Souborový systém - File system

Operační systémy
Společné rysy
Řízení procesu Přerušení Správa paměti Souborový systém Ovladače zařízení Sítě Bezpečnostní I/O
proti t E

V oblasti výpočetní techniky je souborový systém nebo souborový systém (často zkráceně fs ) metodou a datovou strukturou, kterou operační systém používá k řízení ukládání a načítání dat. Bez systému souborů by data umístěná na paměťovém médiu byla jedním velkým souborem dat bez možnosti zjistit, kde jedna část dat končí a další začíná. Rozdělením dat na kusy a pojmenováním každého kusu jsou data snadno izolována a identifikována. Podle názvu podle názvu systému správy dat na bázi papíru se každá skupina dat nazývá „ soubor “. Struktura a logická pravidla používaná ke správě skupin dat a jejich názvů se nazývají „souborový systém“.

Existuje mnoho různých druhů souborových systémů. Každý z nich má jinou strukturu a logiku, vlastnosti rychlosti, flexibility, zabezpečení, velikosti a další. Některé souborové systémy byly navrženy pro použití pro konkrétní aplikace. Například souborový systém ISO 9660 je navržen speciálně pro optické disky .

Systémy souborů lze použít na mnoha různých typech úložných zařízení, která používají různé druhy médií. Od roku 2019 jsou pevné disky klíčovými úložnými zařízeními a předpokládá se, že tomu tak bude i v dohledné budoucnosti. Mezi další druhy médií patří SSD , magnetické pásky a optické disky. V některých případech, například u souborů tmpfs , se k vytvoření dočasného systému souborů pro krátkodobé použití používá hlavní paměť počítače (paměť s náhodným přístupem , RAM).

Některé systémy souborů se používají na místních zařízeních pro ukládání dat ; jiné poskytují přístup k souborům prostřednictvím síťového protokolu (například klienti NFS , SMB nebo 9P ). Některé souborové systémy jsou „virtuální“, což znamená, že dodané „soubory“ (nazývané virtuální soubory ) jsou vypočítávány na vyžádání (například procfs a sysfs ) nebo jsou pouze mapováním do jiného systému souborů používaného jako záložní úložiště. Systém souborů spravuje přístup jak k obsahu souborů, tak k metadatům o těchto souborech. Je zodpovědný za uspořádání úložného prostoru; spolehlivost, účinnost a ladění s ohledem na fyzické paměťové médium jsou důležitými aspekty návrhu.

Původ termínu

Před nástupem počítačů byl termín souborový systém používán k popisu způsobu ukládání a načítání papírových dokumentů. V roce 1961 byl tento termín aplikován na počítačové podání vedle původního významu. V roce 1964 to bylo v obecném používání.

Architektura

Souborový systém se skládá ze dvou nebo tří vrstev. Někdy jsou vrstvy výslovně odděleny a někdy jsou funkce kombinovány.

Logický souborový systém je zodpovědný za interakci s uživatelem aplikace. Poskytuje rozhraní programu aplikace (API) pro operace se soubory - OPEN, CLOSE, READ, atd., A předává požadovanou operaci do vrstvy pod ní pro zpracování. Logický souborový systém „spravuje [s] otevřené položky tabulky souborů a popisovače souborů pro každý proces“. Tato vrstva poskytuje „přístup k souborům, operace s adresáři, [a] zabezpečení a ochranu“.

Druhou volitelnou vrstvou je virtuální souborový systém . „Toto rozhraní umožňuje podporu více souběžných instancí fyzických souborových systémů, z nichž se každý nazývá implementace souborového systému“.

Třetí vrstva je fyzický souborový systém . Tato vrstva se zabývá fyzickým provozem paměťového zařízení (např. Disku). Zpracovává fyzické bloky, které se čtou nebo zapisují. Zpracovává ukládání do vyrovnávací paměti a správu paměti a je zodpovědný za fyzické umístění bloků v konkrétních umístěních na paměťovém médiu. Fyzický systém souborů spolupracuje s ovladači zařízení nebo s kanálem pro řízení úložného zařízení.

Aspekty souborových systémů

Správa vesmíru

Poznámka: toto platí pouze pro souborové systémy používané v úložných zařízeních.

Souborové systémy alokují prostor granulárním způsobem, obvykle více fyzických jednotek v zařízení. Souborový systém je zodpovědný za organizaci souborů a adresářů a sledování, které oblasti médií patří ke kterému souboru a které se nepoužívají. Například v systému Apple DOS z počátku 80. let používaly 256bajtové sektory na 140 kilobajtové disketě mapu stopy/sektoru .

Výsledkem je nevyužitý prostor, pokud soubor není přesným násobkem alokační jednotky, někdy označované jako volné místo . Pro alokaci 512 bajtů je průměrný nevyužitý prostor 256 bajtů. U klastrů 64 KB je průměrný nevyužitý prostor 32 kB. Velikost alokační jednotky se volí při vytváření systému souborů. Volba velikosti alokace na základě průměrné velikosti souborů, u nichž se očekává, že budou v systému souborů, může minimalizovat množství nepoužitelného místa. Výchozí alokace může často poskytovat přiměřené využití. Volba příliš malé velikosti alokace vede k nadměrné režii, pokud souborový systém bude obsahovat převážně velmi velké soubory.

K fragmentaci systému souborů dochází, pokud nevyužitý prostor nebo jednotlivé soubory nejsou souvislé. Při používání systému souborů jsou soubory vytvářeny, upravovány a mazány. Když je soubor vytvořen, systém souborů přidělí místo pro data. Některé souborové systémy povolují nebo vyžadují zadání počáteční alokace prostoru a následných přírůstkových alokací, jak soubor roste. Při mazání souborů se místo, které jim bylo nakonec přiděleno, považuje za dostupné pro použití jinými soubory. Tím se vytvoří střídání použitých a nevyužitých oblastí různých velikostí. Jedná se o fragmentaci volného prostoru. Když je soubor vytvořen a pro jeho počáteční přidělení není k dispozici oblast souvislého prostoru, musí být prostor přiřazen fragmenty. Když je soubor upraven tak, že se zvětší, může překročit původně přidělený prostor, jiné přidělení musí být přiřazeno jinam a soubor bude fragmentován.

V některých operačních systémech může správce systému použít diskové kvóty k omezení přidělování místa na disku.

Názvy souborů

Název souboru (nebo název souboru ) se používá k identifikaci umístění úložiště v systému souborů. Většina souborových systémů má omezení na délku názvů souborů. V některých souborových systémech názvy souborů nerozlišují velká a malá písmena (tj. Názvy MYFILEa myfileodkazují na stejný soubor v adresáři); v jiných zemích, názvy souborů jsou velká a malá písmena (tj, jména MYFILE, MyFilea myfileodkazují na tři samostatné soubory, které jsou ve stejném adresáři).

Většina moderních souborových systémů umožňuje, aby názvy souborů obsahovaly širokou škálu znaků ze znakové sady Unicode . Mohou však mít omezení na používání určitých speciálních znaků a jejich zakázání v názvech souborů; tyto znaky lze použít k označení zařízení, typu zařízení, předpony adresáře, oddělovače cesty k souboru nebo typu souboru.

