Файловые системы виндовс и линукс

Файловые системы виндовс и линукс

Поговорим о файловых системах Linux. Какие существуют типы и виды. Какие их основные различия: журналируемые и не журналируемые ФС.

1. Что такое файловая система простыми словами

Термин «файловая система» можно понимать двояко. С одной стороны — это архитектура хранения битов на жестком диске, с другой — это организация каталогов в соответствии с идеологией Unix. В этой статье мы более подробно обсудим первую сторону.

В физическом смысле файловая система Linux/UNIX представляет собой пространство раздела диска разбитое на блоки фиксированного размера. Их размер кратен размеру сектора: 1024, 2048, 4096 или 8120 байт. Размер блока известен заранее.

Как происходит обмен данными между ядром, приложениями и жестким диском? Для этого существуют 2 технологии:

  1. Виртуальная файловая система (VFS). Некий интерфейс, между ядром и файловой системой (ext2, ext4 и т.д.). Это позволяет взаимодействовать ядру и приложениям без особенностей работы конкретного типа ФС. Иногда VFS называют «виртуальным коммутатором файловых систем».
  2. Драйверы файловых систем . Специальные программы, которые устанавливают «мост» (интерфейс) взаимодействия между аппаратурой и программой.

Список поддерживаемых ядром файловых систем находится в файле /proc/filesystems :

Иерархия файловой системы

Как мы уже сказали выше, есть вторая сторона ФС, которая состоит в определении ее с точки зрения организации расположения файлов в Linux. В этом случае можно сказать, что: файловая система — это иерархическая структура, которая начинается с корневого каталога «/» (корневой каталог) и дальше ветвится в соответствие с работой системы.

В этой статье мы будем говорить подробнее про типы файловых систем. Про организацию и структуру каталогов в Linux можно отдельно прочитать в статье:

2. Целостность файловой системы — что это такое

Файловая система называется целостной, если внесенные изменения в один файл не приведут к изменению другого файла в системе, который никак не связан с первым. В этом случае мы говорим, что у всех данных собственная физическая память.

Проверку целостности файловой системы в Linux можно запустить с помощью команды fsck (в Windows это программа называется – scandisk )

В начале ФС есть чистый бит. Если система используется, то в этот бит заносится 1. По завершению работы опять 0.

3. Список команд для работы с файлами в Linux

Команда Описание
touch file_name Создать файл «file_name»
mkdir directory_name Создать директорию «directory_name»
rm file_name Удалить файл «file_name»
rm -r Удалить рекурсивно все файлы из директории
pwd Вывод каталога в котором сейчас находитесь
ls directory_name Вывести содержание каталога «directory_name» (можно просто ввести ls без имени и тогда выведутся все файлы текущей директории)
cd directory_name Перейти в директорию «directory_name»
cp file_name directory_name Копировать «file_name» в директорию «directory_name»
mv file_name directory_name Переместить «file_name» в директорию «directory_name»
mv old_name new_name Переименовать файл/директорию «old_name» в «new_name»

Права доступа к файлу/каталогу можно изменять с помощью команды chmod:

Таким образом можно изменять права доступа к файлу и каталогам (а также вложенным каталогам и файлам в них).

4. Типы файловых систем Linux — описание и обзор

Файловые системы условно делятся на два типа

  1. Журналируемые . Имеют в своем арсенале специальный файл, который хранит историю действий (лог) и план дальнейшей проверки. Характерной особенностью является устойчивость к сбоям и большая гарантия на сохранение целостности данных.
  2. Не журналируемые . Отсутствует файла с логом. Работают более быстро. Не гарантируют целостность и сохранность данных. Особенно это проблема встает в случае сбоев, когда некоторые действия могли редактировать файл и прервать изменения в неправильном месте.

Узнать файловую систему в ОС Linux

Самые популярными типами ФС в Linux являются:

  1. Ext4 (считается стандартом для Linux)
  2. Ext2
  3. ReiserFS
  4. XFS
  5. SWAP

В Windows поддерживаются свои ФС: NTFS, FAT32. Линукс также их поддерживает, а вот Windows не поддерживает линуксовые системы.

