dodatak za Total Commander. Podržava čitanje ext2/3/4 particija.

coLinux je otvoreni i besplatni port Linux kernela. Zajedno s 32-bitnim upravljačkim programom omogućuje vam pokretanje Linuxa Windows okruženje od 2000. do 7. bez korištenja virtualizacijskih tehnologija. Podržava samo 32-bitne verzije. Razvoj 64-bitne modifikacije je otkazan. coLinux omogućuje, između ostalog, organiziranje iz Windows pristup na ext2/3/4 particije. Potpora projektu obustavljena je 2014. godine.

Windows 10 možda već ima ugrađenu podršku za datotečne sustave specifične za Linux, samo je skrivena. Ova razmišljanja sugeriraju upravljački program na razini jezgre Lxcore.sys i usluga LxssManager, koju kao knjižnicu učitava proces Svchost.exe. Za više informacija o ovome, pogledajte izvješće Alexa Ionescua "Linux Kernel Hidden Inside Windows 10", koje je dao na Black Hat 2016.

ExtFS za Windows je plaćeni upravljački program kojeg proizvodi Paragon. Radi na Windowsima od 7 do 10 i podržava pristup za čitanje/pisanje na ext2/3/4 volumenima. Pruža gotovo potpunu podršku za ext4 na Windowsima.

HFS+ za Windows 10 je još jedan vlasnički upravljački program koji proizvodi Paragon Software. Unatoč nazivu, radi u svim verzijama sustava Windows počevši od XP-a. Omogućuje puni pristup HFS+/HFSX datotečnim sustavima na diskovima s bilo kojim rasporedom (MBR/GPT).

WinBtrfs je rani razvoj Btrfs upravljačkog programa za Windows. Već u verziji 0.6 podržava i pristup čitanju i pisanju Btrfs jedinica. Može rukovati čvrstim i simboličkim vezama, podržava alternativne tokove podataka, ACL-ove, dvije vrste kompresije i asinkroni način čitanja/pisanja. Dok WinBtrfs ne zna kako koristiti mkfs.btrfs, btrfs-balance i druge pomoćne programe za održavanje ovog datotečnog sustava.

Mogućnosti i ograničenja datotečnih sustava: sažeta tablica

Sustav datoteka	Maksimalna veličina volumena	Ograničite veličinu jedne datoteke	Duljina ispravnog naziva datoteke	Duljina punog naziva datoteke (uključujući putanju od korijena)	Ograničite broj datoteka i/ili direktorija	Točnost indikacije datuma datoteke/imenika	Prava dos-tu-pa	Tvrde veze	Simboličke veze	Snimke	Kompresija podataka u pozadini	Enkripcija podataka u pozadini	Djed-ple-ka-cija podataka
FAT16	2 GB u sektorima od 512 bajta ili 4 GB u klasterima od 64 KB	2 GB	255 bajtova s LFN-om	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
FAT32	8 TB sektora po 2 KB	4 GB (2^32 - 1 bajt)	255 bajtova s LFN-om	do 32 poddirektorija s CDS-om	65460	10 ms (kreiraj) / 2 s (izmijeni)	Ne	Ne	Ne	Ne	Ne	Ne	Ne
exFAT	≈ 128 PB (2^32-1 klastera od 2^25-1 bajtova) teoretski / 512 TB zbog ograničenja trećih strana	16 EB (2^64 - 1 bajt)			2796202 u katalogu	10 ms	ACL	Ne	Ne	Ne	Ne	Ne	Ne
NTFS	256 TB u klasterima od 64 KB ili 16 TB u klasterima od 4 KB	16 TB (Win 7) / 256 TB (Win 8)	255 Unicode znakova (UTF-16)	32.760 Unicode znakova, do maksimalno 255 znakova po elementu	2^32-1	100 ns	ACL	Da	Da	Da	Da	Da	Da
HFS+	8 EB (2^63 bajta)	8 EB	255 Unicode znakova (UTF-16)	nije zasebno ograničeno	2^32-1	1 s	Unix, ACL	Da	Da	Ne	Da	Da	Ne
APFS	8 EB (2^63 bajta)	8 EB	255 Unicode znakova (UTF-16)	nije zasebno ograničeno	2^63	1 ns	Unix, ACL	Da	Da	Da	Da	Da	Da
Ext3	32 TB (teoretski) / 16 TB u klasterima od 4 KB (zbog ograničenja e2fs programa)	2 TB (teoretski) / 16 GB za starije programe	255 Unicode znakova (UTF-16)	nije zasebno ograničeno	-	1 s	Unix, ACL	Da	Da	Ne	Ne	Ne	Ne
Ext4	1 EB (teoretski) / 16 TB u klasterima od 4 KB (zbog ograničenja e2fs programa)	16 TB	255 Unicode znakova (UTF-16)	nije zasebno ograničeno	4 milijarde	1 ns	POSIX	Da	Da	Ne	Ne	Da	Ne
F2FS	16 TB	3,94 TB	255 bajtova	nije zasebno ograničeno	-	1 ns	POSIX, ACL	Da	Da	Ne	Ne	Da	Ne
BTRFS	16 EB (2^64 - 1 bajt)	16 EB	255 ASCII znakova	2^17 bajtova	-	1 ns	POSIX, ACL	Da	Da	Da	Da	Da	Da

Način pohranjivanja bilo čega obično uvijek podrazumijeva neku vrstu uređenosti, ali ako u ljudskom životu to nije preduvjet, onda je u svijetu računala pohranjivanje podataka bez toga gotovo nemoguće. Ta se uređenost odražava u datotečnom sustavu, konceptu poznatom većini korisnika različitih elektronički uređaji i operativnih sustava.

