HPFS (HighPerformanceFileSystem), активно применяемая до сих пор пользователями OS/2, показала себя достаточно удачной системой, но и она имела существенные недостатки - полное отсутствие средств автоматической восстанавливаемости, излишнюю сложность организации данных и невысокую гибкость.
NTFSже долго не могла завоевать персональные компьютеры из-за того, что для организации эффективной работы с её структурами данных требовались значительные объемы памяти. Системы с 4 или 8 Мбайт (стандарт 95-96 годов) были просто неспособны получить хоть какой-либо плюс от NTFS, поэтому за ней закрепилась не очень правильная репутация медленной и громоздкой системы. На самом деле это не соответствует действительности - современные компьютерные системы с памятью более 64 Мб получают просто огромный прирост производительности от использования NTFS.
В данной таблице сведены воедино все существенные плюсы и минусы распространенных в наше время систем, таких как FAT32, FATи NTFS. Вряд ли разумно обсуждать другие системы, так как в настоящее время 97% пользователей делают выбор между Windows2000 и WindowsХР, а других вариантов там просто нет.
| FAT | FAT32 | NTFS | |
| Системы, её поддерживающие | DOS, Windows 95/98/Ме, Windows NT/2000/X Р/Vista | Windows 98/Ме. Windows 2000/ХР/Vista | Windows NT/2000/XP/Vista |
| Максимальный размер тома | 2 Гбайт | практически неограничен | практически неограничен |
| Макс, число файлов на томе | примерно 65 тысяч | практически не ограничено | практически не ограничено |
| Имя файла | с поддержкой длинных имен - 255 символов, системный набор символов | с поддержкой длинных имен - 255 символов, системный набор символов | 255 символов, любые символы любых алфавитов (65 тысяч разных начертаний) |
| Возможные атрибуты файла | Базовый набор | Базовый набор | всё, что придет в голову производителям програм много обеспечения |
| Безопасность | нет | нет | да (начиная с Windows2000 встроена возможность физически шифровать данные) |
| Сжатие | да(только программные средства MSDOS - DoubleSpace, DriveSpace, Stacker) | нет | да |
| Устойчивость к сбоям | средняя (система слишком проста и поэтому ломаться особо нечему :)) | плохая (средства оптимизации по скорости привели к появлению слабых по | полная - автоматическое восстановление системы при любых сбоях (не считая физические ошибки записи, когда |
| надежности мест) | пишется одно, а на самом деле записывается другое) | ||
| Экономичность | минимальная (огромные размеры кластеров на больших дисках) | улучшена за счет уменьшения размеров кластеров | максимальна. Очень эффективная и разнообразная система хранения данных |
| Быстродействие | высокое для малого числа файлов, но быстро уменьшается с появлением большого количества файлов в каталогах, результат - для слабо заполненных дисков - максимальное, для заполненных - плохое | полностью аналогично FAT. но на дисках большого размера (десятки гигабайт) начинаются серьезные проблемы с общей организацией данных | система не очень эффективна для малых и простых разделов (до 1 Гбайт), но работа с огромными массивами данных и внушительными каталогами организована как нельзя более эффективно и очень сильно превосходит по скорости другие системы |
Хотелось бы сказать, что если ваша операционная система - Windows2000 или WindowsХР, то использовать какую-либо файловую систему, отличную от NTFS- значит существенно ограничивать свое удобство и гибкость работы самой операционной системы. Windows2000 и WindowsХР, составляет с NTFSкак бы две части единого целого - множество полезных возможностей NTнапрямую завязано на физическую и логическую структуру файловой системы, и использовать там FATили FAT32 имеет смысл лишь для совместимости - если у вас стоит задача читать эти диски из каких-либо других систем.
Приложение 4. Файловая система ZFS
ZFS (ZettabyteFileSystem) — файловая система, разработанная компанией SunMicrosystemsи обладающая такими характеристиками как возможность хранения больших объемов данных, управления томами и множеством других. Первоначально файловая система была разработана для ОС Solaris, но впоследствии перенесена на ряд других операционных систем, в том числе на FreeBSDи MacOSX.
Файловая система ZFSраспространяется с открытым кодом по opensource-лицензии CDDL(несовместимой с GPL).
Появление ZFSнаделало много шума, и до сих пор эта файловая является предметом горячих обсуждений. Причин у такой популярности несколько, в первую очередь:
• Большие технические возможности файловой системы, в частности возможность хранения огромных объёмов данных и интеграция возможностей управления томами, квот, резервирования и контроля целостности данных в саму файловую систему.
• Факт уже выполненного её портирования на несколько платформ и продолжение портирования на другие на фоне запрета на портирование на Linux.
Файловая система ZFSпозволяет адресовать ZFS= 128-bit= 3* 10A26 [ЗЕ26] ТВ (на одну ФС)
Разговор о ZFSхотелось бы начать с нескольких слов о проблемах, присущих современным файловым системам (ФС), и причинах их возникновения.
