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1、word格式鲁 东 大 学（ 2013 2014 学年第 二 学期）论文题目： windows文件系统 课程名称： 操作系统内核分析 授课教师： 刘飞 姓 名： 马振磊 彭陆 于洋 论文得分批阅人签字学 号20112212465 20112212466 20112212480 年 级： 2011级 评 语：专 业： 计算机科学 学院（部）：信息与电气工程学院 注意事项：1、以上各项由学生认真填写。2、课程论文应符合一般学术规范，且具有一定学术价值；凡学校检查或抽查不合格者，一律取消该门课程成绩和学分。3、论文作者要严格遵守学术道德规范，如发现学术不端行为，将按照学校有关规定严肃处理。 4、论文
2、得分由批阅人填写，并签字确认；批阅人应根据作业质量客观、公正得在文后签写批阅意见；5、所有课程论文均须用A4纸打印，加装本封面，左侧装订。6、课程论文由各学院（部）统一保存，以备查用。（注：页面不足请在背面续写）Windows文件系统一 什么是文件系统文件系统又被称作文件管理系统，它是指操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构。文件系统由与文件管理有关的软件、被管理的文件以及实施文件管理所需的数据结构这三部分构成。从系统角度来看，文件系统是对文件存储器空间进行组织和分配，负责文件的存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存
3、取，当用户不再使用时撤销文件等。二常见的文件系统类型Microsoft Windows系列操作系统中共使用了5种不同的文件系统，它们分别是：FAt12、FAT16、FAT32、NTFS和HPFS。下面将对这5种文件系统的特点和规则做详细介绍，其中FAt12、FAT16、FAT32均是Fat文件系统，是File Allocation Table的简称。FAT12文件系统FAT12文件系统是伴随着DOS操作系统放下的最古老的FAT文件系统。1. FAT12文件系统的特点FAT12文件系统采用12位文件分配表，它被使用在DOS3.0以前，并因此而得名。目前这种文件系统仍然在软盘驱动器中使用，其他介质
4、中基本已经不再使用这种文件系统了。Fat12文件系统可管理的磁盘容量是8M，在当时没有硬盘的情况下，这个磁盘管理能力是非常大的。2. FAT12文件系统的限制 文件名：只能是8.3格式的文件名。 磁盘容量：最多8M（4096clusters4sectors/clusters512bytes、sectors） 文件碎片严重（只在磁盘上不存储在不连续的簇内）FAT16文件系统在DOS 2.0的使用过程中，对更大的磁盘的管理能力的需求已经出现，因此在DOS 3.0中，微软推出了FAT16文件系统。3. FAT16文件系统的特点FAT16文件系统采用16位字长的分区表，可使用的簇的总数增加到2的16次
5、幂（65536）个。Fat16文件系统在刚推出时可管理磁盘的能力为32M。随着硬盘技术的发展，DOS 4.0之后的Fat16文件系统可管理128M的磁盘。这个数字不断的发展，直至发展至2G。4. FAT16文件系统的限制 磁盘分区最大只能到2GBFAT 16文件系统限于 65,525 个簇，簇大小必须为 2 的次方且小于 65,536 字节，即最大簇大小为 32,768 字节 (32K)，将最大簇数 (65,525) 乘以最大簇大小 (32,768) 等于 2 GB。 磁盘利用效率低在微软的DOS和Windows系列中，磁盘文件的分配以簇为单位，一个簇只分配给一个文件使用，不管这个文件占用整个
6、簇容量的多少。这样，即使一个很小的文件也要占用一个簇，剩余的簇空间便全部闲置，造成磁盘空间的浪费。FAT16文件系统分区大小与簇大小对应关系如下表所示：FAT32文件系统1. FAT32文件系统是FAT系列文件系统的最后一个产品，它采用32位的文件分配表，磁盘的管理能力大大增强，突破了FAT16 2GB的分区容量的限制。 FAT32文件系统的特点 FAT32文件系统可支持的磁盘分区的大小最大为32GB，但不支持小512MB的分区；支持的最大单个文件的大小为2GB； FAT32文件系统采用大小为4KB的簇，磁盘利用效率高，可更有效地保存信息； FAT32文件系统的启动记录被包含在一个含有关键数据
7、的结构中，减少了计算机文件系统崩溃的可能性；2. FAT32文件系统的限制FAT32文件系统分区大小与簇大小对应关系如下表所示： NTFS文件系统NTFS文件系统是一个基于安全性的文件系统，是Windows NT所采用的独特的文件系统结构，它是建立在保护文件和目录数据基础上，同时照顾节省存储资源、减少磁盘占用量的一种先进的文件系统。5. NTFS文件系统的特点 NTFS可以支持的分区(如果采用动态磁盘则称为卷)最大大小可以达到2TB； NTFS是一个可恢复的文件系统。NTFS通过使用标准的事物处理日志和恢复技术来保证分区的一致性。发生系统失败事件时，NTFS使用日志文件和检查点信息自动恢复文件