Adresáře

Systémy souborů mají obvykle adresáře (nazývané také složky ), které umožňují uživateli seskupovat soubory do samostatných kolekcí. To lze implementovat přidružením názvu souboru k indexu v obsahu nebo k inodu v systému souborů podobném Unixu . Struktury adresářů mohou být ploché (tj. Lineární) nebo umožňují hierarchie, kde adresáře mohou obsahovat podadresáře. V operačním systému Multics byl použit první souborový systém na podporu libovolné hierarchie adresářů . Nativní souborové systémy Unix-like systémy podporují také libovolného adresáře hierarchie, stejně jako, například Apple ‚s Hierarchical File System a jeho nástupce HFS + v klasickém Mac OS , na FAT systém souborů v systému MS-DOS 2.0 a novější verze MS-DOS a Microsoft Windows , souborový systém NTFS v řadě operačních systémů Windows NT a ODS-2 (On-Disk Structure-2) a vyšší úrovně souborového systému Files-11 v OpenVMS .

Metadata

Ke každému souboru v systému souborů jsou obvykle přidruženy další informace o vedení účetnictví. Délka údajů obsažených v souboru mohou být uloženy jako počet bloků přidělených pro soubor nebo jako byte počtu. Čas , že soubor byl naposledy změněn, může být uložena jako časové razítko souboru. Systémy souborů mohou ukládat čas vytvoření souboru, čas posledního přístupu k němu, čas, kdy byla změněna metadata souboru , nebo čas posledního zálohování souboru. Další informace mohou zahrnovat typ zařízení souboru (např. Blok , znak , soket , podadresář atd.), ID jeho vlastníka a ID skupiny , jeho přístupová oprávnění a další atributy souboru (např. Zda je soubor pouze pro čtení, spustitelný soubor atd.) .).

Systém souborů ukládá všechna metadata přidružená k souboru - včetně názvu souboru, délky obsahu souboru a umístění souboru v hierarchii složek - odděleně od obsahu souboru.

Většina souborových systémů ukládá názvy všech souborů do jednoho adresáře na jedno místo - tabulku adresářů pro tento adresář - která je často uložena jako každý jiný soubor. Mnoho souborových systémů vkládá do tabulky adresářů pouze některá metadata pro soubor a zbytek metadat pro tento soubor do zcela samostatné struktury, jako je například inode .

Většina souborových systémů také ukládá metadata, která nejsou spojena s žádným konkrétním souborem. Taková metadata obsahují informace o nepoužívaných oblastech - bitmapu volného místa , mapu dostupnosti bloků - a informace o vadných sektorech . Často jsou takové informace o alokační skupině uloženy uvnitř samotné alokační skupiny.

K souborovým systémům, jako jsou NTFS , XFS , ext2 , ext3 , některé verze UFS a HFS+ , lze pomocí rozšířených atributů souborů přidružit další atributy . Některé systémy souborů poskytují uživatelem definované atributy, jako je autor dokumentu, kódování znaků dokumentu nebo velikost obrázku.

Některé souborové systémy umožňují, aby k jednomu názvu souboru byly přiřazeny různé kolekce dat. Tyto oddělené kolekce mohou být označovány jako streamy nebo vidlice . Apple na Macintoshi dlouhodobě používá vidlicový souborový systém a Microsoft podporuje streamy v systému NTFS. Některé souborové systémy udržují několik předchozích revizí souboru pod jediným názvem souboru; název souboru sám načte nejnovější verzi, zatímco k předchozí uložené verzi lze přistupovat pomocí speciální konvence pojmenování, jako je „název_souboru; 4“ nebo „název_souboru (-4)“ pro přístup k uloženým verzím čtyři.

Podrobnosti o tom, které systémy souborů podporují jaké druhy metadat, najdete v článku Porovnání souborových systémů#Metadata .

Souborový systém jako abstraktní uživatelské rozhraní

V některých případech nemusí souborový systém využívat paměťové zařízení, ale může být použit k organizaci a reprezentaci přístupu k jakýmkoli datům, ať už jsou uložena nebo dynamicky generována (např. Procfs ).

Utility

Systémy souborů zahrnují nástroje pro inicializaci, změnu parametrů a odebrání instance systému souborů. Některé zahrnují možnost rozšířit nebo zkrátit prostor přidělený systému souborů.

Adresářské nástroje lze použít k vytváření, přejmenování a mazání položek adresáře , které jsou také známé jako dentries (singulární: dentry ), a ke změně metadat přidružených k adresáři. Adresářské nástroje mohou také zahrnovat možnosti vytváření dalších odkazů na adresář ( pevné odkazy v Unixu ), přejmenování nadřazených odkazů („..“ v operačních systémech podobných Unixu) a vytváření obousměrných odkazů na soubory.

Nástroje pro soubory vytvářejí, vypisují, kopírují, přesouvají a odstraňují soubory a mění metadata. Mohou být schopni zkrátit data, zkrátit nebo rozšířit přidělení prostoru, připojit, přesunout a upravit soubory na místě. V závislosti na základní struktuře systému souborů mohou poskytovat mechanismus pro předpřiřazení nebo zkrácení od začátku souboru, vkládání záznamů do středu souboru nebo mazání záznamů ze souboru. Do této kategorie patří také nástroje pro uvolnění místa pro odstraněné soubory, pokud souborový systém poskytuje funkci obnovení.

Některé souborové systémy odkládají operace, jako je reorganizace volného místa, bezpečné mazání volného místa a přestavba hierarchických struktur poskytováním nástrojů k provádění těchto funkcí v době minimální aktivity. Příkladem jsou nástroje pro defragmentaci systému souborů .

Některé z nejdůležitějších funkcí nástrojů systému souborů jsou dozorové činnosti, které mohou zahrnovat obcházení vlastnictví nebo přímý přístup k základnímu zařízení. Mezi ně patří vysoce výkonné zálohování a obnova, replikace dat a reorganizace různých datových struktur a alokačních tabulek v rámci systému souborů.

Omezení a povolení přístupu

Souborové systémy používají k řízení přístupu k datům několik mechanismů. Obvykle je záměrem zabránit čtení nebo úpravám souborů uživatelem nebo skupinou uživatelů. Dalším důvodem je zajistit, aby byla data kontrolovaně upravována, aby mohl být přístup omezen na konkrétní program. Mezi příklady patří hesla uložená v metadatech souboru nebo jinde a oprávnění k souboru ve formě bitů oprávnění, seznamů řízení přístupu nebo funkcí . Potřeba nástrojů souborového systému mít přístup k datům na mediální úrovni za účelem reorganizace struktur a zajištění efektivního zálohování obvykle znamená, že jsou účinné pouze pro zdvořilé uživatele, ale nejsou účinné proti vetřelcům.

Metody šifrování dat souborů jsou někdy součástí systému souborů. To je velmi efektivní, protože pro efektivní správu dat není potřeba, aby nástroje systému souborů znaly semeno šifrování. Mezi rizika spoléhání se na šifrování patří skutečnost, že útočník může data zkopírovat a k dešifrování dat použít hrubou sílu. Ztráta osiva navíc znamená ztrátu dat.

