Многие пользователи не часто задумываются о том, как функционируют компьютеры или операционные системы. Мы привыкли, что ПК работают как часы, папки хранятся строго по порядку, а файлы открываются за пару секунд. Но что именно происходит внутри? На самом деле, это очень сложный процесс, который ваш компьютер выполняет каждый день. А теперь мы попробуем объяснить вам некоторые основы того, как хранятся файлы на компьютере.
Файл – набор связанной между собой информации, которая записана на устройстве хранения. Для файла обязательны такие свойства, как содержимое и размер, тогда как другие свойства (например, имя, дата и время создания, файловое расширение, права доступа) опциональны.
Файловые системы созданы для хранения файлов и управления ими определенным структурированным способом. На физическом уровне файл хранится на устройстве, которое обычно поделено на сектора.
Сектор – это минимальный объем дискового пространства, с которым работает физическое устройство. Файловая система, в свою очередь, не выделяет дисковое пространство с точностью до байта и тоже оперирует секторами. Когда файловая система работает с большими файлами, не имеет смысла сохранять точность даже для секторов, поэтому она использует блоки из нескольких секторов, которые называются кластерами. Таким образом, кластер (также называемый блоком) – это минимальный объем дискового пространства, которым оперирует файловая система.
Физический диск не может записывать или считывать данные из произвольного местоположения, например, из середины сектора или из фрагмента произвольной длины. Когда файловой системе нужно добавить данные в файл, они записываются в конец последнего кластера, в котором есть свободное пространство. В противном случае выделяется другой свободный кластер. По возможности файловая система старается распределить кластеры последовательно, но если это невозможно, потому что следующий кластер уже использовался другим файлом, выделяется несмежный кластер. Этот процесс называется фрагментацией файловой системы.
У файла есть так называемые атрибуты, такие как имя, местоположение, тип, размер, дата создания и изменения и т.д. Все эти характеристики называются метаданными файла – набор данных, которые описывают файл данных. Метаданные обычно хранятся вместе с информацией о расположении блоков данных на диске. В Линуксе запись, хранящая метаданные вместе с указателями на содержимое файла, называется индексом. И метаданные файла обычно хранятся в начале кластера.
Файловые системы также обладают такими функциями, как:
- Разреженные файлы – большие блоки нулей не записываются на диск.
- Встроенное сжатие – это функция, которая сжимает данные перед записью на диск, что экономит дисковое пространство.
- Встроенная дедупликация – это метод устранения избыточных данных в наборе данных, поэтому при удалении дополнительных копий одних и тех же данных остается только одна копия для хранения.
Когда файлы фрагментированы или хранятся в какой-либо измененной форме, когда используется разреженное хранилище, сжатие или дедупликация, поиск файлов по сигнатурам их заголовков становится невозможным.
- Ведение журнала – это функция, которая отслеживает изменения, еще не зафиксированные в файловой системе, путем записи новой версии метаданных в некое место, называемое журналом намерений. Эта функция позволяет получить доступ к последней версии файла даже после сбоя или неожиданного завершения работы.
- Копирование при записи – это метод эффективного копирования ресурсов данных в компьютерной системе. Если единица данных скопирована, но не изменена, копия может существовать как ссылка на исходные данные. Копия создается только тогда, когда скопированные данные изменены, и новые байты записываются фактически.
- Контрольные суммы – это значение, позволяющее обнаруживать несоответствия в записываемых и считываемых данных.
У каждой операционной системы есть своя собственная файловая система с ее функциями, оптимальными областями применения, недостатками и требованиями. Список самых известных файловых систем:
- Файловые системы Windows: FAT, exFAT, NTFS, ReFS.
- Файловые системы Apple: HFS, HFS+, APFS.
- Файловые системы Linux: ext (ext2, ext3, and ext4), XFS, Btrfs.
Прочитать больше о файловых системах вы можете на нашем сайте https://volga-software.ru/. Хранение файлов – очень обширная тема для обсуждения, и невозможно полностью охватить ее в одной статье. Мы продолжим рассказывать о файловых системах, хранении файлов, восстановлении разделов и т.д. Подписывайтесь на наш Дзен-канал, чтобы не пропустить новые статьи.
#восстановлениеданных #восстановлениефайлов #файловаясистема #файлы #восстановитьфайлы #восстановитьданные #компьютер #метаданные