Datotečni sustav može se usporediti s nekom vrstom oznake koja određuje kako, gdje i na koji način svaki bajt treba zapisati na medij. Prvi datotečni sustavi koji su se pojavili u osvit elektroničke ere bili su vrlo nesavršeni, poput Minixa, datotečnog sustava koji ima puno ograničenja i koristi se u istim operacijski sustav Minix, koji je kasnije postao prototip jezgre Linuxa.

Ali vrijeme je prolazilo, pojavili su se novi datotečni sustavi, napredniji i stabilniji. Danas najpopularniji od njih, barem među Windows korisnici, je NTFS, koji je zamijenio FAT32, koji se sada koristi samo u malim flash diskovima i ima mnogo nedostataka, od kojih je najznačajniji nemogućnost pisanja datoteka većih od 4 GB. Međutim, NTFS nije bez njih. Dakle, prema mnogim stručnjacima, nedostaje mu učinkovitost, performanse i stabilnost, stoga je došlo vrijeme za razmišljanje o stvaranju još naprednijeg datotečnog sustava koji može zadovoljiti rastuće zahtjeve prvo poslužiteljskih, a potom i klijentskih sustava.

I tako su 2012. godine Microsoftovi programeri predstavili Resilient File System ili skraćeno ReFS, oporavivi datotečni sustav pozicioniran kao alternativa NTFS-u, au budućnosti i njegova zamjena. Zapravo, ReFS je nastavak razvoja NTFS-a, iz kojeg je odlučeno ukloniti sve nepotrebne stvari koje nikada nisu postale popularne i umjesto toga dodati nove značajke.

Novo u otpornom datotečnom sustavu:

Arhitektura koja koristi funkciju (prostor za pohranu)
Visoka tolerancija grešaka. Pogreške datotečnog sustava koje su dovele do gubitka podataka u NTFS-u bit će minimizirane u ReFS-u
Izolacija oštećenih područja. Ako su područja datotečnog sustava oštećena, snimljenim podacima može se pristupiti iz operativnog sustava Windows
Proaktivno ispravljanje pogrešaka. Automatski skenira jedinice radi oštećenja i primjenjuje preventivne mjere za oporavak podataka
Automatski oporavak podmape i povezane datoteke kada su metapodaci oštećeni
Korištenje redundantnog pisanja za poboljšanje tolerancije grešaka
Maksimalna veličina volumena u ReFS-u može doseći 402 EB naspram 18,4 EB u NTFS-u
Datoteka od 18.3 EB može se napisati u datoteku formatiranu u ReFS-u
Broj datoteka u jednoj mapi je 18 trilijuna. naspram 4,3 milijarde u NTFS-u
Duljina naziva datoteke i puta do nje je 32767 naspram 255 u NTFS-u

Što će biti uklonjeno:

Podrška za kompresiju podataka
Enkripcija podataka pomoću EFS tehnologije
Prošireni atributi datoteke
Tvrde veze
Diskovne kvote
Podrška za kratke nazive i ID-ove objekata
Mogućnost promjene veličine klastera (ostaje upitno)

Što će biti naslijeđeno od NTFS-a:

Liste kontrole pristupa (ACL-ovi)
Stvaranje snimki volumena
Točke montiranja
Točke za ponovnu obradu
BitLocker enkripcija
Stvaranje i korištenje simboličkih veza
Bilježenje svih promjena koje se događaju u datotečnom sustavu (USN log)

Trenutačno je ReFS u ranoj fazi testiranja, no računalni štreberi mogu cijeniti prednosti ReFS-a sada i na klijentu Windows sustav 8.1 ili 10. Da biste to učinili, morat ćete izvršiti sljedeće podešavanje registra:

Međutim, korištenje ReFS-a na stalna osnova Ne preporučuje se. Prvo, sustav je još nedovršen, a drugo, postoji ikakva mogućnost konverzije u ReFS i obrnuto programi trećih strana nedostaje, treće, ako slučajno izgubite ili izbrišete datoteke s particije formatirane u ReFS-u, nećete ih moći vratiti jer još nema programa za oporavak podataka koji rade s ovim datotečnim sustavom.

Trebamo li očekivati implementaciju ReFS-a u bliskoj budućnosti? S većom sigurnošću možemo reći da br. Dobije li praktičnu primjenu, prvo će biti na poslužiteljskim sustavima, što se također neće dogoditi skoro, već će korisnici klijentskih Windowsa nakon toga morati pričekati još najmanje pet godina. Dovoljno je prisjetiti se implementacije NTFS-a na klijentskim sustavima, a tada je Microsoftu trebalo sedam godina. Pa, najvažnije je da jednostavno nema posebne potrebe za ReFS-om. Kada se zettabyte diskovi pojave na stolnim računalima, tada će možda doći i najljepši čas za ReFS, ali za sada nam ostaje samo strpljenje i čekanje.

Ugodan dan!