Виртуальные файловые системы (VFS). Реализации файловых систем. Сетевая файловая система NFS

Презентацию к данной лекции Вы можете скачать здесь.

Введение

Значительную роль для пользователей в современных условиях играют виртуальные и сетевые файловые системы , которые позволяют осуществлять операции над файлами в удобных терминах на должном уровне абстракции. Весьма важны также эффективные и надежные методы реализации файлов и операций над ними в файловых системах. Все эти вопросы рассмотрены в данной лекции.

Виртуальные файловые системы

Виртуальные файловые системы (VFS) обеспечивают объектно-ориентированный способ реализации файловых систем.

VFS обеспечивает единый интерфейс системных вызовов ( API ) для различных типов файловых систем, которые могут быть очень разными по своей реализации, включая сетевые файловые системы .

Данный API является набором операций над самой VFS, а не над каким-либо специфическим типом файловых систем.

Схема организации виртуальной файловой системы изображена на рис. 20.1.

Реализация директорий

Директория – центральная системная структура в файловой системе, на которой основан поиск файлов. Поэтому эффективная реализация директорий особенно важна.

Наиболее простой метод реализации директорий — линейный список имен с указателями на блоки данных. Такая реализация просто программируется, однако требует большого времени выполнения.

Более эффективный метод реализации — хеш-таблица – линейный список с хеш-оглавлением и подразделением на (небольшие) списки элементов с одним и тем же значением хеш-функции . Такой метод уменьшает время поиска в директории.

При использовании хеш-таблицы возможны коллизии – ситуации, когда два имени хешируются в один и тот же адрес . Данная проблема решается использованием метода цепочек – представления хеш-таблицы, при котором для каждого значения хеш-функции хранится список элементов, имеющих данное значение хеш-функции .

Методы размещения файлов

Смежное размещение.Термин метод размещения означает метод, с помощью которого размещаются блоки файла во внешней памяти. Различаются следующие основные методы размещения файлов:

Смежное размещение
Ссылочное размещение
Индексированное размещение.

При смежном размещении каждый файл занимает набор смежных блоков на диске. Преимущество данного метода — простота: требуется хранить только одну ссылку (номер блока) и длину (число блоков). Другим преимуществом является возможность произвольного доступа.

Недостатки данного метода следующие:

возможны потери дисковой памяти из-за фрагментации (метод аналогичен общей задаче динамического распределения памяти , рассмотренной ранее);
невозможность увеличения размера файла.

Смежное размещение файлов иллюстрируется на рис. 20.2.

Файловые системы, основанные на расширениях

Многие современные файловые системы, — например, Veritas File System, или Vx-FS – основная файловая система в ОС HP-UX фирмы Hewlett-Packard, — используют модифицированное смежное размещение файлов. Дисковые блоки в такой системе размещаются в расширениях (extents).Расширение – это смежный блок на диске. Файл состоит из одного или нескольких расширений. Таким образом, если длина файла не увеличивается, он хранится в виде одной смежной области внешней памяти, что обеспечивает максимальную эффективность доступа. В случае увеличения длины файл представляется списком из основной части и расширений.

История создания Виртуальной Файловой Системы Git (GVFS, Git Virtual File System)

2017-06-02 в 8:55, admin , рубрики: Git, GVFS, microsoft, перевод, проектирование систем, Системы управления версиями, метки: gvfs

Привет! Предлагаю вашему вниманию перевод статьи Git Virtual File System Design History. Продолжение следует…

Виртуальная файловая система Git (Git Virtual File System, далее GVFS) была создана для решения двух основных задач:

Скачивать только файлы необходимые пользователю
Локальные команды Git должны брать в расчет не всю рабочую директорию (working directory), а только файлы, с которыми работает пользователь

В нашем случае основной сценарий использования GVFS — это репозиторий Windows с его 3 миллионами файлов в рабочей директории в сумме занимающих 270 Гбайт. Чтобы клонировать этот репозиторий вам придется скачать упаковочный файл (packfile) размером в 100 Гбайт, что займет несколько часов. Если вам все же удалось его клонировать, все локальные команды git вроде checkout (3 часа), status (8 минут) и commit (30 минут) выполнялись бы слишком долго из-за линейной зависимости от количества файлов. Несмотря на все эти сложности мы решили мигрировать весь код Windows в git. В то же время мы старались оставить git практически нетронутым, так как популярность git и количество общедоступной информации о нем были одними из основных причин для миграции.

Нужно отметить, что мы рассмотрели огромное количество альтернативных решений прежде чем решили создать GVFS. Более детально о том как работает GVFS мы опишем в следующих статьях, сейчас же сконцентрируемся на рассмотренных нами вариантах и почему была создана виртуальная файловая система.

Предыстория

Почему монолитный репозиторий?

