Nghiên cứu tìm hiểu về Hệ Thống Tệp trong HĐH Windows

Lời mở đầu: 4 Tổng quan về lý thuyết: 4 CHƯƠNG I: Tìm hiểu hệ thống file……………………………….4 1.Hệ thống tập tin là gì? 4 2. Các yêu cầu của hệ file 5 3. Một số thao tác của hệ file 5 4. Một số kiểu tổ chức hệ file trong các hệ điều hành 5 5.Các loại file system trong windows 6 Chương II. Hệ thống tập tin trong windows 7 1.Tổng quan về FAT 7 1.1. FAT12 7 1.2. FAT16 7 1.3. FAT32 8 1.3.1. Tổng quan về kiến trúc FAT32 8 1.3.2.Nhược điểm của FAT32 10 2. Tổng quan về NTFS 10 2.1.Khái niệm NTFS 10 2.2. Cơ bản về NTFS 12 2.2.1.Partition Boot Sector 12 2.2.2.Master File Table 13 2.2.3.File Types Các loại file NTFS 13 2.2.4. Đặc tính của NTFS 15 3. So sánh giữa FAT và NTFS 15

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

-o0o -TIỂU LUẬN MÔN: NGUYÊN LÝ HĐH

Đề Tài : Nghiên cứu tìm hiểu về Hệ Thống Tệp trong HĐH Windows

Nhóm thực hiện: Nhóm 9.

Lớp: CNTT2 – K16

Các thành viên:

1 Phạm Quốc Cường

2 Nguyễn Đình Hùng

3 Nguyễn Văn Công

4 Nguyễn Đình Chiến

5 Lại Mạnh Tuấn

Giảng Viên Hướng dẫn: Nguyễn Thanh Hải

Đề Tài bài Tiểu Luận Nghiên cứu tìm hiểu về Hệ Thống HĐH windows

Hà Nội, ngày 02 tháng 12 năm 2015

Nhóm 9 chúng em xin cảm ơn thầy đã giao cho nhóm em 1 đề tài rất thú vị giúp chúng em có thể hiểu rõ hơn về hệ thống HĐH windows.

Lời mở đầu: 4

Tổng quan về lý thuyết: 4

CHƯƠNG I: Tìm hiểu hệ thống file……….4

1.Hệ thống tập tin là gì?

4 2 Các yêu cầu của hệ file 5

3 Một số thao tác của hệ file 5

4 Một số kiểu tổ chức hệ file trong các hệ điều hành 5

5.Các loại file system trong windows 6

Chương II Hệ thống tập tin trong windows 7

1.Tổng quan về FAT 7

1.1 FAT12 7

1.2 FAT16 7

1.3 FAT32 8

1.3.1 Tổng quan về kiến trúc FAT32 8

1.3.2.Nhược điểm của FAT32 10

2 Tổng quan về NTFS 10

2.1.Khái niệm NTFS 10

2.2 Cơ bản về NTFS 12

2.2.1.Partition Boot Sector 12

2.2.2.Master File Table 13

2.2.3.File Types - Các loại file NTFS 13

2.2.4 Đặc tính của NTFS 15

3 So sánh giữa FAT và NTFS 15

Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của các

nghành khoa học kĩ thuật thì nghành Công Nghệ Thông Tin (CNTT) đã và đang là nghành phát triển mạnh nhất

Nó đã đạt được nhiều thành tựu to lớn về khoa học và kĩ thuật để ứng dụng vào đời sống của con người ngày càng cao, cùng với sự cải tiến nâng cấp linh kiện thiết

bị Thì các chương trình phần mềm ứng dụng ra đời

ngày nay càng tối ưu và ngày càng trợ giúp con người chúng ta giảm bớt gánh nặng công việc rất nhiều, sự phát triển phần mềm ứng dụng càng có tính chất quyết định đến sự phát triển của nghành khoa học CNTT đang còn non trẻ ở nước ta

Chương I: Tìm hiểu hệ thống File

1.Hệ thống tập tin là gì?