1 Extfs (Extended File System). Дата появления на свет апреле 1992 года. Самая первая файловая система разработанная специально для ОС на ядре Linux. Наибольший возможный размер раздела файла — 2 Гб. Максимальная длина имени файла — 255 символов. Является прародителем популярных ФС Ext2, Ext3.

2 Ext2 (second extended file system). Дата создания 1993 год. Является не журналируемой файловой системой. Была популярна до 2000-х. Имеет ряд ограничений на работу с большими файлами, зато является и самой быстрой, поэтому её часто используют в различных сравнительных тестах как эталонную.

3 Ext3 (third extended filesystem). Дата выхода 2001 год. Считается революционной, поскольку относится к поколению журналируемых систем. В настоящее время файловая система Ext3 поддерживает файлы размером до 1 ТБайт. Используется в некоторых случаях до сих пор. Разделы Ext3 могут читать Windows-программы (например, Total Commander). Разработчик Стивен Твид.

4 Ext4 (дата выхода 2006 год). Является стандартом во всех современных Linux (а сейчас 2019 год). Хорошо защищена от проблем фрагментации и оптимизирована для работы с большими файлами. Максимальный размер файловой системы не может превышать 16 ТБайт.

5 ReiserFS (или Reiser3). Создана уже после ext3 в качестве ее альтернативы. Журналируемая система. Поддерживает большую производительность. Позволяет изменять размеры разделов во время работы.

Считается самой экономичной, поскольку позволяет хранить несколько файлов в одном блоке, что позволяет использовать каждый байт жесткого диска. Обычные файловые системы могут хранить в одном блоке один файл или одну его часть.

6 Reiser4 (дата создания 2004 году). Система включает себя такие передовые технологии как транзакции, задержка выделения пространства, а так же встроенная возможность кодирования и сжатия данных.

Читайте также:  Как установить рингтон на сони

7 XFS (журналируемая файловая система). Это производительная файловая система, разработанная в Silicon Graphics для свой операционной системы еще в 2001 году. Позволяла использовать диски 2 ТБайт. Существует возможность потери данных во время записи при сбое питания, так как большое количество буферов хранится в памяти.

8 Btrfs или B-Tree File System . Журналируемая файловая система. Совершенно новоиспеченная файловая система, которая сосредоточена на отказоустойчивости, свободности администрирования и восстановления данных. К её особенностям относятся хранение индекса файлов в так называемых «B-деревьях» – иерархических структурах, которые максимально оптимально используют ресурсы оперативной памяти за счёт небольшой глубины вложения данных.

9 SWAP – особый вид не журналируемой файловой системы, которая реализует структуру хранения данных, аналогичную структуре оперативной памяти. Используется для реализации файла подкачки в Linux.

5. Типы файлов Linux

Перечислим поддерживаемые типы файлов в ОС Linux

  • Файлы (тексты, исходники, картинки, скрипты)
  • Каталоги
  • Блочные устройства (жесткие диски, дискеты)
  • Символьные устройства (терминалы, принтеры)
  • символические ссылки
  • PIPE
  • Гнезда

Тип файла в каталоге можно посмотреть командой:

Посмотреть список блочных устройств можно командой:

# ls-l /dev/sd* brw-rw—-1 root disk 8, 0 Мар11 19:03 /dev/sda brw-rw—-1 root disk 8, 1 Мар10 21:23 /dev/sda1 brw-rw—-1 root disk 8, 5 Мар10 21:23 /dev/sda5 brw-rw—-1 root disk 8, 16 Мар10 22:31 /dev/sdb brw-rw—-1 root disk 8, 17 Мар10 21:23 /dev/sdb1 brw-rw—-1 root disk 8, 18 Мар10 21:23 /dev/sdb2 brw-rw—-1 root disk 8, 32 Мар11 19:05 /dev/sdc brw-rw—-1 root disk 8, 33 Мар11 17:59 /dev/sdc1

Буквой «b» помечаются блочные устройства.

