Файловая система NTFS

Концепцию четности можно понять, например, так: допустим, у нас есть пять бит - например, набор {0, 1, 1, 0, 1}. Мы формируем еще бит - бит четности, шестой, по такому правилу - если число единиц в предыдущих пяти битах четно, он будет равен 1, если нет - 0. В нашем случае число единиц равняется трем, т.е. нечетному числу - наш набор дополнился числом 0 и превратился в {0, 1, 1, 0, 1, <0>}.

Допустим, набору данных причинен урон - {0, X, 1, 0, 1, <0>}. С помощью правила, гласящего нам, что число единиц должно быть нечетно (последний бит), мы можем догадаться, что на месте X стояла единичка. Наш получившийся набор из шести бит (5 бит данных и 1 бит четности) избыточен и может грамотно скорректировать потерю любого из своих шести бит.

Операции четности могут осуществляться не только с битами, но и с любыми объемами данных, что применяется в простейших алгоритмах восстановления данных.

Возвращаемся к устройству RAID 5:

На рисунке изображен массив из пяти дисков. Видно, что каждый диск хранит четыре (условные) части реальных данных и один блок данных четности. Блок четности - скажем, 0 parity - способен восстановить потерю одного из фрагментов - любого, но одного - среди A0, B0, C0 и D0. Все вместе они, в свою очередь, способны восстановить блок 0 parity. Из изображенной структуры RAID видно, что данные, необходимые для полного восстановления всего столбика - то есть информации любого диска в случае сбоя - находятся на других дисках. В этом и заключается восстановление - при записи данных на любой из дисков обновляется также блок четности другого диска, соответствующего текущему блоку (например, при записи в A2 обновляется еще и блок 2 parity). Чтение данных с исправного диска происходит без использования блоков четности, т.е. почти в том же режиме, в каком работает RAID 0. Быстродействие RAID 5 в том виде, в каком это реализовано в NT, даже немного выше, чем у RAID 0.

Единственная накладка - в случае сбоя производительность массива снижается в огромное количество раз, так как при невозможности напрямую считать, например, D4, нужно будет восстанавливать данные этого блока с использованием всех других дисков одновременно - в нашем случае это будут блоки 4 parity, B4, C4 и E4.

Как видно, выход из строя одного из дисков RAID 5 является хоть и не фатальной, но резко аварийной ситуацией - хотя бы из соображений быстродействия чтения с массива. Нетрудно догадаться также, откуда исходит требования как минимум трех дисков - в случае двух накопителей RAID 5 просто вырождается в RAID 1, так как единственный способ создать информацию четности списка из одного элемента - это тем или иным образом дублировать этот элемент.

4.4 Допущения, обеспечивающие надежность

Как, опять? Да, опять - RAID также не является панацеей от абсолютно всех бед аппаратуры. Я должен сказать очень неожиданную для некоторых людей вещь: на ненадежном (некорректном) компьютере RAID грохнуть почти так же легко, как и однодисковую систему. RAID совершенно не спасет в следующих случаях:

· Корректная запись некорректных данных, а также запись данных мимо ожидаемой области. К этому приводят, как и ранее, сбойная память, процессор, шлейф, контроллер, питание привода.

· Если диск не способен сообщить об ошибке чтения.

RAID предназначен для минимизации ущерба всего в одном случае - при физическом отказе жесткого диска или, возможно, контроллера (в случае многоконтроллерного RAID). Отказы памяти, операционной системы, да и вообще всего остального RAID-ом не предусмотрены - точно так же, как и стратегией работы одиночной NTFS.

И, напоследок, аксиома работы вышеописанных уровней RAID-а - любой сбой одного из дисков системы считается аварией, которую необходимо как можно быстрее ликвидировать. Особенно это относится к RAID 0 и RAID 5, штатная работа которых в условиях аварии одного из дисков практически невозможна.

Более подробно с системой программных RAID Windows NT можно ознакомится в справке к программе (или модулю - в Windows 2000) Disk Administrator, где, собственно, и создаются эти типы дисков. Обращаю ваше внимание, что способности рабочих станций в создании и использовании RAID-ов сильно ограничены - рабочая станция NT4, к примеру, поддерживает только RAID 0 (параллельные диски), тогда как все описанные варианты работают лишь на серверных вариантах операционных систем.