Đối với hầu hết người dùng máy tính, hệ thống tập tin (File System) là giao diện dễ nhìn thấy nhất của hệ điều hành File System cung cấp cơ chế cho việc lưu trữ trực tuyến và truy xuất dữ liệu, chương trình của hệ điều hành và tất cả người dùng của hệ thống máy tính

File system hay hệ thống tập tin có chức năng tổ chức

và kiểm soát các tập tin và siêu dữ liệu tương ứng, được lưu trên ổ đĩa nhằm cho phép truy cập nhanh chóng và

an toàn

Hệ thống tập tin sắp xếp dữ liệu được lưu trên đĩa cứng của máy tính, kiểm soát thường xuyên vị trí vật lý của mọi thành phần dữ liệu trên đĩa trong khi vẫn cho phép người dùng truy cập nhanh chóng và an toàn khi cần thiết

Hệ thống tập tin làm việc như một hệ chỉ mục số, cho phép máy tính nhanh chóng tìm thấy một tập tin nào

đó, bất chấp kích thước hay cấu hình của ổ đĩa lưu trữ cũng như vị trí lưu trữ của các byte dữ liệu nằm ở đâu trên đĩa

Mọi hệ điều hành từ MS-DOS cho đến Windows 95,

Windows XP đều có hệ thống tập tin riêng Tuy mọi hệ thống tập tin đều thực hiện cùng chức năng nhưng

chúng lại khác nhau về thiết kế và mức độ phức tạp

2 Các yêu cầu của hệ file

- Hệ file phải được tổ chức sao cho dễ tìm kiếm, lưu trữ, cập nhật và tiết kiệm không gian nhớ

- Phải đảm bảo tính độc lập của hệ file với hệ thống và các thiết bị ngoại vi

- Hệ file phải đảm bảo tính an toàn dữ liệu khi gặp phải

sự cố

- Hệ file phải đảm bảo tính an toàn trong vấn đề truy cập thong tin của người dùng

3 Một số thao tác của hệ file cơ bản

- Tạo file: Cho phép người sử dụng trực tiếp xây dựng file hoặc cung cấp dữ liệu

- Đọc file: Cho phép người sử dụng đọc các dữ liệu trong file, tạo các bản sao nhưng không được phép sửa đổi nội dung file

- Bổ sung hoặc bớt dữ liệu trong file: cho phép người dùng sửa đổi dữ liệu trong file

- Thay đổi thuộc tính file: Cho phép thay đổi các thuộc tính như: chỉ đọc, ẩn, hệ thống, lưu trữ và gán các

quyền truy nhập file cho người sử dụng khác

- Xóa file: Cho phép loại bỏ file khỏi thiết bị lưu trữ

4 Một số kiểu tổ chức hệ file trong các hệ điều hành

- Tổ chức thư mục một mức (Single Level Diretory):

Thiết lập một thư mục dùng chung cho tất cả file Mặc

dù kiểu tổ chức này cài đặt dễ nhưng không thuận tiện

- Tổ chức thư mục hai mức (Two Level Diretory): Bao gồm có: một mức cho hệ thống và một mức cho người

sử dụng

- Tổ chức theo cấu trúc cây (Tree Diretory): Trên mỗi ổ đĩa sẽ có một thư mục gốc, trong thư mục gốc sẽ có các thư mục con cấp 1, trong thư mục cấp 1 sẽ tồn tại các thư mục con cấp hai, trong thư mục cấp 2 sẽ tồn tại thư mục cấp 3… Khi tập hợp các thư mục đó trên đĩa sẽ tạo thành thư mục cây

- Tổ chức theo đồ thị không chu trình (Acyclic Graph Diretory): Kiểu tổ chức này gần giống tổ chức cây

nhưng một thư mục con hoặc file có thể nằm trong 2 thư mục mẹ khác nhau

5

Các loại F ile System trong Windows

Các hệ thống file trong windows gồm 2 hệ thống chính

là FAT và NTFS, trong đó NTFS là hệ thống file với nhiều đặc tính hiện đại mà hệ thống FAT không có

CHƯƠNG II HỆ THỐNG TẬP TIN TRONG WINDOW

1.Tổng quan về FAT

FAT (File Allocation Tables) là bảng định vị File trên đĩa,

được công bố vào năm 1981 đưa ra một cách thức mới

về việc tổ chức và quản lý tập tin trên đĩa cứng, đĩa

mền

Nguyên lý của hệ thống quản lý FAT là dựa vào một bảng để duy trì và theo dõi các trạng thái các phân đoạn trên không gian địa chỉ khác nhau dùng để lưu trữ tập tin Các tập tin trên đĩa được lưu trữ dưới dạng

không gian cho phép, theo nhóm byte (Ký tự) có kích cỡ

cố định thay vì từ đầu tới cuối dưới dạng chuỗi văn bản hoặc con số liền lạc, gọn gàng Do đó một tập tin đơn lẻ

có thể nằm rải rác thành từng mẫu trên nhiều vùng lưu trữ riêng biệt Bảng phân bố tập tin cho phép hệ điều hành duy trì một “bản đồ” không gian đĩa sẵn dùng sao cho nó có thể đánh dấu các đoạn bị phân mảnh không nên dùng và có thể tìm và liên kết các mẫu tập tin