8、系统的一致性。 NTFS支持对分区、文件夹和文件的压缩。任何基于Windows的应用程序对NTFS分区上的压缩文件进行读写时不需要事先由其他程序进行解压缩，当对文件进行读取时,文件将自动进行解压缩；文件关闭或保存时会自动对文件进行压缩。 NTFS采用了更小的簇，可以更有效率地管理磁盘空间。 基于Win 2000的NTFS文件系统下可以进行磁盘配额管理。6. NTFS文件系统的优点 具备错误预警的文件系统在NTFS分区中，最开始的16个扇区是分区引导扇区，其中保存着分区引导代码，接着就是主文件表(Master File Table，以下简称MFT)，但如果它所在的磁盘扇区恰好出现损坏，NTFS文
9、件系统会比较智能地将MFT换到硬盘的其他扇区，保证了文件系统的正常使用。而以前的FAT16和FAT32的FAT(文件分配表)则只能固定在分区引导扇区的后面，一旦遇到扇区损坏，那么整个文件系统就要瘫痪。 文件读取速度更高效NTFS文件系统中如果文件或文件夹小于1500字节(电脑中有相当多这样大小的文件或文件夹)，那么它们的所有属性，包括内容都会常驻在MFT中，而MFT是Windows一启动就会载入到内存中的，这样当你查看这些文件或文件夹时，其实它们的内容早已在缓存中了，自然大大提高了文件和文件夹的访问速度。 磁盘自我修复功能NTFS利用一种“自我疗伤”的系统，可以对硬盘上的逻辑错误和物理错误进行
10、自动侦测和修复。在FAT16和FAT32时代，我们需要借助Scandisk这个程序来标记磁盘上的坏扇区，但当发现错误时，数据往往已经被写在了坏的扇区上了，损失已经造成。 “防灾赈灾”的事件日志功能在NTFS文件系统中，任何操作都可以被看成是一个“事件”。事件日志的作用不在于它能挽回损失，而在于它监督所有事件，从而让系统永远知道完成了哪些任务，那些任务还没有完成，保证系统不会因为断电等突发事件发生紊乱，最大程度降低了破坏性。 NTFS动态磁盘功能动态磁盘提供了基本磁盘不具备的一些特性，例如创建可跨越多个磁盘的卷（跨区卷和带区卷）和创建具有容错能力的卷（镜像卷和 RAID-5 卷）的能力，动态磁盘
11、上的所有卷都是动态卷。7. NTFS文件系统的限制NTFS文件系统的分区大小与簇大小的对应关系如下表所示：HPFS文件系统HPFS（High Performance File System）高性能文件系统是IBM OS/2操作系统的一种文件系统。HPFS文件系统用来在多个硬盘（最大支持2T）间处理大文件（最大支持2G），同时支持长文件名（多达256个比特）。HPFS应用一个中央定位的根目录以及B树来增加文件访问速度，可以与MS-DOS、FAT同时运行或者各自独立运行。1. HPFS文件系统的优点 利用支持邻域存储的扩展属性避免了MS-DOS的EA DATA SF 档案问题 不产生文件碎片 文件
12、簇大小比DOS要小 支持大容量驱动器（高达512GB） 支持快速磁盘操作1. HPFS文件系统的限制 占用内存较大 在MS-DOS下无法看到HPFS驱动器，因此不能用软盘启动来DOS系统对HPFS驱动器进行操作 需要第三方软件（比如PQ分区魔术师）才可以在DOS下访问HPFS驱动器二 NTFS内部格局 NTFS 文件系统与以前的FAT 文件系统完全不同， 他采取了不同的方式对文件系统的数据及进行管理，甚至包括文件系统管理数据本身；因此在NTFS中引入了一些全新的概念和结构。1、MFT(MasterFileTable) MFT(Master File Table)主文件表的简称，它是NTFS文件
13、系统的核心；MFT表由若干个“(1024字节大小的)MFT项”构成。 大小：系统刚刚创建时，内部只包含17个MFT项，MFT文件大小为32Kb MFT 项： 大小：1024字节；每个MFT项最多包含65536个属性。 作用：描述所对应的文件或目录的信息(每个文件或目录都会有一个与之对应的MFT项)。 结构：MFT项分为2部分(MFT头、MFT属性(MFT属性又分为：MFT属性头、属性内容)） MFT 头： 大小：MFT项中的前“数十字节”为MFT头。 作用：描述该MFT项的类型(即指明其所拥有者的类型，目录后者文件类型)、文件起始簇号、大小等等信息。 注意：每个文件或目录都必须至少有一个MFT
14、项，而MFT项是在超找文件/目录时，除了引导扇区外必须首先查找的。通过MFT表获取目标的对应MFT项，便可通过MFT项获取数据。NTFS磁盘结构1 卷l NTFS是以卷为基础的。卷建立在磁盘分区之上。l 分区是磁盘的基本组成部分，是一个能够被格式化和单独使用的逻辑单元。当以NTFS格式来格式化磁盘分区时就创建了NTFS卷。l 一个磁盘可以有多个卷，一个卷也可以由多个磁盘组成。Windows 2000/XP常使用FAT卷和NTFS卷。一个36GB硬盘的三种磁盘配置的实例如下：NTFS卷NTFS卷1NTFS卷2FAT卷NTFS卷C:(36GB)C:(18GB)D:(18GB)C:(12GB)D:(24