Заключение

Любая из представленных ныне файловых систем уходит своими корнями в глубокое прошлое - еще к 80-м годам. Да, NTFS, как это не странно - очень старая система! Дело в том, что долгое время персональные компьютеры пользовались лишь операционной системой DOS, которой и обязана своим появлением FAT. Но параллельно разрабатывались и тихо существовали системы, нацеленные на будущее. Две таких системы, получившие всё же широкое признание - NTFS, созданная для операционной системы Windows NT 3.1 еще в незапамятные времена, и HPFS - верная спутница OS/2.

В данной таблице сведены воедино все существенные плюсы и минусы распространенных в наше время систем, таких как FAT32, FAT и NTFS.

Хотелось бы сказать, что если ваша операционная система - NT (Windows 2000) или Windows 7, 8, то использовать какую-либо файловую систему, отличную от NTFS - значит существенно ограничивать свое удобство и гибкость работы самой операционной системы. NT, а особенно Windows 2000, составляет с NTFS как бы две части единого целого - множество полезных возможностей NT напрямую завязано на физическую и логическую структуру файловой системы, и использовать там FAT или FAT32 имеет смысл лишь для совместимости - если у вас стоит задача читать эти диски из каких-либо других систем.

Список используемой литературы

1. Гордеев А.В.: Операционные системы: Учебник для студ./ А.В. Гордеев 2-е изд. - СПб.: Питер, 2007. - 416 стр.

2. Синицын С.В. Операционные системы: учебник для студ. высш. учеб. заведений / С.В. Синицын, А.В. Батаев, Н.Ю. Налютин. - М.: Издательский центр "Академия", 2010. - 304 с.

3. NTFS / Wikipedia Inc, 18.10.2012 /[Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ru.wikipedia.org/wiki/NTFS

4. Сравнение NTFS и FAT/ Александр Фролов, 2002 /[Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.frolov-lib.ru/datarecovery/articles/ntfs_vs_fat/index.html

5. Сравнение Fat32, NTFS, exFAT на флеш носителях и внешних жестких дисках/ Андрей Макаров, 2005 /[Электронный ресурс] - Режим доступа: http://pc-hard.ru/software/1-fat32-ntfs-exfat-comparsion.html

Приложение. Межсетевой экран "Дионис"

Межсетевой экран ДИОНИС обеспечивает:

* защиту от несанкционированного доступа таких ресурсов корпоративной сети как WWW-сервер, FTP-сервер, SMTP-сервер, базы данных и т. п., открытых для доступа из сетей общего пользования;

* внутреннее сегментирование сети и разграничение доступа к различным сегментам в соответствии с организационной структурой и политикой безопасности организации;

* защищенное объединение распределенных локальных сетей через каналы и сети общего пользования посредством реализации виртуальных частных сетей (Virtual Private Network) с защитой трафика.

Типовые схемы включения МЭ

Схема 1.

В простейшем случае межсетевой экран ставится на защиту локальной сети организации. На него же подается канал доступа во внешнюю сеть, т.е. МЭ организует доступ к провайдеру. МЭ имеет два интерфейса: один - в сторону локальной сети, второй - в сторону внешней сети. В такой конфигурации МЭ работает не только как межсетевой экран, но и как маршрутизатор, организуя работу по внешнему каналу связи.

Схема 2.

Если у организации есть несколько локальных сетей и защиту надо организовать только для некоторых из них, то схема включения МЭ может быть следующей.

Схема 3.

Если организация имеет удаленных абонентов, которые соединяются с основной сетью через телефонную сеть общего пользования (ТФОП), то с помощью МЭ может быть организован доступ абонентов в защищенную сеть, а также организована защита самих внешних абонентов.

В такой конфигурации МЭ имеет два интерфейса: один - в сторону защищенной локальной сети, второй - в сторону открытой локальной сети. Работает МЭ только как межсетевой экран. Работу по внешнему каналу связи выполняет какой-то отдельный маршрутизатор, в частности, маршрутизатором может служить ДИОНИС в обычном (не защищенном) исполнении.