Zachování integrity

Jednou významnou odpovědností systému souborů je zajistit, aby struktury systému souborů v sekundárním úložišti zůstaly konzistentní bez ohledu na akce programů přistupujících k systému souborů. To zahrnuje akce provedené v případě, že program upravující systém souborů neobvykle skončí nebo zanedbá informování systému souborů, že dokončil své činnosti. To může zahrnovat aktualizaci metadat, zadání adresáře a zpracování všech dat, která byla uložena do vyrovnávací paměti, ale ještě nebyla aktualizována na fyzickém úložném médiu.

Mezi další selhání, se kterými se souborový systém musí vypořádat, patří selhání médií nebo ztráta připojení ke vzdáleným systémům.

V případě selhání operačního systému nebo „měkkého“ výpadku napájení je nutné vyvolat speciální rutiny v systému souborů podobně jako v případě selhání jednotlivého programu.

Systém souborů musí být také schopen opravit poškozené struktury. K tomu může dojít v důsledku selhání operačního systému, pro který OS nemohl upozornit systém souborů, výpadek napájení nebo reset.

Systém souborů musí také zaznamenávat události, aby bylo možné analyzovat systémové problémy i problémy s konkrétními soubory nebo adresáři.

Uživatelská data

Nejdůležitějším účelem systému souborů je správa uživatelských dat. To zahrnuje ukládání, načítání a aktualizaci dat.

Některé souborové systémy přijímají data pro ukládání jako proud bajtů, které jsou shromažďovány a ukládány způsobem účinným pro média. Když program načte data, určí velikost vyrovnávací paměti a systém souborů přenese data z média do vyrovnávací paměti. Rutinní knihovna může někdy umožnit uživatelskému programu definovat záznam na základě volání knihovny určujícího délku. Když uživatelský program načte data, knihovna načte data prostřednictvím systému souborů a vrátí záznam .

Některé systémy souborů umožňují specifikovat pevnou délku záznamu, která se používá pro všechny zápisy a čtení. To usnadňuje vyhledání ^ného záznamu a aktualizaci záznamů.

Identifikace každého záznamu, známá také jako klíč, umožňuje propracovanější systém souborů. Uživatelský program může číst, zapisovat a aktualizovat záznamy bez ohledu na jejich umístění. To vyžaduje komplikovanou správu bloků médií obvykle oddělujících bloky klíčů a bloky dat. Pomocí pyramidových struktur pro lokalizaci záznamů lze vyvinout velmi účinné algoritmy.

Pomocí systému souborů

Nástroje, jazykové knihovny run-time specifické pro uživatele a uživatelské programy používají API systému souborů k vytváření požadavků systému souborů. Patří sem přenos dat, určování polohy, aktualizace metadat, správa adresářů, správa specifikací přístupu a odstraňování.

Více souborových systémů v rámci jednoho systému

Maloobchodní systémy jsou často konfigurovány tak, že jeden souborový systém zabírá celé úložné zařízení .

Dalším přístupem je rozdělení disku tak, aby bylo možné použít několik souborových systémů s různými atributy. Jeden souborový systém pro použití jako mezipaměť prohlížeče nebo úložiště e -mailů může být konfigurován s malou velikostí alokace. Díky tomu je aktivita vytváření a mazání souborů typická pro aktivitu prohlížeče v úzké oblasti disku, kde nebude zasahovat do jiných alokací souborů. Může být vytvořen další oddíl pro ukládání zvukových nebo video souborů s relativně velkou velikostí bloku. Ještě další lze normálně nastavit jen pro čtení a pouze periodicky nastavit zapisovatelné.

Třetím přístupem, který se většinou používá v cloudových systémech, je použití „ diskových obrazů “ k uložení dalších souborových systémů se stejnými atributy nebo bez, v jiném (hostitelském) souborovém systému jako soubor. Běžným příkladem je virtualizace: jeden uživatel může spustit experimentální distribuci Linuxu (pomocí systému souborů ext4 ) na virtuálním počítači v jeho produkčním prostředí Windows (pomocí systému NTFS ). Systém souborů ext4 je umístěn v obrazu disku, který je v hostitelském systému souborů NTFS považován za soubor (nebo více souborů, v závislosti na hypervisoru a nastavení).

Mít více souborových systémů v jednom systému má další výhodu v tom, že v případě poškození jednoho oddílu budou zbývající systémy souborů často stále neporušené. To zahrnuje zničení systémového oddílu virem nebo dokonce systému, který se nespustí. Nástroje souborového systému, které vyžadují vyhrazený přístup, lze efektivně dokončit po částech. Kromě toho, defragmentace může být účinnější. Několik nástrojů pro údržbu systému, jako jsou antivirové kontroly a zálohy, lze také zpracovat v segmentech. Není například nutné zálohovat souborový systém obsahující videa společně se všemi ostatními soubory, pokud od poslední zálohy nebyly přidány žádné. Pokud jde o obrazové soubory, lze snadno „roztočit“ diferenciální obrazy, které obsahují pouze „nová“ data zapsaná do hlavního (původního) obrazu. Diferenciální obrázky lze použít jak z hlediska bezpečnosti (jako „jednorázový“ systém - lze rychle obnovit, pokud je zničen nebo kontaminován virem, protože starý obraz lze odstranit a nový obraz lze vytvořit během několika sekund, a to i bez automatizované postupy) a rychlé nasazení virtuálního počítače (protože rozdílové obrazy lze rychle vytvořit pomocí dávkového skriptu).

Omezení návrhu

Všechny systémy souborů mají nějaký funkční limit, který definuje maximální kapacitu dat v úložišti v rámci tohoto systému . Tyto funkční limity jsou snahou designéra nejlépe odhadnout podle toho, jak velké jsou úložné systémy právě teď a jak velké úložné systémy se pravděpodobně v budoucnu stanou. Úložiště na disku se stále zvyšuje téměř exponenciální rychlostí (viz Moorův zákon ), takže po několika letech dosahovaly souborové systémy konstrukčních omezení, která vyžadují, aby uživatelé počítačů opakovaně přecházeli na novější systém se stále větší kapacitou.

Složitost systému souborů se obvykle mění úměrně s dostupnou kapacitou úložiště. Souborové systémy domácích počítačů z počátku 80. let s 50 kB až 512 kB úložiště by nebyly rozumnou volbou pro moderní úložné systémy se stovkami gigabajtů kapacity. Podobně by moderní souborové systémy nebyly rozumnou volbou pro tyto rané systémy, protože složitost moderních struktur souborových systémů by rychle spotřebovala nebo dokonce překročila velmi omezenou kapacitu raných úložných systémů.

Typy souborových systémů

Typy souborových systémů lze rozdělit na diskové/páskové souborové systémy, síťové souborové systémy a speciální souborové systémy.

Systémy souborů na disku

Systém souborů na disku využívá výhod schopnosti diskových úložných médií náhodně adresovat data v krátkém čase. Mezi další aspekty patří rychlost přístupu k datům, která byla původně požadována, a očekávání, že mohou být požadována i následující data. To umožňuje více uživatelům (nebo procesům) přístup k různým datům na disku bez ohledu na postupné umístění dat. Mezi příklady patří FAT ( FAT12 , FAT16 , FAT32 ), exFAT , NTFS , HFS a HFS+ , HPFS , APFS , UFS , ext2 , ext3 , ext4 , XFS , btrfs , Files-11 , Veritas File System , VMFS , ZFS , ReiserFS a ScoutFS . Některé systémy souborů na disku jsou žurnálovací souborové systémy nebo systémy verzí souborů .