Разберемся сразу с самым простым вопросом: зачем вообще кому-то нужен репозиторий таких размеров? Просто ограничьте размер ваших репозиториев и все будет в порядке! Правильно?
Не все так просто. Уже написано много статей о преимуществах монолитных репозиториев. Несколько больших команд в Микрософт уже пробовали разбивать свой код на множество маленьких репозиториев и в результате склонились к тому, что монолитный репозиторий лучше.

Разбить большое количество кода непросто, к тому же это не решение всех проблем. Это решило бы проблему масштабирования в каждом отдельном репозитории, но в то же время усложнило бы внесение изменений в несколько репозиториев одновременно и как результат релиз финального продукта стал бы более трудоемким. Получается, что за исключением проблемы масштабирования, процесс разработки в монолитном репозитории выглядит гораздо проще.

VSTS (Visual Studio Team System)

Набор инструментов VSTS состоит из нескольких связанных сервисов. Поэтому мы решили что разместив каждый из них в отдельном репозитории git мы сразу избавимся от проблемы масштабирования, и одновременно создадим физические границы между различными частями кода. На практике же эти границы ни к чему хорошему не привели.

Во-первых, нам все равно приходилось изменять код в нескольких репозиториях одновременно. Много времени при этом уходило на управление зависимостями и соблюдение правильной последовательности commit-ов и pull request-ов, что в свою очередь привело к созданию огромного количества сложных и неустойчивых утилит.

Во-вторых, значительно усложнился наш процесс релиза. Параллельно с релизом новой версии VSTS каждые три недели мы выпускаем коробочную версию TeamFoundation Server каждые три месяца. Для корректной работы TFS необходима установка всех сервисов VSTS на одном компьютере, то есть все сервисы должны понимать от каких версий других сервисов они зависят. Собирать воедино сервисы, которые в течение трех последних месяцев разрабатывались совершенно независимо оказалось непростой задачей.

Читайте так же:

Гта 4 не устанавливается на windows 7

В конце концов, мы поняли, что нам будет гораздо проще работать с монолитным репозиторием. В результате все сервисы зависели от одной и той же версии любого другого сервиса. Внесение изменений в один из сервисов требовало обновления всех сервисов, зависящих от него. Таким образом, немного больше работы в начале сэкономило нам кучу времени при релизах. Конечно же это означало, что нам впредь надо было более осторожно относиться к созданию новых и управлению существующими зависимостями.

Windows

Примерно по этим же причинам команда, работающая над Windows, решила перейти на Git. Код Windows состоит из нескольких компонент, которые теоретически могли бы быть разбиты на несколько репозиториев. Однако у этого подхода были две проблемы. Во-первых, несмотря на то что большинство репозиториев были небольшие, для одного из репозиторев (OneCore), который занимал около 100 Гбайт, нам все равно пришлось бы решать проблему масштабируемости. Во-вторых, такой подход ни коим образом не облегчил бы внесение изменений в несколько репозиториев одновременно.

Философия дизайна

Наша философия выбора инструментов разработки состоит в том, что эти инструменты должны способствовать правильной организации нашего кода. Если вы считаете, что ваша команда будет более эффективна работая в нескольких небольших репозиториях, инструменты разработки должны помочь вам в этом. Если же вам кажется, что команда будет более эффективна, работая с монолитным репозиторием, ваши инструменты не должна препятствовать вам в этом.

Рассмотренные альтернативные варианты

Итак за последние несколько лет мы потратили много времени пытаясь заставить Git работать работать с большими репозиториями. Перечислим некоторые из рассмотренных нами вариантов решения этой проблемы.

Подмодули Git

Сначала мы попробовали использовать подмодули. Git позволяет указать (reference) любой репозиторий как часть другого репозитория, что позволяет для каждого коммита в родительском репозитории указать коммиты в под-репозиториях от которых этот родительский коммит зависит и где именно в рабочей директории родителя эти коммиты должны быть размещены. Выглядит как идеальное решение для разбивки большого репозитория на несколько маленьких. И мы потратили несколько месяцев работая над утилитой командной строки для работы с подмодулями.

Основной сценарий применения подмодулей — это использование кода одного репозитория в другом. В каком-то роде подмодули — это те же самые пакеты npm и NuGet, т.е. библиотека или компонент, который не зависит от родителя. Любые изменения вносятся в первую очередь на уровне подмодуля (в конце концов это независимая библиотека со своим независимым процессом разработки, тестирования и релиза), а затем родительский репозиторий переключается на использование этой новой версии.

Мы решили, что могли бы воспользоваться этой идеей разбив наш большой репозиторий на несколько маленьких, а затем склеив их обратно в один супер-репозиторий. Мы даже создали утилиту, которая бы позволяла выполнять «git status» и коммитить код поверх всех репозиториев одновременно.