Посмотреть список дисков можно командой

Вывести информацию о жестком диске можно так

Операционная система Windows может быть установлена только на файловую систему NTFS, поэтому обычно у пользователей не возникает вопросов какую ФС лучше использовать. Но Linux очень сильно отличается, здесь в ядро системы встроены и могут использоваться несколько файловых систем, каждая из которых оптимизирована для решения определенных задач и лучше подходит именно для них.

Новые пользователи не всегда понимают что такое раздел жесткого диска и файловая система. В нашей сегодняшней статье мы попытаемся разобраться во всех этих понятиях, рассмотрим что такое файловая система, а также рассмотрим самые распространенные типы файловых систем Linux. Но начнем с самых основ, разделов диска.

Жесткий диск и разделы

Обычно в компьютере используется один жесткий диск, но для удобства все доступное пространство разделяется на разделы, в Windows они известны как диски, в Linux же их принято называть разделами. Чтобы операционная система знала сколько разделов есть на диске и их физические границы используется таблица разделов. Она может быть двух типов — GPT или MBR. В этой статье мы не будем рассматривать ее подробно. Скажу только, что там находится метка раздела, его порядковый номер и адрес начала и конца на жестком диске.

Что такое файловая система?

Дальше больше. Чтобы на каждом разделе можно было работать с файлами и каталогами, необходима файловая система. Мы могли бы писать просто содержимое файлов на диск, но нужно еще где-то хранить данные о папках, имена файлов, их размер, адрес на жестком диске, атрибуты доступа. Всем этим занимается файловая система.

От файловой системы зависит очень многое, скорость работы с файлами, скорость записи и даже размер файлов. Также от стабильности файловой системы будет зависеть сохранность ваших файлов.

Типы файловых систем Linux

Файловые системы в Linux используются не только для работы с файлами на диске, но и для хранения данных в оперативной памяти или доступа к конфигурации ядра во время работы системы. Дальше мы рассмотрим типы файловых систем Linux, включая специальные файловые системы.

Основные файловые системы

Каждый дистрибутив Linux позволяет использовать одну из этих файловых систем, каждая из них имеет свои преимущества и недостатки:

Все они включены в ядро и могут использоваться в качестве корневой файловой системы. Давайте рассмотрим каждую из них более подробно.

Ext2, Ext3, Ext4 или Extended Filesystem — это стандартная файловая система для Linux. Она была разработана еще для Minix. Она самая стабильная из всех существующих, кодовая база изменяется очень редко и эта файловая система содержит больше всего функций. Версия ext2 была разработана уже именно для Linux и получила много улучшений.

В 2001 году вышла ext3, которая добавила еще больше стабильности благодаря использованию журналирования. В 2006 была выпущена версия ext4, которая используется во всех дистрибутивах Linux до сегодняшнего дня. В ней было внесено много улучшений, в том числе увеличен максимальный размер раздела до одного экзабайта.

JFS или Journaled File System была разработана в IBM для AIX UNIX и использовалась в качестве альтернативы для файловых систем ext. Сейчас она используется там, где необходима высокая стабильность и минимальное потребление ресурсов. При разработке файловой системы ставилась цель создать максимально эффективную файловую систему для многопроцессорных компьютеров. Также как и ext, это журналируемая файловая система, но в журнале хранятся только метаданные, что может привести к использованию старых версий файлов после сбоев.

ReiserFS — была разработана намного позже, в качестве альтернативы ext3 с улучшенной производительностью и расширенными возможностями. Она была разработана под руководством Ганса Райзера и поддерживает только Linux. Из особенностей можно отметить динамический размер блока, что позволяет упаковывать несколько небольших файлов в один блок, что предотвращает фрагментацию и улучшает работу с небольшими файлами.