Optické disky

ISO 9660 a Universal Disk Format (UDF) jsou dva běžné formáty, které se zaměřují na kompaktní disky , DVD a disky Blu-ray . Mount Rainier je rozšíření UDF podporované od 2.6 řady jádra Linuxu a od Windows Vista, které usnadňuje přepis na DVD.

Flash souborové systémy

Systém souborů flash bere v úvahu speciální schopnosti, výkon a omezení paměťových zařízení flash . Systém souborů na disku může často používat paměťové zařízení flash jako podkladové úložné médium, ale je mnohem lepší použít souborový systém speciálně navržený pro flash zařízení.

Páskové souborové systémy

Páska souborový systém je souborový systém a kazety ve formátu určen pro ukládání souborů na pásku. Magnetické pásky jsou sekvenční paměťová média s výrazně delší dobou přístupu k náhodným datům než disky, což představuje výzvu pro vytváření a efektivní správu univerzálního systému souborů.

V systému souborů na disku je obvykle hlavní adresář souborů a mapa použitých a volných datových oblastí. Jakékoli přidávání, změny nebo odstraňování souborů vyžadují aktualizaci adresáře a použitých/bezplatných map. Náhodný přístup k datovým oblastem se měří v milisekundách, takže tento systém funguje dobře pro disky.

Páska vyžaduje k navíjení a odvíjení potenciálně velmi dlouhých cívek médií lineární pohyb. Tento pohyb pásky může trvat několik sekund až několik minut, než se čtecí/zapisovací hlava přesune z jednoho konce pásky na druhý.

V důsledku toho může být hlavní adresář souborů a mapa použití extrémně pomalé a neefektivní s páskou. Zápis obvykle zahrnuje čtení mapy využití bloku, vyhledání volných bloků pro zápis, aktualizaci mapy použití a adresáře pro přidání dat a následný posun pásky k zápisu dat na správné místo. Každý další zápis souboru vyžaduje aktualizaci mapy a adresáře a zápis dat, což může u každého souboru trvat několik sekund.

Páskové souborové systémy místo toho typicky umožňují, aby byl adresář souborů rozložen na pásku smíchanou s daty, označovanou jako streamování , takže k zápisu nových dat nejsou nutné časově náročné a opakované pohyby pásky.

Vedlejším efektem tohoto návrhu je však to, že čtení adresáře souborů na pásce obvykle vyžaduje skenování celé pásky a čtení všech rozptýlených položek adresáře. Většina softwaru pro archivaci dat, který pracuje s páskovým úložištěm, uloží místní kopii páskového katalogu do systému souborů na disku, takže přidávání souborů na pásku lze provést rychle, aniž byste museli znovu skenovat páskové médium. Kopie místního páskového katalogu je obvykle vyřazena, pokud není po určitou dobu používána. V tomto okamžiku musí být páska znovu naskenována, má-li být použita v budoucnosti.

IBM vyvinula souborový systém pro pásku s názvem Linear Tape File System . Implementace tohoto systému souborů IBM byla vydána jako open-source produkt IBM Linear Tape File System-Single Drive Edition (LTFS-SDE) . Systém souborů lineárních pásek používá k záznamu indexových metadat samostatný oddíl na pásku, čímž se vyhne problémům spojeným s rozptylem položek adresáře po celé pásce.

Formátování pásky

Zápis dat na pásku, mazání nebo formátování pásky je často značně časově náročný proces a na velkých páskách může trvat několik hodin. U mnoha technologií datových pásek není nutné pásku formátovat před přepsáním nových dat na pásku. Je to dáno inherentně destruktivní povahou přepisování dat na sekvenčních médiích.

Vzhledem k času, který může trvat formátování pásky, jsou pásky obvykle předformátovány, takže uživatel pásky nemusí trávit čas přípravou každé nové pásky k použití. Vše, co je obvykle nutné, je před použitím zapsat na pásku identifikační médium a i to lze automaticky zapsat softwarem při prvním použití nové pásky.

Databázové souborové systémy

Další koncepcí správy souborů je myšlenka databázového systému souborů. Namísto nebo kromě hierarchické strukturované správy jsou soubory identifikovány podle jejich charakteristik, jako je typ souboru, téma, autor nebo podobná bohatá metadata .

IBM DB2 for i (dříve známý jako DB2/400 a DB2 for i5/OS) je databázový souborový systém jako součást objektového operačního systému IBM i (dříve OS/400 a i5/OS), zahrnující jednu úroveň ukládat a provozovat na IBM Power Systems (dříve známé jako AS/400 a iSeries), navržené Frankem G. Soltisem, bývalým hlavním vědeckým pracovníkem IBM pro IBM i. Kolem roku 1978 až 1988 Frank G. Soltis a jeho tým v IBM Rochester úspěšně navrhli a použili technologie, jako je databázový souborový systém, kde jiní jako Microsoft později neuspěli. Tyto technologie jsou neformálně známé jako „pevnost Rochester“ a byly v několika základních aspektech rozšířeny od raných mainframových technologií, ale v mnoha ohledech byly z technologického hlediska pokročilejší.

Některé další projekty, které nejsou „čistými“ databázovými systémy souborů, ale využívají některé aspekty databázového systému souborů:

• Mnoho systémů správy webového obsahu používá k ukládání a načítání souborů relační DBMS . Například XHTML soubory jsou uloženy jako XML nebo textových polí, zatímco obrazové soubory jsou uloženy jako blob oblastech; Příkazy SQL SELECT (s volitelnou XPath ) načítají soubory a umožňují použití propracované logiky a bohatších informačních asociací než „obvyklé systémy souborů“. Mnoho CMS má také možnost ukládat pouze metadata v databázi, přičemž standardní souborový systém slouží k ukládání obsahu souborů.
• Velmi velké souborové systémy, ztělesněné aplikacemi jako Apache Hadoop a Google File System , používají některé koncepty databázového systému souborů .

Transakční souborové systémy

Některé programy musí buď provést více změn v systému souborů, nebo pokud jedna nebo více změn z jakéhokoli důvodu selže, neprovádějte žádné změny. Například program, který instaluje nebo aktualizuje software, může zapisovat spustitelné soubory, knihovny a/nebo konfigurační soubory. Pokud některé zápisy selžou a software zůstane částečně nainstalován nebo aktualizován, software může být poškozený nebo nepoužitelný. Neúplná aktualizace klíčového systémového nástroje, například příkazového prostředí , může ponechat celý systém v nepoužitelném stavu.

Zpracování transakcí zavádí záruku atomičnosti , která zajišťuje, že operace uvnitř transakce jsou buď potvrzeny, nebo transakci lze přerušit a systém zahodí všechny své dílčí výsledky. To znamená, že pokud dojde k havárii nebo výpadku napájení, po obnovení bude uložený stav konzistentní. Buď bude software zcela nainstalován, nebo bude neúspěšná instalace zcela vrácena zpět, ale v systému nezůstane nepoužitelná částečná instalace. Transakce také poskytují záruku izolace , což znamená, že operace v rámci transakce jsou skryty před jinými vlákny v systému, dokud se transakce nepotvrdí, a že rušivé operace v systému budou s transakcí řádně serializovány .