В конце концов мы забросили эту идею. Во-первых, стало понятно, что таким образом мы только усложняем жизнь разработчика: каждый коммит теперь стал двумя или более коммитами одновременно, так как необходимо было обновить как родительский, так и каждый из затрагиваемых подмодульных репозиториев. Во-вторых, в Git нет атомарного механизма для выполнения коммитов одновременно в нескольких репозиториях. Можно было бы конечно назначить один из серверов ответственным за транзакционность коммитов, но в итоге все опять упирается в проблему масштабируемости. И в-третьих, большинство разработчиков не хотят быть экспертами в системах контроля версий, они бы предпочли, чтобы доступные инструменты делали это за них. Для работы с git разработчику необходимо научиться работать с направленным ациклическим графом (DAG, Directed Acyclic Graph), что уже непросто, а тут мы просим его работать с несколькими слабосвязанными направленными ациклическими графами одновременно и к тому же следить за порядком выполнения checkout/commit/push в них. Это уже слишком.

Несколько репозиториев собранных воедино

Если не получилось с подмодулями, то может быть получится с несколькими репозиториями склеенными вместе? Подобный подход был применен андроидом в repo.py и мы тоже решили попробовать. Но ничего хорошего из этого не вышло. Работать в рамках одного репозитория стало проще, зато намного усложнился процесс внесения изменений в несколько репозиториев одновременно. И так как коммиты в разных репозиториях теперь совершенно не связаны друг с другом, непонятно какие коммиты из разных репозиториев должны быть выбраны для определенной версии продукта. Для этого понадобилась бы еще одна система контроля версий поверх Git.

Запасные хранилища (alternates) Git

В Git существует понятие запасных хранилищ объектов (alternate object store). Каждый раз когда git ищет коммит, дерево или блоб он начинает поиск c папки .gitobjects, затем проверяет pack-файлы в папке .gitobjectspack, и наконец, если указано в настройках git-а, ищет в запасных хранилищах объектов.

Мы решили попробовать использовать сетевые папки в качестве запасных хранилищ чтобы избежать копирование огромного количества блобов с сервера при каждом clone и fetch. Такой подход более-менее решил проблему количества копируемых файлов из репозитория, но не проблему размера рабочей директории и индекса.

Еще одна неудачная попытка использования функционала Git не по назначению. Запасные хранилища были созданы в Git для избежания повторного клонирования объектов. При вторичном клонировании того же репозитория можно использовать хранилище объектов первого клона. Предполагается, что все объекты и pack-файлы находятся локально, доступ к ним моментален, нет надобности в дополнительном кэше. К сожалению, это не работает если запасное хранилище находится на другой машине в сети.

Поверхностное клонирование (shallow clones)

В Git существует возможность ограничить количество клонируемых коммитов. К сожалению, этого ограничения недостаточно для работы с огромными репозиториями вроде Windows, так как каждый коммит вместе со своими деревьями и блобами занимает до 80 Гбайт. Тем более, что в большинстве случаев для нормальной работы нам не нужно содержимое коммитов целиком.
К тому же поверхностное клонирование не решает проблемы большого количества файлов в рабочей директории.

Читайте так же:

Где хранятся контакты windows live mail

Частичный (sparse) чекаут

При чекауте Git по умолчанию помещает все файлы из этого коммита в вашу рабочую директорию. Однако в файле .gitinfosparse-checkout можно ограничить список файлов и папок которые могут быть помещены в рабочую директорию. Мы возлагали большие надежды на этот подход поскольку большинство девелоперов работаю лишь с небольшим подмножеством файлов. Как оказалось, у частичных есть свои недостатки:

Действие частичных чекаутов не распространяется на индекс, только на рабочую директорию. Если даже вы ограничите размер рабочей директории до 50 тысячи файлов, индекс будет все равно включать все 3 миллиона файлов;
Частичный чекаут статичен. Если вы включили директорию А, а кто-нибудь добавил позже зависимость на директорию B, ваш билд будет сломан до тех пор, пока вы не включите B в список директорий для частичного чекаута;
Часчтичный чекаут не распространяется на файлы, скачиваемые при операциях clone и fetch, так что если даже ваши чекауты не имеют никакого отношения к 95% файлов вам все равно придется их скачать;
UX (User experience) частчиных чекаутов неудобен в использовании

Несмотря на всё вышеперечисленное частичные чекауты оказались одной из основополагающих частей нашего подхода.

Хранилище для больших файлов (LFS, Large File Storage)

Каждый раз, когда мы изменяем файл больших размеров, в истории изменений Git создается его копия. Для экономии места Git-LFS подменяет эти большие блоб-файлы на их указатели, сами файлы при этом помещаются в отдельное хранилище. Таким образом, при клонировании вы скачиваете только указатели на файлы, а затем LFS скачивает только файлы, которые вы чекаутите.