Bảng này liệt kê tuần tự số thứ tự của các cluster dành cho file lưu trú trên đĩa Cluster là một nhóm các sector liền kề nhau (còn gọi là liên cung) Số lượng sector có trong một Cluster là do hệ điều hành áp đặt cho từng loại đĩa có dung lượng thích hợp Đĩa mềm thường được nhóm 2 sector thành một cluster Với đĩa cứng, số

sector trong một cluster có thể là 4 , 8,16, 32

Khi FAT đã chỉ định Cluster nào dành cho file thì toàn bộ các sector trong cluster đó bị file chiếm giữ kể cả khi trong thực tế file chỉ nằm trên một vài sector đầu của Cluster, còn các sector sau bỏ trống Rõ ràng ta thấy số sector trong một cluster càng nhiều thì tình trạng lãng phí các sector bỏ trống mà file chiếm sẽ càng lớn.Khi dung lượng đĩa cứng ngày càng tăng thì FAT bộc lộ ra nhiều hạn chế, do đó càng ngày FAT càng được cải tiến

và trải qua nhiều version như FAT1, FAT12, FAT16, FAT32

1.1 FAT12

FAT12: Được dùng cho ổ đĩa mềm, ổ đĩa có dung lượng từ 32MB trở xuống

FAT12 sử dụng 12 bit để đếm nên chỉ có khả năng quản

lý các ổ đĩa có dung lượng thấp hơn 32Mb với số lượng cluster thấp

1.2 FAT16

FAT16: Được công bố vào năm 1981 đưa ra một cách thức mới về việc tổ chức và quản lý tập tin trên đĩa

cứng, đĩa mềm

Tuy nhiên, khi dung lượng đĩa cứng ngày càng tăng nhanh, FAT16 đã bộc lộ nhiều hạn chế Với không gian địa chỉ 16 bit, FAT16 chỉ hỗ trợ đến 65.536 liên cung (clusters) trên một partition, gây ra sự lãng phí dung lượng đáng kể (đến 50% dung lượng đối với những ổ đĩa cứng trên 2 GB) FAT16 không hỗ trợ các paritition lớn hơn 2GB

1.3 FAT32

FAT32: Được giới thiệu trong phiên bản Windows 95 Service Pack 2 (OSR 2), được xem là phiên bản mở rộng của FAT16 Do sử dụng không gian địa chỉ 32 bit nên FAT32 hỗ trợ nhiều cluster trên một partition hơn, do vậy không gian đĩa cứng được tận dụng nhiều hơn

Ngoài ra với khả năng hỗ trợ kích thước của phân vùng từ 2GB lên 2TB và chiều dài tối đa của tên tập tin được

mở rộng đến 255 ký tự đã làm cho FAT16 nhanh chóng

bị lãng quên Tuy nhiên, nhược điểm của FAT32 là tính bảo mật và khả năng chịu lỗi (Fault Tolerance) không cao

1.3.1.Tổng quan về kiến trúc FAT32

Vùng FAT32 gồm 4 vùng thành phần:

-Vùng ưu tiên (hay vùng khởi động)

-Vùng các bảng FAT

-Vùng thư mục gốc

-Vùng dữ liệu

Cấu trúc vùng ưu tiên.

Trong hệ thống quản lý file FAT32 thì vùng ưu tiên chứa

3 sector Trong đó sector đầu tiên chứa một bản ghi chứa các thông tin đến xác định 3 vùng còn lại của trên đĩa đó

Nếu đó là vùng khởi động thì sector đó chứa code giúp việc truy cập vùng hệ điều hành khi máy tính khởi

động và bản ghi như vậy được gọi là Master Boot

Record

Cấu trúc của vùng bảng FAT.