Windows, počínaje Vista, přidaly podporu transakcí na NTFS ve funkci zvané Transactional NTFS , ale její použití se nyní nedoporučuje. Existuje řada výzkumných prototypů transakčních souborových systémů pro systémy UNIX, včetně souborového systému Valor, Amino, LFS a transakčního souborového systému ext3 v jádře TxOS, jakož i transakčních souborových systémů cílených na vestavěné systémy, jako je TFFS.

Zajistit konzistenci napříč více operacemi systému souborů je bez transakcí systému souborů obtížné, ne -li nemožné. Zamykání souborů lze použít jako mechanismus řízení souběžnosti pro jednotlivé soubory, ale obvykle nechrání strukturu adresářů ani metadata souborů. Zamykání souborů například nemůže zabránit závodním podmínkám TOCTTOU u symbolických odkazů. Zamykání souborů také nemůže automaticky vrátit zpět neúspěšnou operaci, například aktualizaci softwaru; to vyžaduje atomicitu.

Žurnálovací souborové systémy jsou jednou z technik používaných k zavedení konzistence na úrovni transakcí do struktur systému souborů. Deníkové transakce nejsou vystaveny programům jako součást OS API; používají se pouze interně k zajištění konzistence při granularitě jednoho systémového volání.

Systémy zálohování dat obvykle neposkytují podporu pro přímé zálohování dat uložených transakčním způsobem, což znesnadňuje obnovu spolehlivých a konzistentních datových sad. Většina zálohovacího softwaru jednoduše zaznamenává, jaké soubory se od určité doby změnily, bez ohledu na stav transakcí sdílený mezi více soubory v celkové datové sadě. Jako alternativní řešení některé databázové systémy jednoduše vytvářejí archivovaný stavový soubor obsahující všechna data až do tohoto bodu a zálohovací software to pouze zálohuje a vůbec neinteraguje s aktivními transakčními databázemi. Po obnovení souboru záložním softwarem obnova vyžaduje oddělené obnovení databáze od stavového souboru.

Síťové souborové systémy

Síťový souborový systém je souborový systém, který funguje jako klient pro vzdálený přístup k souboru protokolu je, poskytující přístup k souborům na serveru. Programy využívající místní rozhraní mohou transparentně vytvářet, spravovat a přistupovat k hierarchickým adresářům a souborům ve vzdálených počítačích připojených k síti. Mezi příklady síťových souborových systémů patří klienti pro protokoly NFS , AFS , SMB a klienti podobní souborovým systémům pro FTP a WebDAV .

Systémy souborů sdíleného disku

Systém souborů sdíleného disku je takový, ve kterém má řada počítačů (obvykle serverů) přístup ke stejnému externímu diskovému subsystému (obvykle SAN). Systém souborů rozhoduje o přístupu k tomuto subsystému, čímž zabraňuje kolizím při zápisu. Mezi příklady patří GFS2 od Red Hat , GPFS , nyní známý jako Spectrum Scale, od IBM, SFS od DataPlow, CXFS od SGI , StorNext od Quantum Corporation a ScoutFS od Versity.

Speciální souborové systémy

A speciální souborový systém vykazuje dlouhodobé soubor prvků operačního systému, jako jsou soubory, takže mohou být jednal s použitím souborového systému API. To se nejčastěji provádí v operačních systémech podobných Unixu, ale v některých operačních systémech jiných než Unix jsou zařízením dána jména souborů.

Systémy souborů zařízení

Systém souborů zařízení představuje I/O zařízení a pseudozařízení jako soubory, nazývané soubory zařízení . Příklady v unixových systémech zahrnují devfs a v systémech Linux 2.6 udev . V systémech, které nejsou podobné Unixu, jako jsou TOPS-10 a další jím ovlivněné operační systémy, kde úplný název souboru nebo cesta k souboru může obsahovat předponu zařízení, jsou jiná zařízení než ta, která obsahují systémy souborů, označována předponou zařízení upřesnění zařízení, aniž by jej cokoli následovalo.

Další speciální souborové systémy

• V jádře Linux poskytují configfs a sysfs soubory, které lze použít k dotazování jádra na informace a konfiguraci entit v jádře.
• procfs mapuje procesy a v Linuxu další struktury operačního systému do prostoru souborů.

Minimální systém souborů / úložiště audiokazet

V roce 1970 byly disky a digitální pásková zařízení pro některé rané uživatele mikropočítačů příliš drahé . Byl navržen levný základní systém pro ukládání dat, který používal běžnou zvukovou kazetu .

Když systém potřeboval zapsat data, byl uživatel upozorněn na stisknutí „RECORD“ na kazetovém magnetofonu, poté stiskněte „RETURN“ na klávesnici, aby systém upozornil, že kazetový magnetofon nahrává. Systém napsal zvuk zajišťující synchronizaci času, poté moduloval zvuky, které kódovaly předponu, data, kontrolní součet a příponu. Když systém potřeboval přečíst data, byl uživatel instruován, aby na kazetovém rekordéru stiskl „PLAY“. Systém poslouchal zvuky na kazetě a čekal, až bude jako synchronizace rozpoznán zvuk. Systém by následně interpretoval následné zvuky jako data. Když bylo čtení dat dokončeno, systém upozorní uživatele, aby stiskl „STOP“ na kazetovém rekordéru. Bylo to primitivní, ale fungovalo to (většinou). Data byla ukládána postupně, obvykle v nejmenovaném formátu, ačkoli některé systémy (například řada počítačů Commodore PET ) umožňovaly pojmenování souborů. Více sad dat lze zapsat a lokalizovat rychlým přetáčením pásky a pozorováním na počítadle pásky, aby se našel přibližný začátek další datové oblasti na pásce. Uživatel možná bude muset poslouchat zvuky, aby našel správné místo pro zahájení přehrávání další datové oblasti. Některé implementace dokonce obsahovaly slyšitelné zvuky proložené daty.

Ploché souborové systémy

V systému plochých souborů neexistují žádné podadresáře ; položky adresáře pro všechny soubory jsou uloženy v jednom adresáři.

Když byla disketová média poprvé k dispozici, byl tento typ souborového systému adekvátní vzhledem k relativně malému množství dostupného datového prostoru. Počítače CP/M představovaly plochý souborový systém, kde soubory bylo možné přiřadit do jedné ze 16 uživatelských oblastí a obecné operace se soubory zúžily tak, aby fungovaly na jedné, místo aby ve výchozím nastavení pracovaly na všech. Tyto uživatelské oblasti byly pouze speciálními atributy spojenými se soubory; to znamená, že nebylo nutné definovat konkrétní kvótu pro každou z těchto oblastí a soubory mohly být přidávány do skupin tak dlouho, dokud bylo na disku ještě volné úložné místo. Raný Apple Macintosh také představoval plochý souborový systém, Macintosh File System . Bylo to neobvyklé v tom, že program pro správu souborů ( Macintosh Finder ) vytvořil nad EMFS iluzi částečně hierarchického systému souborů. Tato struktura vyžadovala, aby měl každý soubor jedinečný název, i když vypadal, že je v samostatné složce. IBM DOS/360 a OS/360 ukládají položky pro všechny soubory na disku ( svazku ) do adresáře v balíčku, který se nazývá VTOC ( Volume Table of Contents ).