Читайте также:  Как добавить вопрос в инстаграм

Еще одно преимущество — в возможности изменять размеры разделов на лету. Но минус в некоторой нестабильности и риске потери данных при отключении энергии. Раньше ReiserFS применялась по умолчанию в SUSE Linux, но сейчас разработчики перешли на Btrfs.

XFS — это высокопроизводительная файловая система, разработанная в Silicon Graphics для собственной операционной системы еще в 2001 году. Она изначально была рассчитана на файлы большого размера, и поддерживала диски до 2 Терабайт. Из преимуществ файловой системы можно отметить высокую скорость работы с большими файлами, отложенное выделение места, увеличение разделов на лету и незначительный размер служебной информации.

XFS — журналируемая файловая система, однако в отличие от ext, в журнал записываются только изменения метаданных. Она используется по умолчанию в дистрибутивах на основе Red Hat. Из недостатков — это невозможность уменьшения размера, сложность восстановления данных и риск потери файлов при записи, если будет неожиданное отключение питания, поскольку большинство данных находится в памяти.

Btrfs или B-Tree File System — это совершенно новая файловая система, которая сосредоточена на отказоустойчивости, легкости администрирования и восстановления данных. Файловая система объединяет в себе очень много новых интересных возможностей, таких как размещение на нескольких разделах, поддержка подтомов, изменение размера не лету, создание мгновенных снимков, а также высокая производительность. Но многими пользователями файловая система Btrfs считается нестабильной. Тем не менее, она уже используется как файловая система по умолчанию в OpenSUSE и SUSE Linux.

Другие файловые системы, такие как NTFS, FAT, HFS могут использоваться в Linux, но корневая файловая система linux на них не устанавливается, поскольку они для этого не предназначены.

Специальные файловые системы

Ядро Linux использует специальные файловые системы, чтобы предоставить доступ пользователю и программам к своим настройкам и информации. Наиболее часто вы будете сталкиваться с такими вариантами:

Файловая система tmpfs позволяет размещать любые пользовательские файлы в оперативной памяти компьютера. Достаточно создать блочное устройство нужного размера, затем подключить его к папке, и вы можете писать файлы в оперативную память.

procfs — по умолчанию смонтирована в папку proc и содержит всю информацию о запущенных в системе процессах, а также самом ядре.

sysfs — с помощью этой файловой системы вы можете задавать различные настройки ядра во время выполнения.

Виртуальные файловые системы

Не все файловые системы нужны в ядре. Существуют некоторые решения, которые можно реализовать и в пространстве пользователя. Разработчики ядра создали модуль FUSE ( filesystem in userspace), который позволяет создавать файловые системы в пространстве пользователя. К виртуальным файловым системам можно отнести ФС для шифрования и сетевые файловые системы.

EncFS — файловая система, которая шифрует все файлы и сохраняет их в зашифрованном виде в нужную директорию. Получить доступ к расшифрованным данным можно только примонтировав файловую систему.

Aufs (AnotherUnionFS) — позволяет объединять несколько файловых систем (папок) в одну общую.

NFS (Network Filesystem) — позволяет примонтировать файловую систему удаленного компьютера по сети.

Таких файловых систем очень много, и мы не будем перечислять все их в данной статье. Есть даже очень экзотические варианты, обратите внимание на проект PIfs.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели типы файловых систем Linux. Как видите, здесь все намного запутаннее чем в Windows. Но на самом деле все просто. Если вам нужна максимально стабильная файловая система linux — то лучшим решением будет ext4, хотите новых технологий — btrfs, для маленьких файлов — raiser4, для больших — XFS. А какие файловые системы linux предпочитаете вы? Напишите в комментариях!

На завершение видео о том, что такое файловая система и ее структура в linux:

У многих пользователей Linux на компьютере параллельно установлена версия Windows. Внешние носители данных (USB-флешки, карты памяти от цифровых фотоаппаратов) также часто используют файловые системы Windows. Далее будет рассказано, как, работая в Linux, обращаться к данным, сохраненным в файловых системах Windows, — независимо от того, находится эта информация в одном из разделов внутреннего жесткого диска либо на внешнем носителе.