Bảng FAT là một yếu tố quan trọng của hệ thống file FAT nó có 2 mục đích Nó được sử dụng để xác định trạng thái cấp phát của cluster và tìm các cluster đã được cấp phát tiếp theo của một file hoặc là một thự mục Mục này ta sẽ tìm hiểu về vùng FAT

Thông thường thì có 2 bảng FAT trong một phân vùng FAT, nhưng số

lượng chính xác về nó được giữ trong bootsector Bảng FAT đầu tiên nằm ở sau sector ưu tiên, cỡ của nó được giữ trong bootsector Bảng FAT thứ 2 nếu có (thường phục vụ cho việc backup) sẽ nằm kế tiếp sau bảng 1 Bảng FAT bao gồm các entry có cỡ bằng nhau và không

có giá trị đầu và chân Độ lớn của một Entry trong bảng FAT là khác nhau đối với mỗi version

Trong FAT32 dùng 32 bit Các entry được định chỉ từ 0, mỗi entry chịu trách nhiệm về một cluster ở trong vùng data với địa chỉ tương tự Nếu một cluster không được cấp phát entry sẽ là số 0 trong nó Nếu một cluster

được cấp phát thì entry tương ứng của nó sẽ có giá trị khác 0 và giá trị nằm trong entry chính là địa chỉ của cluster tiếp theo trong file hoặc directory Nếu nó là cluster kết thúc thì nó chứa giá trị đánh dấu kết thúc

trong FAT 32 giá trị này là 0x0fff fff7, và cluster được đánh dấu bị lỗi và sẽ không được cấp phát

Gọi lại cluster được định chỉ đầu tiên trong file system là bắt đầu từ 2

Dĩ nhiên các entries 0 và 1 trong bảng FAT là không cần thiết

Cấu trúc vùng dữ liệu (Data Area).

Trong hệ thuống FAT thì vùng dữ liệu sẽ nằm ngay sau vùng bảng FAT Vùng này chịu trách nhiệm ghi nội dung của file hoặc directory Đơn vị lưu trữ ở vùng này được chia thành từng cluster Mỗi cluster là 2 sector liên tiếp (1024 byte) điều này là một cải tiến so với FAT16 Vùng FAT16 dùng đơn vị lưu trữ 4KB Điều này giúp tiết kiệm được ổ đĩa tránh lãng phí Mỗi cluster trên vùng dữ liệu được ánh xạ ứng với một entry trong vùng bảng FAT

Cấu trúc vùng RootDirectory.

Trong hệ thống file FAT thì vùng RootDirectory được đặt ngay trong vùng dữ liệu Root Directory trong các phiên bản trước thường đặt ngay sau vùng bảng FAT Nhưng

ở hệ thống FAT32 thì nó được đặt bất kì nơi nào trong trong vùng dữ liệu Vị trí chính xác của root directory được lưu trữ ở bootsector, kích cỡ của nó được đặt trên bảng FAT Nhờ đặc điểm này mà nó giúp cho vùng root thích ứng được với cluster bị hỏng ở vùng đầu tiên của vùng dữ liệu và mở rộng được kích cỡ khi cần thiết

1.3.2.Nhược Điểm của FAT32

Nếu đĩa cứng của bạn có kích thước cluster càng nhỏ thì máy càng chậm Điều này đúng với mọi hệ điều hành, mọi dạng FAT

Lí do là: với kích thước cluster nhỏ, các file sẽ bao gồm nhiều cluster hơn và do đó việc đọc ghi sẽ lâu hơn

Chẳng hạn trong hệ thống có kích thước cluster là

16KB, một file ảnh 320KB sẽ bao gồm 20 cluster, việc

mở file này sẽ phải thực hiện 20 lần thao tác đọc

cluster Nhưng nếu kích thước cluster là 2KB thì file đó

sẽ bao gồm 160 cluster và việc mở file sẽ phải thực

hiện tới 160 lần thao tác đọc cluster Do đó các ứng

dụng có nhiều tác vụ đọc ghi đĩa sẽ chậm đi rõ rệt Thế nhưng nếu bạn sử dụng cluster lớn hơn thì slack cũng lại lớn dẫn đến lãng phí đĩa cứng

Bạn không thể thực hiện chức năng nén đĩa với FAT32 ngay cả bằng một số chương trình như: DriveSpace3 đi kèm với OSR2 và Memphis Để nhận biết một đĩa cứng