I když jsou jednoduché, ploché systémy souborů nepohodlné, protože počet souborů roste a ztěžuje uspořádání dat do souvisejících skupin souborů.

Nedávný dodatek k systémové rodiny bytu souboru je Amazon ‚s S3 , vzdálené úložiště služba, která je záměrně zjednodušený umožnit uživatelům možnost upravit způsob jejich data uložena. Jedinou konstrukcí jsou kbelíky (představte si diskovou jednotku neomezené velikosti) a objekty (podobné, ale ne totožné se standardním konceptem souboru). Pokročilá správa souborů je povolena tím, že je možné použít téměř jakýkoli znak (včetně '/') v názvu objektu a možnost vybrat podmnožiny obsahu segmentu na základě identických předpon.

Souborové a operační systémy

Mnoho operačních systémů obsahuje podporu pro více než jeden souborový systém. Někdy jsou OS a souborový systém tak úzce propojeny, že je obtížné oddělit funkce systému souborů.

Mezi uživatelem a systémem souborů musí existovat rozhraní poskytované softwarem operačního systému. Toto rozhraní může být textové (například poskytované rozhraním příkazového řádku , jako je například Unix shell nebo OpenVMS DCL ) nebo grafické (takové, jaké poskytuje grafické uživatelské rozhraní , například prohlížeče souborů ). Pokud je to grafické, často se používá metafora složky obsahující dokumenty, jiné soubory a vnořené složky (viz také: adresář a složka).

Unix a operační systémy podobné Unixu

Unixové operační systémy vytvářejí virtuální souborový systém, díky kterému se zdá, že všechny soubory na všech zařízeních existují v jediné hierarchii. To znamená, že v těchto systémech existuje jeden kořenový adresář a každý soubor existující v systému je někde umístěn pod ním. Unixové systémy mohou jako kořenový adresář používat disk RAM nebo sdílený prostředek v síti.

Systémy podobné Unixu přiřazují každému zařízení název zařízení, ale takto se k souborům v tomto zařízení nepřistupuje. Aby místo toho získal přístup k souborům na jiném zařízení, musí být operační systém nejprve informován, kde ve stromu adresářů by se tyto soubory měly objevit. Tento proces se nazývá připojení systému souborů. Chcete-li například přistupovat k souborům na disku CD-ROM , musíte operačnímu systému sdělit „Vezměte souborový systém z tohoto disku CD-ROM a zobrazte jej v takovém a takovém adresáři“. Adresář daný operačnímu systému se nazývá bod připojení  - může to být například /media . Adresář /media existuje na mnoha unixových systémech (jak je uvedeno v normě Filesystem Hierarchy Standard ) a je určen speciálně pro použití jako přípojný bod pro vyměnitelná média, jako jsou disky CD, DVD, jednotky USB nebo diskety. Může být prázdný nebo může obsahovat podadresáře pro montáž jednotlivých zařízení. Připojení k souborovým systémům může obecně povolit pouze správce (tj. Uživatel root ).

Unixové operační systémy často obsahují software a nástroje, které pomáhají při procesu montáže a poskytují mu nové funkce. Některé z těchto strategií byly vytvořeny jako „automatická montáž“ jako odraz jejich účelu.

• V mnoha situacích, souborové systémy jiné než kořenové musí být k dispozici, jakmile je operační systém zaveden . Všechny unixové systémy proto poskytují možnost instalace souborových systémů při zavádění. Správci systému definují tyto systémy souborů v konfiguračním souboru fstab ( vfstab v systému Solaris ), který také označuje možnosti a body připojení.
• V některých situacích není nutné při spouštění připojovat určité systémy souborů , ačkoli jejich použití může být poté žádoucí. Pro unixové systémy existuje několik nástrojů, které umožňují připojení předdefinovaných souborových systémů na vyžádání.
• Vyměnitelná média umožňují přenos programů a dat mezi počítači bez fyzického připojení. Běžné příklady zahrnují USB flash disky , CD-ROMy a DVD . Byly proto vyvinuty nástroje pro detekci přítomnosti a dostupnosti média a následné připojení tohoto média bez jakéhokoli zásahu uživatele.
• Progresivní unixové systémy také zavedly koncept zvaný supermounting ; viz například projekt Linux supermount-ng . Například disketu, která byla supermontována, lze ze systému fyzicky odebrat. Za normálních okolností měl být disk před odstraněním synchronizován a poté odpojen. Za předpokladu, že došlo k synchronizaci, lze do jednotky vložit jiný disk. Systém si automaticky všimne, že se disk změnil, a aktualizuje obsah bodu připojení tak, aby odrážel nové médium.
• Automounter automaticky připojit souborový systém, když je odkazováno na seznamu vrcholu, která by měla být namontována. To se obvykle používá pro souborové systémy na síťových serverech, místo aby se spoléhalo na události, jako je vložení média, jak by bylo vhodné pro vyměnitelná média.

Linux

Linux podporuje mnoho souborových systémů, ale mezi běžné možnosti pro systémový disk na blokovém zařízení patří rodina ext* ( ext2 , ext3 a ext4 ), XFS , JFS a btrfs . U surového blesku bez blesku překladu vrstvou (FTL), nebo technologie pamětí zařízení (MTD), jsou UBIFS , JFFS2 a YAFFS , mezi ostatními. SquashFS je běžný komprimovaný systém souborů pouze pro čtení.

Solaris

Solaris v dřívějších verzích byl standardně nastaven na (bez žurnálu nebo bez protokolování) UFS pro zaváděcí a doplňkové systémy souborů. Solaris výchozí, podporovaný a rozšířený UFS.

Postupem času byla přidána podpora pro další souborové systémy a významná vylepšení, včetně Veritas Software Corp. (journaling) VxFS , Sun Microsystems (clustering) QFS , Sun Microsystems (journaling) UFS a Sun Microsystems (open source, poolable, 128 bit compressible, a oprava chyb) ZFS .

Do systému Solaris byla přidána rozšíření jádra, aby bylo možné spouštět operace Veritas VxFS . Protokolování nebo deníky byly přidány do UFS v Sunu Solaris 7 . Verze Solaris 10 , Solaris Express, OpenSolaris a dalších open source variant operačního systému Solaris později podporovaly bootovatelný ZFS .

Logical Volume Management umožňuje rozšířit souborový systém na více zařízení za účelem přidání redundance, kapacity a/nebo propustnosti. Starší prostředí v Solarisu může používat Solaris Volume Manager (dříve známý jako Solstice DiskSuite ). Veritas Volume Manager může používat více operačních systémů (včetně Solarisu) . Moderní operační systémy založené na Solarisu zastíní potřebu správy objemu pomocí využití virtuálních úložných oblastí v ZFS .