Было непросто заставить LFS работать с репозиторием Windows. В итоге нам это удалось, что позволило существенно уменьшить общий размер репозитория. Но мы так и не решили проблему большого количества файлов и размера индекса. Пришлось отказаться и от этого подхода.

Виртуальная файловая система (Virtual file system)

Вот к каким выводам мы пришли после всех вышеперечисленных экспериментов:

Монолитный репозиторий это наш единственный путь
Большинству девелоперов для работы необходимо лишь небольшое подмножество файлов в репозитории. Но им важно иметь возможность вносить изменения в любой части этого репозитория
Мы бы хотели использовать существующий клиент git не внося в него огромное количество изменений

В итоге мы решили сосредоточиться на идее виртуальной файловой системы, основные преимущества которой включают:

ReFS устраняет некоторые ограничения NTFS

ReFS более современна, чем NTFS, и поддерживает гораздо большие объемы и более длинные имена файлов. В долгосрочной перспективе – это важные улучшения.

В файловой системе NTFS путь к файлу ограничен 255 символами. С ReFS имя файла может содержать до 32768 символов. Windows 10 позволяет отключить это ограничение для символов в файловой системе NTFS, но она всегда отключена на томах ReFS.

ReFS отказалась от имён файлов в формате DOS 8.3. На томе NTFS вы можете получить доступ к C:\Program Files\ через C:\PROGRA

1\ для обеспечения совместимости со старым программным обеспечением. Эти устаревшие имена файлов удалены из ReFS.

NTFS имеет теоретический максимальный объем в 16 эксабайт, а у ReFS теоретический максимальный объем – 262144 экзабайт. Сейчас это не имеет большого значения. но в один прекрасный день.

Виртуальная файловая система windows

Содержание:

В настоящее время компьютерный рынок предлагает множество возможностей хранения огромного количества личной или корпоративной информации в цифровой форме. Устройства хранения включают в себя внутренние и внешние жесткие диски, флэш-накопители USB, карты памяти фото / видеокамер, сложные RAID-системы и т. д. Фактические документы, презентации, изображения, музыка, видео, базы данных, электронные сообщения хранятся в виде файлов, которые могут занимать много места.

В этой статье представлено подробное описание того, как информация хранится на устройстве хранения.

Что такое файловая система?

Любой компьютерный файл хранится в хранилище с заданной емкостью. Фактически, каждое хранилище представляет собой линейное пространство для чтения или считывания и записи цифровой информации. Каждый байт информации в хранилище имеет свое собственное смещение от начала хранения (адрес) и ссылается на этот адрес. Хранилище может быть представлено в виде сетки с набором пронумерованных ячеек (каждая ячейка представляет собой один байт). Любой файл, который сохраняется в хранилище, получает эти ячейки.

Как правило, в компьютерных хранилищах используется пара секторов и смещение в секторе для ссылки на любой байт информации в хранилище. Сектор представляет собой группу байтов (обычно 512 байт), минимальную адресуемую единицу физического хранилища. Например, 1040 байт на жестком диске будет упоминаться как сектор № 3 и смещение в секторе 16 байт ([сектор — 512] + [сектор — 512] + [16 байт]). Эта схема применяется для оптимизации адресации хранилища и использования меньшего числа для ссылки на любую часть информации в хранилище.

Чтобы опустить вторую часть адреса (смещение в секторе), файлы обычно хранятся, начиная с начала сектора и занимая целые сектора (например, 10-байтовый файл занимает весь сектор, 512-байтовый файл также занимает весь сектор, в то же время 514-байтовый файл занимает два целых сектора).

Каждый файл хранится в «неиспользуемых» секторах и может быть прочитан по известному положению и размеру. Однако, как мы узнаем, какие сектора используются, а какие нет? Где хранятся размер, положение и имя файла? Эти ответы даются файловой системой.

В целом файловая система представляет собой структурированное представление данных и набор метаданных, описывающих сохраненные данные. Файловая система служит для хранения всего хранилища, а также является частью изолированного сегмента хранения — раздела диска. Обычно файловая система управляет блоками, а не секторами. Блоки файловой системы представляют собой группы секторов, которые оптимизируют адресацию хранилища. Современные файловые системы обычно используют размеры блоков от 1 до 128 секторов (512-65536 байт). Файлы обычно хранятся в начале блока и занимают целые блоки.