đã sử dụng FAT32 hay chưa bạn nhấn nút phải chuột vào biểu tượng một ổ đĩa đó trong My Computer rồi

chọn chọn properties Nếu thấy tham số Type là FAT32 tức là đúng

2.Tổng quan về NTFS

2.1.Khái niệm NTFS

NTFS (New Technology File System): bảng phân hoạch tập tin công nghệ mới được giới thiệu cùng với phiên bản Windows NT đầu tiên, Microsoft đã thay thế hệ

thống file FAT MS-DOS bằng một hệ thống file mới 32-bit nhanh hơn, bảo mật hơn Với không gian địa chỉ 64 bit, khả năng thay đổi kích thước của cluster độc lập với dung lượng đĩa cứng, NTFS hầu như đã loại trừ được những hạn chế về số cluster, kích thước tối đa của tập tin trên một phân vùng đĩa cứng

NTFS sử dụng bảng quản lý tập tin MFT (Master File

Table) thay cho bảng FAT quen thuộc nhằm tăng cường khả năng lưu trữ, tính bảo mật cho tập tin và thư mục, khả năng mã hóa dữ liệu đến từng tập tin Ngoài ra, NTFS có khả năng chịu lỗi cao, cho phép người dùng đóng một ứng dụng “chết” (not responding) mà không làm ảnh hưởng đến

những ứng dụng khác Tuy nhiên, NTFS lại không thích hợp với những ổ đĩa có dung lượng thấp (dưới 400MB)

và không sử dụng được trên đĩa mềm

Hệ thống file NTFS có khả năng hoạt động cao và có chức năng tự sửa chữa Nhờ có tính năng lưu giữ lại các thông tin xử lý, NTFS có khả năng phục hồi file cao hơn trong những trường hợp ổ đĩa có sự cố Nó hỗ trợ chế độ bảo mật ở mức độ file, nén và kiểm định Nó cũng hỗ trợ

các ổ đĩa lớn và các giải pháp lưu trữ mạnh mẽ như

RAID

NTFS có 5 phiên bản được phát hành:

Phiên bản 1.0 (v1.0) với NT 3.1, phát hành giữa năm 1993

Phiên bản 1.1 (v1.1) với NT 3.5, phát hành cuối năm 1994

Phiên bản 1.2 (v1.2) với NT 3.51 (giữa năm 1995) và

NT 4 (giữa năm 1996) (đôi khi còn gọi là "NTFS 4.0", vì phiên bản OS là 4.0)

Phiên bản 3.0 (v3.0) của Windows 2000 ("NTFS V5.0")

♣Phiên bản 3.0 (v3.0) của Windows 2000 ("NTFS V5.0")

♣ Phiên bản 3.1 (v3.1) của Windows XP (mùa thu 2001; "NTFS

V5.1"), Windows Server 2003 (mùa xuân 2003; đôi khi còn gọi là

"NTFS V5.2"), Windows Vista (giữa năm 2005) (đôi khi còn gọi là

"NTFS V6.0") và Windows Server 2008V1.0 và V1.1 (và các phiên bản mới hơn) không tương thích: vì các đĩa được ghi bằng NT 3.5x không thể đọc được bằng NT 3.1 cho đến khi một bản cập nhật trên đĩa CD có NT 3.5x được áp dụng cho NT 3.1, bản cập nhật cũng thêm vài hỗ trợ tên tập tin dài FAT V1.2 hỗ trợ các tập tin nén, các dòng dữ liệu được đặt tên, bảo mật dựa trên ACL, vân vân V3.0 thêm vào cấp hạn ngạch cho đĩa, mã hóa, tập tin rải, các điểm phân tích kiểm tra, bản ghi số thứ tự cập nhật (USN - update sequence number), các tập tin và thư mục $Extend, và tổ chức lại ký hiệu bảo mật để nhiều tập tin sử dụng cùng thiết lập bảo mật có thể chia sẻ cùng một ký hiệu V3.1 mở rộng danh sách Bảng tập tin gốc (MFT - Master File Table) với số ghi MFT dư (có ích cho việc khôi mục các tập tin MFT bị

hư hỏng)

Windows Vista đưa vào sử dụng NTFS giao tác, các liên kết biểu tượng NTFS, phân vùng thu hẹp và chức năng tự sửa chữa, mặc dù những tính năng này dùng nhiều hơn để bổ sung chức năng của hệ điều hành hơn là cho bản thân hệ thống tập tin Chức năng mới quan trọng nhất của NTFS là khả năng mã hóa file và folder để bảo vệ các dữ liệu nhạy cảm của người dùng máy tính

Đáng tiếc là NTFS và FAT không tương thích nhau Hậu quả là chỉ có các hệ điều hành Windows NT/2000/ XP mới “nhìn” thấy các ổ đĩa được định dạng với hệ thống file NTFS