Operační Systém Mac

macOS (dříve Mac OS X) používá Apple File System (APFS), který v roce 2017 nahradil souborový systém zděděný z klasického Mac OS s názvem HFS Plus (HFS+). Apple také pro HFS+používá termín „Mac OS Extended“. HFS Plus je souborový systém bohatý na metadata, který zachovává malá a velká písmena, ale (obvykle) nerozlišuje velká a malá písmena . Kvůli unixovým kořenům macOS byla do HFS Plus přidána unixová oprávnění. Pozdější verze HFS Plus přidaly žurnálování, aby se zabránilo poškození struktury systému souborů, a zavedly řadu optimalizací pro alokační algoritmy ve snaze automaticky defragmentovat soubory bez nutnosti externího defragmentátoru.

Názvy souborů mohou mít až 255 znaků. HFS Plus používá k ukládání názvů souborů Unicode . V systému macOS může typ souboru pocházet z kódu typu , uloženého v metadatech souboru nebo z přípony názvu souboru .

HFS Plus má tři druhy odkazů: pevné odkazy ve stylu Unixu, symbolické odkazy ve stylu Unixu a aliasy . Aliasy jsou navrženy tak, aby udržovaly odkaz na jejich původní soubor, i když jsou přesunuty nebo přejmenovány; nejsou interpretovány samotným souborovým systémem, ale kódem Správce souborů v uživatelské zemi .

MacOS 10.13 High Sierra, která byla vyhlášena dne 5. června 2017 v případě WWDC Apple, používá Apple souborový systém na SSD .

macOS také podporoval souborový systém UFS , odvozený z rychlého systému souborů BSD Unix přes NeXTSTEP . Od Mac OS X Leopard už ale macOS nebylo možné nainstalovat na svazek UFS, ani systém před Leopardem nainstalovaný na svazku UFS nelze upgradovat na Leopard. V systému Mac OS X Lion byla podpora UFS zcela zrušena.

Novější verze systému macOS jsou schopné číst a zapisovat do starších systémů souborů FAT (16 a 32) běžných v systému Windows. Jsou také schopni číst novější systémy souborů NTFS pro Windows. Aby bylo možné zapisovat do souborových systémů NTFS ve verzích macOS před Mac OS X Snow Leopard, je nutný software třetích stran. Mac OS X 10.6 (Snow Leopard) a novější umožňují zápis do souborových systémů NTFS, ale až po netriviální změně nastavení systému (existuje software třetí strany, který to automatizuje).

MacOS konečně podporuje čtení a zápis systému souborů exFAT od Mac OS X Snow Leopard, počínaje verzí 10.6.5.

OS/2

OS/2 1.2 představil High Performance File System (HPFS). HPFS podporuje různé názvy souborů na různých kódových stránkách , dlouhé názvy souborů (255 znaků), efektivnější využití místa na disku, architekturu, která udržuje související položky blízko sebe na svazku disku, menší fragmentaci dat, prostor na základě rozsahu alokace, stromová struktura B+ pro adresáře a kořenový adresář umístěný ve středu disku, pro rychlejší průměrný přístup. V roce 1999 byl dodán žurnálovaný souborový systém (JFS).

PC-BSD

PC-BSD je stolní verze FreeBSD, který zdědí FreeBSD ‚s ZFS podporu, podobně jako FreeNAS . Nový grafický instalátor PC-BSD zvládne / ( root ) instalací fondu ZFS a RAID-Z a šifrování disku pomocí Geli od začátku snadno pohodlným ( GUI ) způsobem. Aktuální PC-BSD 9.0+ 'Isotope Edition' má souborový systém ZFS verze 5 a úložný fond ZFS verze 28.

Plán 9

Plán 9 od Bell Labs považuje vše za soubor a přistupuje ke všem objektům tak, jak by se přistupovalo k souboru (tj. Neexistuje žádný ioctl nebo mmap ): sítě, grafika, ladění, autentizace, možnosti, šifrování a další služby jsou přístupné přes I /O operace s deskriptory souborů . Protokol 9P odstraňuje rozdíl mezi místními a vzdálenými soubory. Systémy souborů v plánu 9 jsou organizovány pomocí soukromých jmenných prostorů pro jednotlivé procesy, což umožňuje každému procesu jiný pohled na mnoho souborových systémů, které poskytují zdroje v distribuovaném systému.

The Inferno operační systém sdílí tyto pojmy s Plan 9.

Microsoft Windows

Windows využívá souborové systémy FAT , NTFS , exFAT , Live File System a ReFS (poslední z nich je podporován a použitelný pouze v systémech Windows Server 2012 , Windows Server 2016 , Windows 8 , Windows 8.1 a Windows 10 ; Windows nelze spustit z toho).

Systém Windows používá abstrakci písmena jednotky na uživatelské úrovni k rozlišení jednoho disku nebo oddílu od druhého. Například cesta C: \ WINDOWS představuje adresář WINDOWS na oddílu reprezentovaném písmenem C. Jednotka C: se nejčastěji používá pro primární oddíl pevného disku , na kterém je obvykle nainstalován systém Windows a ze kterého se spouští. Tato „tradice“ se stala tak pevně zakořeněnou, že chyby existují v mnoha aplikacích, které vytvářejí předpoklady, že jednotka, na kterou je nainstalován operační systém, je C. Použití písmen jednotky a tradice používání „C“ jako písmena jednotky pro primární oddíl jednotky pevného disku lze vysledovat do systému MS-DOS , kde písmena A a B byla vyhrazena až pro dvě disketové jednotky. To zase pochází z CP/M v 70. letech a nakonec z CP/CMS IBM z roku 1967.

TLUSTÝ

Rodina souborových systémů FAT je podporována téměř všemi operačními systémy pro osobní počítače, včetně všech verzí Windows a MS-DOS / PC DOS , OS / 2 a DR-DOS . (PC DOS je OEM verze MS-DOS, MS-DOS byl původně založen na SCP "s 86-DOS . DR-DOS byl založen na digitální Research je Concurrent DOS , nástupce CP / M-86 .) Tento Systémy souborů FAT jsou proto velmi vhodné jako univerzální formát pro výměnu mezi počítači a zařízeními jakéhokoli typu a věku.

Systém souborů FAT sleduje své kořeny zpět k (nekompatibilnímu) 8bitovému prekurzoru FAT v samostatném disku BASIC a krátkodobém projektu MDOS/MIDAS .

V průběhu let byl souborový systém rozšířen z FAT12 na FAT16 a FAT32 . Do systému souborů byly přidány různé funkce včetně podadresářů , podpory kódové stránky , rozšířených atributů a dlouhých názvů souborů . Třetí strany, jako je Digital Research, začlenily volitelnou podporu pro sledování mazání a schémata zabezpečení pro více uživatelů založená na svazcích/adresářích/souborech na podporu hesel a oprávnění k souborům a adresářům, jako jsou přístupová práva pro čtení/zápis/spouštění/mazání. Většina těchto rozšíření není systémem Windows podporována.

Systémy souborů FAT12 a FAT16 měly omezení počtu položek v kořenovém adresáři systému souborů a měly omezení maximální velikosti disků nebo oddílů formátovaných FAT .

FAT32 řeší omezení ve FAT12 a FAT16, s výjimkou limitu velikosti souboru téměř 4 GB, ale ve srovnání s NTFS zůstává omezený.