Огромные операции записи / удаления в файловой системе приводят к фрагментации файловой системы. Таким образом, файлы не сохраняются как целые единицы, а делятся на фрагменты. Например, хранилище целиком занимают файлы размером около 4 блоков (например, коллекция изображений). Пользователь хочет сохранить файл, который займет 8 блоков и, следовательно, удалит первый и последний файлы. Делая это, он очищает пространство на 8 блоков, однако первый сегмент близок к началу хранения, а второй — к концу хранилища. В этом случае файл с 8 блоками разбивается на две части (по 4 блока для каждой части) и занимает «дыры» свободного пространства. Информация об обоих фрагментах как части одного файла хранится в файловой системе.

Читайте так же:

Где папка с обновлениями windows 7

В дополнение к файлам пользователя файловая система также содержит свои собственные параметры (например, размер блока), дескрипторы файлов (включая размер файла, местоположение файла, его фрагменты и т. д.), Имена файлов и иерархию каталогов. Он также может хранить информацию о безопасности, расширенные атрибуты и другие параметры.

Чтобы соответствовать различным требованиям, таким как производительность, стабильность и надежность хранилища, большое количество файловых систем разработано для обслуживания определенных пользовательских целей.

Файловые системы Windows

ОС Microsoft Windows использует две основные файловые системы: FAT, унаследованные от старой DOS с ее более поздним расширением FAT32 и широко используемыми файловыми системами NTFS. Недавно выпущенная файловая система ReFS была разработана Microsoft как файловая система нового поколения для серверов Windows 8, 10.

FAT:

FAT (таблица распределения файлов ) — один из простейших типов файловых систем. Он состоит из сектора дескриптора файловой системы (загрузочного сектора или суперблока), таблицы распределения блоков файловой системы (называемой таблицей распределения файлов) и простого пространства для хранения файлов и папок. Файлы в FAT хранятся в каталогах. Каждый каталог представляет собой массив из 32-байтных записей, каждый из которых определяет файлы или расширенные атрибуты файла (например, длинное имя файла). Запись файла присваивает первый блок файла. Любой следующий блок можно найти через таблицу распределения блоков, используя его как связанный список.

Таблица распределения блоков содержит массив дескрипторов блоков. Значение «ноль» указывает, что блок не используется, а значение отличное от нуля относится к следующему блоку файла или специальному значению для конца файла.

Числа в FAT12, FAT16, FAT32 обозначают количество бит, используемых для перечисления блока файловой системы. Это означает, что FAT12 может использовать до 4096 различных ссылок на блоки, в то время как FAT16 и FAT32 могут использовать до 65536 и 4294967296 соответственно. Фактическое максимальное количество блоков еще меньше и зависит от реализации драйвера файловой системы.

FAT12 использовался для старых дискет. FAT16 (или просто FAT) и FAT32 широко используются для карт флэш-памяти и USB-флеш-накопителей. Система поддерживается мобильными телефонами, цифровыми камерами и другими портативными устройствами.

FAT или FAT32 — это файловая система, которая используется в Windows-совместимых внешних хранилищах или дисковых разделах с размером менее 2 ГБ (для FAT) или 32 ГБ (для FAT32). Windows не может создать файловую систему FAT32 более чем на 32 ГБ (однако Linux поддерживает FAT32 до 2 ТБ).

NTFS:

NTFS (новая технологическая файловая система) была представлена в Windows NT и в настоящее время является основной файловой системой для Windows. Это файловая система по умолчанию для дисковых разделов и единственная файловая система, которая поддерживает разделы диска по 32 ГБ. Файловая система довольно расширяема и поддерживает многие свойства файла, включая контроль доступа, шифрование и т. д. Каждый файл в NTFS хранится в виде файлового дескриптора в таблице основных файлов и содержимом файла. Таблица главного файла содержит всю информацию о файле: размер, распределение, имя и т. д. В первом и последнем секторах файловой системы содержатся параметры файловой системы (загрузочная запись или суперблок). Эта файловая система использует 48 и 64-битные значения для ссылок на файлы, тем самым поддерживая дисковые хранилища с большой емкостью.

ReFS:

ReFS (Resilient File System) — последняя разработка Microsoft, доступная в настоящее время для серверов Windows 8 и 10. Архитектура файловой системы абсолютно отличается от других файловых систем Windows и в основном организована в виде B + -tree. ReFS обладает высокой устойчивостью к отказам из-за новых функций, включенных в систему, а именно, Copy-on-Write (CoW): никакие метаданные не изменяются без копирования; данные записываются на новое дисковое пространство, а не поверх существующих данных. При любых модификациях файлов новая копия метаданных хранится в свободном пространстве для хранения, а затем система создает ссылку из старых метаданных в более новую. Таким образом, система хранит значительное количество старых резервных копий в разных местах, обеспечивая легкое восстановление файлов, если это место для хранения не перезаписано.

Для получения информации о восстановлении данных из этих файловых систем посетите страницу «Шансы для восстановления».