В этой схеме МЭ выполняет функции маршрутизатора, терминального сервера и межсетевого экрана. Во всех трех схемах включения в МЭ к функциям межсетевого экрана могут быть добавлены функции прикладных серверов: почта, HTTP, FTP и т.д.

Под административным персоналом понимается две категории лиц, условно названных администратор и оператор.

Администратор выполняет следующие функции:

* Инсталлирует и инициализирует систему;

* обеспечивает работоспособность ДИОНИС;

* выполняет контроль и необходимую диагностику технических средств ДИОНИС;

* конфигурирует систему, включая настойку средств безопасности;

* заводит абонентов как пользователей системы и формирует группы абонентов;

* обрабатывает статистику (учетную информацию).

Только администратор может войти в административные подсистем (КОНФЕРЕЦИИ, БАЗЫ ДАННЫХ, ФАЙЛ-СЕРВЕР и т. д.).

Администратор может запретить временно или навсегда работу с ДИОНИС тому или иному абоненту, а также может контролировать работу ДИОНИС, просматривая информацию.

Оператор:

* контролирует работу технических средств и системы в целом;

* оказывает абонентам помощь в работе;

* обрабатывает диалог системы с абонентами и загружает в ДИОНИС инструктивные материалы;

* оповещает абонентов обо всех изменениях в системе и о расписании работы.

Другими словами, оператор осуществляет "дежурство", контролируя работоспособность системы и отвечая на все вопросы абонентов. Оператор может запустить систему и при необходимости выключить, практически ни к каким другим функциям управления он доступа не имеет. Технология ДИОНИС - это набор программно-аппаратных компонент, которые позволяют создавать коммуникационные узлы (хосты) с различными свойствами. Структура (архитектура) хоста ДИОНИС в самом общем виде представлена на нижеследующем рисунке.

Программа ДИОНИС реализована как самостоятельная операционная система. Стандартная операционная система используется только для ее запуска (используется MS-DOS 6.22 или MS Windows 95/98 без графической оболочки).

После старта ДИОНИС вытесняет все компоненты стандартной операционной системы, кроме файловой системы FAT16/FAT32, и устанавливает свои подсистемы:

* диспетчер памяти со скользящим окном в 64 Кбайта,

* диспетчер драйверов сетевых адаптеров,

* ядро ДИОНИС,

* IP-маршрутизатор и терминальный сервер,

* диспетчер Х.25/Х.28, IPX и асинхронных каналов,

* прикладные программные компоненты.

ДИОНИС не использует защищенный режим процессора, это позволяет оптимально построить систему обработки прерываний, в результате чего весь процесс контролируется ядром системы. Подобный подход позволяет оптимизировать производительность системы в целом и достичь высокой устойчивости и безопасности

Ядро ДИОНИС служит основой системы. Ядро построено по принципу конечного автомата. Основной структурной единицей ядра ДИОНИС является канал. Канал - это логическое двунаправленное устройство, обслуживающее поток ввода-вывода абонента ДИОНИС: поток входных данных от абонента в систему и поток выходных данных из системы к абоненту.

Каждый канал состоит из двух очередей (Входящая очередь, Исходящая очередь) и Автомата состояний. Автомат состояний имеет индикатор Состояния автомата и Память автомата. Каждый очередной символ из входной очереди переводит автомат в одно из конечного множества состояний и, возможно, вырабатывает символ для выходной очереди.

В состав ядра, помимо каналов, входит Диспетчер автоматов состояний каналов. Он обеспечивает очередность обслуживания каналов по принципу циркулярного опроса, при этом управление следующему каналу передается тогда и только тогда, когда будет выполнена (закончена) обработка предыдущего.

Система спроектирована так, что время обработки каналов (время перехода автоматов каналов из одного состояния в другое) не превышает 10 м.сек. (оно составляет от 0 до 10 м.сек.). Это обеспечивает приемлемые показатели времени реакции каждого канала на изменения в линии связи с абонентом.

Все прикладные сервисы фактически являются состояниями канала. При добавлении нового сервиса просто расширяется множество состояний автомата.

Размещено на Allbest.ru