سیستم فایل NTFS New Technology File System

سیستم فایل FAT احتمالاً قدیمی ترین و اصلی ترین سیستم فایلی است که توسط سیستم عامل های شرکت مایکروسافت مورد استفاده قرار گرفته ولی با این وجود معایب اساسی در آن وجود دارد که از این معایب می توان به سرعت دسترسی پایین در درایوهای با ظرفیت بالا و عدم امنیت بالای اطلاعاتی اشاره نمود. برای رفع این مشکلات شرکت مایکروسافت بر روی سیستم عامل های سری NT خود سیستم فایل جدیدی به نام (NTFS (New Technology File System یا سیستم فایل NT را ارائه کرد. سیستم NTFS ترکیبی از کارایی، انعطاف پذیری و توانایی که در سیستم FAT وجود ندارد، را داراست.

از مزایای اصلی این سیستم فایل، سرعت بسیار زیاد دسترسی به اطلاعات حتی در ظرفیت های بالای دیسک می باشد. همچنین در NTFS به علت امکان تعریف سطوح مختلف دسترسی برای کاربران، امنیت اطلاعاتی بسیار بیشتر بوده و علاوه بر این، به خاطر ثابت نبودن مکان ذخیره سازی اطلاعات سیستمی، امکان از بین رفتن کل اطلاعات درون یک درایو NTFS از میان برداشته شده است. مجموعه این مزایا موجب شده که NTFS سیستم فایل بسیار مناسبی خصوصاً برای کامپیوترهای سرویس دهنده (server) باشد.

عیب اصلی در سیستم NTFS عدم پشتیبانی از آن در ویندوزهای سری ۹X می باشد زیرا این سیستم فایل برای سیستم عامل های سری NT ( مثلاً ویندوزهای NT۴، ۲۰۰۰، XP و .NET ) که همگی سیستم های شبکه ای هستند، طراحی گردیده است. نسخه جدید از این سیستم, موسوم به NTFS۵ از Windows۲۰۰۰ به بعد عرضه شده است.

● اساس NTFS

این سیستم فایل مکانیسم ساده و بسیار کارآمدی دارد. به بیان ساده, هرگونه اطلاعات روی درایوی با سیستم NTFS به صورت فایل ذخیره می گردد و تمامی اطلاعات درون یک فایل, صفات فایل (attribute) هستند. از صفت نام فایل گرفته تا صفت داده ها (data attribute) , صفات امنیتی (security attribute) و غیره. در NTFS هر سکتور حتماً متعلق به یک فایل می باشد, حتی سکتورهای اطلاعات خود سیستم فایل (system metadata) نیز درون فایل هایی ذخیره می شوند که این مسئله از تفاوت های اصلی NTFS با سیستم FAT است و موجب شده که اطلاعات سیستمی سیستم فایل در مکان ثابت و از پیش تعیین شده ای روی دیسک ذخیره نگردند.

از مهمترین عوامل برتری NTFS نسبت به سایر سیستم های فایل، سرعت و امنیت بیشتر داده ها می باشد.
همان طور که مشاهده کردید, صفات یک فایل در NTFS بسیار گسترده تر از صفات فایل در سیستم FAT می باشند و به طور دقیق, تمامی ماهیت یک فایل اعم از نام, زمان, سطح دسترسی و حتی داده های درون فایل در NTFS به عنوان صفات آن فایل محسوب می شوند.

وقتی که درایوی را با سیستم فایل NTFS فرمت می کنید, یک سری فایل های سیستمی (system file) و یک جدول فایل اصلی (MFT یا Master File Table ) در آن ایجاد می گردد. MFT اولین فایل روی درایو بوده و شامل اطلاعات تمامی شاخه ها و فایل های درایو می باشد.

ساختارکلی یک درایو NTFS به صورت زیر است:

● سکتور راه انداز (Partition boot sector):

در NTFS بر خلاف سیستم FAT, طول قطاع راه انداز لزوماً یک سکتور نیست بلکه ۱۶ سکتور ابتدایی درایو برای boot sector اختصاص می یابند. اطلاعات درون بوت سکتور شامل کُد راه انداز (bootstrap code که در زمان بوت کردن سیستم به کمک این درایو, استفاده می شود), نام و شماره نسخه سیستم فایل و بلاک پارامترهای بایاس (BPB یا BIOS Parameter Block ) می باشند. BPB شامل مشخصات مورد نیاز برای دسترسی سطح پایین به اطلاعات درایو است که از این مشخصات می توان به: تعداد بایت در هر سکتور, تعداد سکتورهای هر خوشه یا کلاستر, معرف نوع رسانه, تعداد سکتورهای هر شیار, شماره کلاستر شروع MFT و کپی آن, تعداد کلاسترهای هر بلاک شاخص و ... اشاره کرد.