Файловые системы MacOS

Операционная система Apple MacOS применяет две файловые системы: HFS +, расширение к своей собственной файловой системе HFS, используемой на старых компьютерах Macintosh, и недавно выпущенную APFS.

Файловая система HFS + работает под управлением продуктов Apple, включая компьютеры Mac, iPod, а также продукты Apple X Server. В расширенных серверных продуктах также используется файловая система Apple Xsan, кластерная файловая система, созданная из файловых систем StorNext или CentraVision.

Эта файловая система хранит файлы и папки и информацию Finder о просмотре каталогов, положениях окна и т. д.

Файловые системы Linux

ОС Linux с открытым исходным кодом нацелена на внедрение, тестирование и использование различных концепций файловых систем.

Самые популярные файловые системы Linux:

Ext2, Ext3, Ext4 — «родная» файловая система Linux. Эта файловая система подпадает под активные разработки и улучшения. Файловая система Ext3 — это просто расширение Ext2, которое использует операции записи транзакций с журналом. Ext4 является дополнительной расширенной разработкой Ext3, с поддержкой оптимизированной информации о распределении файлов (экстентов) и расширенных атрибутов файлов. Эта файловая система часто используется как «корневая» файловая система для большинства установок Linux.
ReiserFS — альтернативная файловая система Linux для хранения огромного количества небольших файлов. Она имеет хорошие возможности поиска файлов и позволяет компактно распределять файлы, сохраняя хвосты файлов или небольшие файлы вместе с метаданными, чтобы не использовать большие блоки файловой системы для той же цели.
XFS — файловая система, созданная компанией SGI и первоначально использовавшаяся для серверов IRIX компании. Теперь спецификации XFS реализованы в Linux. Файловая система XFS имеет отличную производительность и широко используется для хранения файлов.
JFS — файловая система, разработанная IBM для мощных вычислительных систем компании. JFS1 обычно обозначает JFS, JFS2 — вторая версия. В настоящее время эта файловая система является с открытым исходным кодом и реализована в большинстве современных версий Linux.

Читайте так же:

Гаджет cpu meter для windows 10

Концепция «жесткой связи», используемая в таких операционных системах, делает большинство файловых систем Linux одинаковыми, поскольку имя файла не рассматривается как атрибут файла и скорее определяется как псевдоним для файла в определенном каталоге. Объект файла можно связать со многими местоположениями, даже размножаться из одного и того же каталога под разными именами. Это может привести к серьезным и даже непреодолимым трудностям при восстановлении имен файлов после удаления файлов или повреждения файловой системы.

Файловые системы BSD, Solaris, Unix

Наиболее распространенной файловой системой для этих операционных систем является UFS (Unix File System), также часто называемая FFS (Fast File System).

В настоящее время UFS (в разных версиях) поддерживается всеми операционными системами семейства Unix и является основной файловой системой ОС BSD и операционной системы Sun Solaris. Современные компьютерные технологии, как правило, реализуют замены для UFS в разных операционных системах (ZFS для Solaris, JFS и производных файловых систем для Unix и т. д.).

Кластерные файловые системы

Кластерные файловые системы используются в компьютерных кластерных системах. Эти файловые системы поддерживают распределенное хранилище.

Распределенные файловые системы включают:

ZFS — «Zettabyte File System» — новая файловая система, разработанная для распределенных хранилищ Sun Solaris OS.
Apple Xsan — эволюция компании Apple в CentraVision и более поздних файловых системах StorNext.
VMFS — «Файловая система виртуальных машин», разработанная компанией VMware для своего VMware ESX Server.
GFS — Red Hat Linux «Глобальная файловая система».
JFS1 — оригинальный (устаревший) дизайн файловой системы IBM JFS, используемой в старых системах хранения AIX.

Общие свойства этих файловых систем включают поддержку распределенных хранилищ, расширяемость и модульность.

Для получения дополнительной информации о восстановлении данных из этих файловых систем посетите страницу «Шансы для восстановления».

2. Устройство VFS

Как было указано ранее, основное предназначение современных VFS — организация единого интерфейса доступа пользователя к различным файловым системам, драйверы которых загружены в память компьютера. Для реализации этой цели от ядра операционной системы требуется создание единого программного интерфейса внутренних вызовов ядра. Данный интерфейс должен быть достаточно широким в плане функциональности, поскольку он будет использоваться для доступа к очень большому числу различных в плане свойств и функционала файловых систем. Помимо стандартных для файлов вызовов на открытие/закрытие и чтение/запись, от VFS требуется иметь интерфейс для ревалидации от англ. revalidation данных, работы с кэшами, посылки специальных запросов IOCTL — Input/Output Control, а также для организации текущей сессии работы с открытым файлом.