Во-первых, большинство современных файловых систем не имеют средств защиты от повреждений данных. Если данные на пути от диска до оперативной памяти машины будут повреждены, ни одна из систем, за исключением ZFS, не сообщит вам об этом.
Во-вторых, существующие файловые системы «бесчеловечны», когда речь идет об администрировании. Прежде чем создать файловую систему, необходимо диски отформатировать, разбить на разделы, создать тома, выбрать размер блока, определить, насколько большой должна быть система, до каких размеров она может вырасти и сколько файлов может быть создано... После того как файловая система создана, нужно добавить ее в конфигурационные файлы, чтобы обеспечить автоматическое монтирование при загрузке или предоставлении доступа к ней удаленным клиентам. При этом необходимо все время помнить ее параметры и наложенные ограничения (размер блока, максимальный размер системы, количество файлов, каталогов и т. д.). Если руководствоваться максимальными возможностями конкретной файловой системы, то можно столкнуться с неприятными сюрпризами.
В третьих, существующие файловые системы часто не обеспечивают достаточной скорости, поскольку создавались во времена, когда еще не было многопроцессорных машин, диски были небольшими и их было немного, а пользователи просто не могли иметь миллионы файлов в каталогах. Архитектура старых файловых систем во многом и отражает эти ограничения. Время создания ФС на диске часто линейно зависит от ее емкости, размер блока фиксирован, стратегия блокировок не оптимизирована для одновременной работы нескольких потоков и т. д.
Цель создания ZFS— решить проблемы традиционных ФС. Управление данными должно быть простым и комфортным, доступ к данным быстрым, и, что главное, данные должны быть в безопасности.
Разработчики ZFSпонимали, что проблемы существующих файловых систем решить невозможно и нужно начинать «с чистого листа», отбросив устаревшие на 20 лет принципы.
Три кита ZFS- основные принципы конструкции самой ZFS.
Первое — организация всего доступного дискового пространства в единый пул (пул накопителей). Основная идея — избавиться от управления отдельными дисками и томами и перейти к использованию концепций виртуальной памяти в проекции на дисковое пространство. Если нужно установить в сервер новые модули памяти, достаточно выключить его (при отсутствии средств динамической реконфигурации), установить новые модули и включить сервер снова. Не требуется никаких команд вроде dimmconfig, создания виртуальных «модулей памяти», разграничения прав... Все гораздо проще. Когда программе нужна память, она выдает запрос ОС. и та предоставляет ее. Неважно, где будет выделена эта память. Можно использовать такой же подход и для дискового пространства, ZFSработает именно так. Имеется пул накопителей, к нему добавляем имеющиеся диски (почти так же, как новые модули памяти). В результате появляются многочисленные новые возможности.
Второе — сквозной контроль целостности данных. Проверяется каждый блок данных, чтобы убедиться, что он такой, каким должен быть. 20 лет назад это считалось очень дорогостоящей (в смысле вычислительных ресурсов) операцией. Сегодня, когда скорость процессоров по сравнению со скоростью дисков возросла на порядки, оказалось, что это совсем недорого. Используемые в ZFSалгоритмы на современном процессоре класса Opteronпозволяют вычислять контрольные суммы со скоростью 2—8 Гбайт/с. Это означает, что на большинстве современных машин можно пожертвовать небольшой долей процессорного времени для гарантирования целостности данных. Альтернатива — «неявные» повреждения данных, не проявляющиеся при чтении с диска.
Третье — транзакционность. Данные всегда хранятся в целостном и непротиворечивом состоянии. Существующие данные и метаданные на диске никогда не перезаписываются. В случае возникновения проблем всегда можно вернуться в предыдущее состояние. Все это позволяет снять практически все ограничения на порядок выполнения дисковых операций (что позволяет получить существенный выигрыш в производительности).
Масштабируемость и производительность
ZFS— первая в мире 128-битная ФС. Несмотря на кажущуюся огромность дискового пространства, которое позволяет адресовать 64-битная ФС, оказалось, что до момента реализации всех ее возможностей потребуется не слишком много времени. Уже сейчас есть заказчики, оперирующие петабайтными объемами данных (2 в степени 50). Для достижения предела потребуется всего лишь 14 удвоений, и, если существующие тенденции сохранятся, 65-й бит потребуется уже через 10-15 лет. Поэтому для ZFSбыло выбрано 128 бит. Достаточно ли этого? Наверное, да, во всяком случае, расчеты показывают, что предел размера ФС в ZFSпревышает возможности накопителя, который теоретически можно создать на нашей планете, а энергии, которая потребуется только для того, чтобы установить в нужное состояние 2 в степени 128 бит, хватит, чтобы несколько раз вскипятить весь мировой океан.