همان طور که گفته شد, به علت ذخیره اطلاعات سیستمی درون فایل های معمولی, مکان ذخیره سازی این اطلاعات روی درایو, ثابت نمی باشد. به همین دلیل در هنگام راه اندازی کامپیوتر برنامه ای به نام NT loader (NTldr ) توسط سیستم عامل به اجرا درمی آید که این برنامه به کمک BPB مکان قرارگرفتن فایل MFT را مشخص کرده و آن را لود می نماید. برای امنیت بیشتر, یک نسخه پشتیبان از بوت سکتور در نقطه منطقی مرکز درایی ایجاد می گردد.
در یک درایو NTFS برای هر کاربر می توان سطح دسترسی تعیین نمود. در این حالت هر کاربر در سطح مجاز خود حق دسترسی به درایو را دارد.

● جدول فایل اصلی (MFT یا Master File Table):

هر فایل درون یک درایو NTFS , با یک رکورد درون فایل ویژه ای به نام MFT مشخص می شود. به بیان ساده, MFT جدولی است شامل اطلاعات تمامی فایل ها و شاخه های درون درایو. ۱۶ رکورد اول MFT برای اطلاعات ویژه سیستم فایل رزرو شده اند. رکورد اول, شرح و توضیح خود فایل MFT است که از آن برای دسترسی به MFT استفاده می گردد و رکورد دوم, اطلاعات فایل کپی MFT (MFT mirror ) را شامل می شود. چنان چه رکورد اول نسخه اصلی MFT آسیب ببیند, سیستم NTFS, کپی MFT را پیدا کرده و اطلاعات MFT اصلی را از رکورد اول نسخه کپی به دست می آورد. آدرس شروع نسخه اصلی و کپی MFT در سکتور راه انداز قرار دارد.

هر رکورد درون MFT حداکثر به اندازه حدود ۱۵۰۰ بایت می تواند طول داشته باشد که در این فضای رکورد, صفات یک فایل مثل نام و پسوند, زمان, داده ها و ... وارد می شوند. تمامی اطلاعات فایل ها و شاخه های کوچک معمولاً در تک رکورد مربوط به خودشان به طور کامل جای می گیرند. چنان چه تمامی صفات فایل درون رکورد مربوطه اش در MFT جای نگیرد, بقیه اطلاعات در کلاسترهایی در خارج از MFT ذخیره می شوند. نمونه ای از رکوردهای MFT در شکل پایین صفحه دیده می شود.

یک شاخه در NTFS همانند فایل ها با یک رکورد در MFT مشخص می شود. فقط به جای data در این رکورد یک شاخص (index) برای دسترسی به فایل های درون شاخه ایجاد می شود. اگر شاخه به اندازه ای بزرگ باشد که ایندکس فایل های درون آن به طور کامل در رکورد مربوط به شاخه در MFT جای نگیرد, سیستم فایل از ساختار درخت باینری و یک شاخص چندسطحی برای دسترسی به ورودی های فایل های درون شاخه (entry) که خارج از MFT ذخیره شده اند, استفاده می نماید.

● اصلی ترین انواع صفات فایل در NTFS :

در یک فایل یا شاخه ممکن است فقط بعضی از این صفات وجود داشته باشند:

1. [ ]▪ اطلاعات استاندارد (Standard information): اطلاعاتی همچون زمان, تعداد پیوندها به خارج از MFT و...
   [ ]▪ فهرست صفات (Attribute list): مکان های تمامی صفاتی از فایل که در رکورد درون MFT جای نگرفته اند.
   [ ]▪ نام فایل (File name): شامل نام فایل یا شاخه با حروف Unicode که می تواند کوتاه یا طولانی (حداکثر ۲۵۵ کاراکتر) باشد.
   [ ]▪ توصیف کننده امنیتی (Security descriptor): مشخص کننده صاحب فایل و هم چنین کسی که حق دسترسی به آن را دارد.
   [ ]▪ داده ها (Data ): داده های یک فایل را شامل می شود. NTFS اجازه وجود چند صفت داده را برای یک فایل می دهد, که اولین آن ها بی نام و بقیه باید نامی داشته باشند.
   [ ]▪ ریشه شاخص (Index root ) و تخصیص شاخص (Index allocation ): برای پیاده سازی شاخه ها و سایر شاخص ها به کار می روند.
   [ ]▪ اطلاعات درایو (Volume information) و برچسب درایو (Volume label): این صفات فقط در فایل سیستمی وجود دارند و شامل توضیحاتی در مورد