Для работы с VFS драйверу файловой системы необходимо реализовать обозначенные программные вызовы с учётом специфики работы данной файловой системы. Драйвер может поддерживать лишь часть вызовов API VFS, в этом случае ядро ОС должно корректно «заглушить» соответствующие необрабатываемые запросы от пользователя.

Фактически, интерфейс VFS, предоставляемый драйверам файловых систем, может является определением к самому понятию файловой системы. Любой драйвер, реализующий функционал API VFS и загруженный в ядро правильным образом, становится драйвером файловой системы, безотносительно того, используется ли он для доступа к файлам или нет. Более того, сама функциональность файловой системы может быть даже не в драйвере, а в пространстве пользователя. Ярким примером такого подхода является файловая система в пользовательском пространстве Filesystem in Userspace — FUSE.

Основные функции файловых систем [ править | править код ]

Основными функциями файловой системы являются:

размещение и упорядочивание на носителе данных в виде файлов;
определение максимально поддерживаемого объема данных на носителе информации;
создание, чтение и удаление файлов;
назначение и изменение атрибутов файлов (размер, время создания и изменения, владелец и создатель файла, доступен только для чтения, скрытый файл, временный файл, архивный, исполняемый, максимальная длина имени файла и т. п.);
определение структуры файла;
поиск файлов;
организация каталогов для логической организации файлов;
защита файлов при системном сбое;
защита файлов от несанкционированного доступа и изменения их содержимого.

Как установить Windows на виртуальный жёсткий диск VHD

К ак протестировать другую версию Windows без переустановки существующей системы? Одним из таких способов является установка новой системы на виртуальный жёсткий диск – файл формата VHD, виртуальный аналог физического жёсткого диска, размещающийся на нём же самом, но имитирующий собственную дисковую структуру. Способ установки на виртуальный VHD-диск ОС Windows 7, 8.1 и 10 и рассмотрим ниже.

Но прежде разберёмся в выгодах установки второй системы на виртуальный VHD-диск.

VHD-диск, другой раздел диска и виртуальная машина: в чём разница?

Полноценная работа с операционными системами, в частности, с последними версиями Windows – 7, 8.1, 10, на виртуальных машинах возможна только при наличии производительного компьютера. Плюс к этому, необходимо понимать, что программы-гипервизоры типа VMware Workstation или VirtualBox – это не очередной загрузчик видео с YouTube, и в функционале таких программ прежде нужно ещё разобраться. Тогда как для установки ОС на другой раздел диска или на VHD-диск особых вычислительных мощностей не нужно. Операционные системы не будут работать одна внутри другой, и каждая из них, функционируя в отдельности, сможет использовать ресурсы компьютера по полной. Да и нагрузка на человеческий мозг ограничивается лишь особенностями выбора места в процессе установки второй системы.

Установка Windows на другой раздел диска немногим отличается от установки на виртуальный VHD-диск. И в первом, и во втором случае установленная система будет занимать ровно столько места на диске, сколько ей понадобится. Тогда как, например, виртуальные машины VMware Workstation с определённым объёмом виртуального пространства по факту на жёстком диске физического компьютера занимают места почти вдвое меньше.

Читайте так же:

Виндовс фон не видит вай фай

Принципиального отличия нет и в процессе удаления Windows, установленной на другом разделе и на виртуальном VHD-диске. В обоих случаях нужно Windows удалить из меню загрузки в разделе конфигурации системы, затем уничтожить сами файлы. VHD-файл удаляется кнопкой Delete , как и любой иной файл, раздел диска же форматируется.

В чём выгоды установки операционной системы на VHD-диск?

По сути, в сравнении с установкой Windows на другой раздел диска у установки системы на виртуальный VHD-диск есть только два преимущества, и то второе таковым можно считать весьма условно.

Первое преимущество – это то, что нет надобности возиться с выделением отдельного раздела диска для новой системы. Ведь файл VHD можно создать на любом из существующих разделов, в любой из папок, и новая операционная система будет там себе аккуратненько размещаться.

Второе преимущество (то самое весьма условное) – это возможность перемещения VHD-файла без вреда для установленной операционной системы. VHD-файл с установленной Windows можно впоследствии перемещать на другие разделы, другие жёсткие диски (включая внешние), другие компьютерные устройства. Почему преимущество условное? Дело в том, что после перемещения VHD-файла загрузчик, естественно, самостоятельно не сможет определить место перемещения операционной системы. Равно как и не сможет увидеть новую систему загрузчик другого компьютера, если на него вдруг взять и поместить VHD-файл с Windows. Понадобится редактирование загрузчика, а это — те ещё танцы с бубном.

Установка Windows 7 и 8.1 на VHD-диск

Для установки Windows 7 и 8.1 на VHD-диск понадобится точно такой же DVD-диск или загрузочная флешка с дистрибутивом системы, что и для обычной установки. Единственное условие – это не должна быть сборка с урезанным системным функционалом. Желательно использовать чистые системные образы.