FAT12, FAT16 a FAT32 mají také limit osmi znaků pro název souboru a tři znaky pro příponu (například .exe ). Toto se běžně označuje jako limit názvu souboru 8.3 . VFAT , volitelná přípona FAT12, FAT16 a FAT32, zavedená v systému Windows 95 a Windows NT 3.5 , umožňovala ukládat dlouhé názvy souborů ( LFN ) do systému souborů FAT zpětně kompatibilním způsobem.

NTFS

NTFS , zavedený s operačním systémem Windows NT v roce 1993, umožňoval řízení oprávnění na bázi ACL . Mezi další funkce podporované systémem NTFS patří pevné odkazy, více proudů souborů, indexování atributů, sledování kvót, řídké soubory, šifrování, komprese a body opravy (adresáře fungující jako přípojné body pro jiné systémy souborů, symbolické odkazy, křižovatky, odkazy na vzdálené úložiště) .

exFAT

exFAT má oproti NTFS určité výhody, pokud jde o režii systému souborů .

exFAT není zpětně kompatibilní se systémy souborů FAT, jako jsou FAT12, FAT16 nebo FAT32. Systém souborů je podporován novějšími systémy Windows, jako jsou Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows 2008, Windows 7, Windows 8 a Windows 10.

exFAT je podporován v macOS počínaje verzí 10.6.5 (Snow Leopard). Podpora v jiných operačních systémech je řídká, protože implementace podpory pro exFAT vyžaduje licenci. exFAT je jediný souborový systém, který je plně podporován v systémech macOS i Windows a který pojme soubory větší než 4 GB.

OpenVMS

MVS

Před zavedením VSAM , OS / 360 systémy implementovány hybridní systém souborů. Systém byl navržen tak, aby snadno podporoval vyměnitelné diskové balíky , takže informace týkající se všech souborů na jednom disku ( v terminologii IBM svazek ) jsou na tento disk uloženy v plochém systémovém souboru s názvem Volume Table of Contents (VTOC). VTOC ukládá všechna metadata pro soubor. Později byla zavedena hierarchická adresářová struktura se zavedením systémového katalogu , který může volitelně katalogizovat soubory (datové sady) na rezidentních a vyměnitelných svazcích. Katalog obsahuje pouze informace, které mají vztah k datové sadě ke konkrétnímu svazku. Pokud uživatel požaduje přístup k datové sadě na offline svazku a má příslušná oprávnění, systém se pokusí připojit požadovaný svazek. Ke katalogizovaným a nekatalogizovaným datovým sadám lze stále přistupovat pomocí informací ve VTOC, obejít katalog, pokud je požadavku OPEN poskytnuto požadované ID svazku. Ještě později byl VTOC indexován, aby se zrychlil přístup.

Konverzační monitorovací systém

Součást IBM Conversational Monitor System (CMS) VM/370 používá pro každý virtuální disk ( minidisk ) samostatný plochý souborový systém . Data souborů a řídicí informace jsou rozptýleny a smíchány. Kotva je záznam nazvaný Master File Directory (MFD), vždy umístěný ve čtvrtém bloku na disku. Původně CMS používalo bloky s pevnou délkou 800 bajtů, ale novější verze používaly bloky větší velikosti až 4K. Přístup k datovému záznamu vyžaduje dvě úrovně přesměrování , kdy položka adresáře souboru (nazývaná položka tabulky stavu souboru (FST)) ukazuje na bloky obsahující seznam adres jednotlivých záznamů.

Systém souborů AS/400

Data na AS/400 a jeho nástupcích se skládají ze systémových objektů mapovaných do virtuálního adresového prostoru systému v jednoúrovňovém úložišti . Je definováno mnoho typů objektů, včetně adresářů a souborů nalezených v jiných souborových systémech. Objekty souborů spolu s dalšími typy objektů tvoří základ podpory integrované relační databáze AS/400 .

Jiné systémy souborů

• Systém souborů Prospero je souborový systém založený na modelu virtuálního systému. Systém vytvořil Dr. B. Clifford Neuman z Institutu informačních věd na University of Southern California.
• Systém souborů RSRE FLEX - napsán v ALGOL 68
• Systém souborů Michigan Terminal System (MTS) je zajímavý, protože: (i) poskytuje "řádkové soubory", kde jsou délky záznamu a čísla řádků spojeny jako metadata s každým záznamem v souboru, řádky lze přidávat, nahrazovat, aktualizovat pomocí záznamy stejné nebo různé délky a odstraněny kdekoli v souboru bez nutnosti číst a přepisovat celý soubor; (ii) soubory klíčů programu mohou být sdíleny nebo povoleny příkazům a programům kromě uživatelů a skupin; a (iii) existuje komplexní mechanismus zamykání souborů, který chrání jak data souboru, tak jeho metadata.

Omezení

Převod typu systému souborů

Může být výhodné nebo nutné mít soubory v jiném systému souborů, než jaký v současné době existují. Mezi důvody patří potřeba zvýšení prostorových požadavků za hranice současného systému souborů. Hloubku cesty bude možná nutné zvýšit nad rámec omezení systému souborů. Mohou existovat úvahy o výkonu nebo spolehlivosti. Dalším důvodem je poskytnutí přístupu k jinému operačnímu systému, který stávající systém souborů nepodporuje.

Konverze na místě

V některých případech lze převod provést na místě, přestože migrace systému souborů je konzervativnější, protože zahrnuje vytvoření kopie dat a je doporučeno. V systému Windows lze souborové systémy FAT a FAT32 převést na NTFS pomocí nástroje convert.exe, nikoli však obráceně. V systému Linux lze ext2 převést na ext3 (a převést zpět) a ext3 lze převést na ext4 (ale ne zpět) a ext3 i ext4 lze převést na btrfs a převést zpět, dokud nebudou odstraněny informace o vrácení. Tyto převody jsou možné díky použití stejného formátu pro samotná data souboru a přemístění metadat do prázdného prostoru, v některých případech pomocí řídké podpory souborů .

Migrace do jiného systému souborů

Migrace má tu nevýhodu, že vyžaduje více místa, i když může být rychlejší. Nejlepší případ je, pokud je na médiu nevyužitý prostor, který bude obsahovat finální souborový systém.

Například k migraci systému souborů FAT32 do systému souborů ext2. Nejprve vytvořte nový souborový systém ext2, poté zkopírujte data do systému souborů a poté odstraňte souborový systém FAT32.

Alternativou, kde není dostatek místa pro zachování původního systému souborů, dokud není vytvořen nový, je použití pracovní oblasti (například vyměnitelného média). Trvá to déle, ale záloha dat je příjemným vedlejším efektem.

Dlouhé cesty k souborům a dlouhé názvy souborů

V hierarchických souborových systémech je k souborům přistupováno prostřednictvím cesty, která je rozvětveným seznamem adresářů obsahujících soubor. Různé systémy souborů mají různé limity na hloubku cesty. Systémy souborů mají také limit na délku jednotlivého názvu souboru.

Kopírování souborů s dlouhými názvy nebo umístěných v cestách značné hloubky z jednoho systému souborů do druhého může způsobit nežádoucí výsledky. To závisí na tom, jak nástroj provádějící kopírování zvládá nesrovnalosti.

Viz také

Poznámky

Reference

Prameny

Další čtení

Knihy

Online

externí odkazy

• Specifikace souborového systému - Odkazy a whitepapers
• Zajímavé projekty systému souborů