Строго говоря, есть два типа файловых систем Windows. О FAT, VFAT, exFAT — существуют многочисленные варианты FAT. Раньше других появились FAT12 для дискет, FAT16 для файловых систем размером менее 2 Гбайт, а также FAT32 для файловых систем размером до 8 Тбайт и для файлов до 4 Гбайт.

В Windows 95 появилось дополнение VFAT, которое позволило сохранять во всех вариантах FAT названия, превышающие лимит 8 + 3 символов, известный со времен MS DOS. Длинные названия файлов система сохраняет как последовательности символов в Unicode. В более новых версиях Windows все имена файлов (в том числе короткие) сохраняются в таком виде. Подобный метод позволяет гарантировать, что регистр названий файлов сохранится и не возникнет никаких проблем с кодировками из-за применения различных кодовых страниц.

Обычный раздел Windows, располагающийся на жестком диске, обычно содержит комбинацию FAT32 и VFAT (сокращенно — VFAT32). В дальнейшем, говоря о VFAT (или используя запись mount/fstab при обозначении файловой системы), я буду иметь в виду любые комбинации из FAT12/16/32 и VFAT. Существует относительно новый вариант FAT — система exFAT, которая была разработана для масштабных операций с флеш-памятью, но пока еще не стала слишком популярной. В этой системе могут существовать файлы размером до 16 777 216 Тбайт, поддерживаются списки контроля доступа и транзакции.

Читайте также:  Как убрать царапину с гель лака

NTFS (New Technology File System) — появилась в Windows NT и поддерживается во всех современных версиях Windows. По сравнению с FAT, NTFS отличается повышенной надежностью (права доступа, журналирование и т. д.), а также содержит разнообразные дополнительные функции. Размер файловой системы практически не ограничен (16 777 216 Тбайт).

Поддержка в Linux. Linux способна работать с системами (V)FAT и NTFS — считывать из них информацию и вносить изменения. В файловой системе exFAT есть временный драйвер для Linux «только для чтения», пока не входящий в состав ядра.

ВНИМАНИЕ

Если вы хотите внести изменения в файловую систему Windows на компьютере, поддерживающем мультисистемную загрузку, то сначала полностью завершите работу Windows (а не переводите систему в спящий или ждущий режим) и только потом запустите Linux. Иначе вы можете спровоцировать несовместимость файловой системы и потерять данные.

В Linux почти никогда не приходится создавать файловые системы Windows, хотя такое возможно. С помощью команды mkfs.vfat можно отформатировать раздел диска для системы VFAT, с помощью mkfs.ntfs — для NTFS (обычно mkfs.ntfs находится в пакете ntfsprogs, который требуется дополнительно установить).

Преобразование текстовых файлов. Независимо от применяемой файловой системы обмен текстовыми файлами между Linux и Windows вызывает проблемы, так как в каждой из операционных систем применяются различные кодировки и обозначения конца строки. Эти проблемы решаются с помощью различных инструментов конвертации.

Права доступа. В VFAT вообще не существует концепта прав доступа. В NTFS права доступа хотя и поддерживаются, но иначе, чем в UNIX/Linux. Возникает следующий вопрос: какие пользователи Linux получат определенные права доступа к файлам Windows? Ответ на этот вопрос дают параметры uid, gid и umask/ fmask/dmask. Они определяют владельцев, их групповую отнесенность и биты доступа к файловой системе Windows — права для всех файлов этой системы будут одинаковы, независимо от того, как определены права доступа NTFS.

Файловая система VFAT

Стандартные настройки. Для начала коротко обобщим стандартные настройки драйвера файловой системы VFAT: драйвер самостоятельно распознает тип FAT (FAT12/-16/-32). Имена файлов Windows в Linux отображаются в кодировке ла-тиница-1 (IS08859-1). Пользователь, выполняющий команду mount, имеет право читать все файлы во всех каталогах, а также вносить изменения в эти файлы. Все остальные пользователи имеют право читать файлы, но не могут вносить изменения.