Загружаемся со съёмного носителя и в приветственном окне установщика системы жмём «Далее».

Выбираем установку системы.

При выборе типа установки жмём полную .

Попадаем в меню выбора разделов диска для устанавливаемой системы. Нам нужна командная строка , с помощью которой мы и проведём необходимые операции для создания и отображения VHD-диска в числе прочих разделов компьютера. Жмём клавиши Shift + F10 для её вызова.

В среде командной строки – независимо от того, это установочный диск Windows 7, 8.1 или 10 – переключение на англоязычную раскладку осуществляется клавишами Shift + Alt .

Последовательность вводимых в нашем случае команд будет таковой:

create vdisk file=”D:OS7.vhd” type=fixed maximum=25600

select vdisk file=”D:OS7.vhd”

В каждом отдельном случае отличаться будут только вторая и третья команда.

Первая команда — «diskpart» — применяется для вызова утилиты управления дисками компьютера.

Вторая – это команда создания виртуального диска. Значением ”D:OS7.vhd” мы создали VHD-файл на диске D компьютера. Значением type=fixed мы установили виртуальному диску фиксированный тип. Если нужен динамически расширяемый тип виртуального диска, вместо type=fixed необходимо ввести type=expandable . Значение maximum= 25600 – это размер создаваемого виртуального диска в мегабайтах . Наш случай тестовый, потому выбран минимальный объём — всего лишь 25600 МБ (25 Гб) . К следующей команде необходимо приступать после того, как будет успешно выполнена эта. Нужно дождаться 100%-ного завершения процесса создания виртуального диска.

Третья – команда выбора виртуального диска. В каждом отдельном случае отличаться будет только путь VHD-файла. В нашем случае это, соответственно, значение ”D:OS7.vhd”.

Четвёртая – команда присоединения виртуального диска (его монтирование в систему).

После того, как виртуальный диск будет успешно присоединён, окно командной строки можно закрыть. Вернёмся в меню выбора раздела для установки системы, здесь нужно нажать кнопку «Обновить».

После этого в числе разделов диска появится незанятое место с размером созданного нами виртуального диска. Выбираем это незанятое место, игнорируем уведомление, что Windows якобы не может быть установлена на такой раздел, и жмём «Далее».

Далее пойдёт вполне обычный процесс установки Windows.

После перезапуска компьютера увидим уже меню выбора загрузки. В нашем случае последней установлена Windows 7, потому загрузчик будет именно в её формате.

Меню загрузки Windows 8.1 и 10 гораздо симпатичнее.

Если одна и та же версия Windows установлена и на раздел диска, и на VHD-диск, виртуальные системы будут обозначены значком с типом файла VHD и с указанием тома установки.

Проходим процедуру первичной настройки компьютера.

Установка Windows 10 на VHD-диск

Процесс установки Windows 10 на VHD-диск будет точно таким же, что и в случае с версиями-предшественницами, за исключением одного небольшого нюанса. В командной строке при создании виртуального диска значение его типа – фиксированный или динамически расширяемый – нужно поменять местами со значением размера. То есть, после пути размещения VHD-файла сначала вводим значение maximum= число_мегабайт , затем только — type=fixed (или type=expandable для динамически расширяемого диска) . В нашем случае установка Windows 10 на VHD-диск сопровождалась такими командами в командной строке:

create vdisk file=”E:w10.vhd” maximum=25600 type=fixed

select vdisk file=” E:w10.vhd”

Настройка загрузки системы по умолчанию

Попав уже в среду установленной системы, можем (при необходимости, конечно же) настроить очерёдность загрузки имеющихся на компьютере операционных систем. Будь то установка на другой раздел диска, будь то установка на виртуальный VHD-диск – в любом из этих случаев загружаемой по умолчанию будет последняя установленная Windows. Вернуть первой системе первоочерёдность загрузки и настроить время отображения меню загрузчика можно в разделе конфигурации. Жмём клавиши Win + R для вызова утилиты «Выполнить», вводим команду «msconfig» , жмём Enter .

В открывшемся окне конфигурации переходим на вкладку «Загрузка». Выбираем нужную систему для загрузки по умолчанию, жмём кнопку «Использовать по умолчанию». Также в графе «Таймаут» можем сменить предустановленные полминуты для осуществления выбора системы, уменьшив отведённое на раздумья время. После всех установок жмём «Применить» и «Ок».

Удаление Windows, установленной на VHD-диске

Нет ничего проще, чем избавиться от ненужной Windows, установленной на VHD-диске. Как уже упоминалось, для этого потребуется два несложных действия. Первое – удаляем VHD-файл .

Второе – удаляем запись о загрузке в разделе конфигурации системы.

голоса

Рейтинг статьи