Разумеется, все эти настройки можно изменять с помощью параметров, /etc/fstab. Как правило, запись в /etc/fstab для раздела локального диска с системой VFAT выглядит так:

В результате имеем: пользователь с номером 1000 имеет право изменять все файлы, а специальные символы, содержащиеся в длинных именах файлов Windows (включающие более 8 + 3 символов), отображаются в Linux в кодировке UTF-8.

Следующая строка fstab не подключает раздел с Windows к дереву каталогов автоматически (noauto). Однако благодаря users каждый пользователь может выполнить команду mount. Кроме того, файлы Windows относятся к группе, являющейся стандартной для определенного пользователя, а не к группе, актуальной в настоящий момент.

Файловая система NTFS (ntfs-3g)

Раньше существовало много разных ntfs-драйверов для Linux. В последнее время определился доминирующий драйвер — ntfs-3g. Он поддерживает доступ для чтения и изменения файлов, а также может работать с потоками. Правда, этот драйвер не позволяет читать и изменять зашифрованные файлы, а также создавать заархивированные файлы (хотя дает возможность читать заархивированные файлы). Почти во всех крупных дистрибутивах драйвер ntfs-3g устанавливается по умолчанию.

В отличие от большинства других драйверов файловых систем, ntfs-3g внедряется не как модуль ядра, а как FUSE-драйвер. FUSE означает «файловая система в пользовательском пространстве». Это модуль ядра, обменивающийся информацией с внешними программами. Иными словами, FUSE позволяет установить драйвер файловой системы вне ядра.

Файл /etc/fstab

Как правило, строка fstab, служащая для автоматического интегрирования раздела NTFS в дерево каталогов, выглядит так:

В большинстве дистрибутивов можно обозначить файловую систему просто ntfs (а не ntfs-3d).

Потоки

Потоки — характерная черта файловой системы NTFS: файл NTFS может состоять из нескольких потоков. При этом каждый поток функционально аналогичен обычному файлу. При простом доступе к файлу автоматически считывается или изменяется стандартный поток.

При работе с драйвером ntfs-3g параметр streams_interface управляет доступом к потокам. При стандартных настройках xattr потоки обрабатываются как атрибуты файла. Доступ к потокам обеспечивают команды get или setfattr из пакета attr (см. также раздел 3.8 о списках контроля доступа и расширенных атрибутах (EA/ACL)). Команда getfattr -d -e text возвращает список всех атрибутов, причем их содержимое представляется в виде текста.

Кроме того, можно работать с настройкой streams_interface=windows. Она активизирует типичный для Windows метод записи в форме имя_файла: имя_потока.

Администрирование

В пакете ntfsprogs содержатся различные команды, помогающие при администрировании файловых систем NTFS.

Команды из пакета ntfsprogs

mkntfs

Создает файловую систему NTFS

ntfsclone

Копирует файловую систему NTFS

ntfsinfo

Сообщает информацию о файловой системе NTFS

Ссылка на основную публикацию
Установка образа на виртуальную машину
VirtualBox представляет собой виртуальную машину с возможностью запустить операционные системы, отличные от установленной на компьютере. Это обычно требуется для тестирования...
Ударные головки для пневмогайковерта
На сайте продавца доступен "Онлайн консультант".Для перехода на сайт нажмите "В магазин" На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.Для перехода...
Удлинитель для роутера wifi провод
Wi-Fi удлинитель — специальное устройство, работающее по принципу стандартной антенны, которая помогает обогнуть препятствия для сигнала. Удлинитель вай-фай можно использовать...
Установка образа на жесткий диск
Приветствую вас, друзья. Наверное, каждый пользователь компьютера или ноутбука встречался с ситуацией, когда он понимает, что настало время переустановки операционной...
Adblock detector