Файловые системы

1. Файловые системы

2. Файловая система

Файловая система – порядок, определяющий способ организации,
хранения именования данных на носителях информации

3. Уровни доступа к данным

Физический уровень (расположение на физическом носителе)
Уровень ФС (загрузка системы, распределение по разделам и
взаимодействие)
Уровень данных (доступ к кластерам физического диска, на
которых располагаются данные по блокам)
Уровень метаданных (различные ФС имеют различныую
внутреннюю структуру, описание и формат файловых записей)
Уровень файловых имён (внутри файловой системы
можно напрямую обращаться к конкретным
сущностям, файлам и директориям)

4. Задачи файловой системы

1. Хранение данных в виде именованных
файлов на внешних носителях информации
2. Хранение атрибутов файлов: размер,
время создания, время последнего
доступа, время последней модификации,
тип файла и др.

5. Структура файлов в ОС UNIX

6. Структура файлов в ОС UNIX

/bin/ — исполняемые файлы основных программ ОС, включая командные
оболочки, необходимые всем пользователям;
/boot/ — загрузочные файлы, в том числе файлы загрузчика ОС, образ ядра ОС и
другие данные, необходимые для начальной загрузки;
/dev/ — основные файлы устройств (например, /dev/null, /dev/sda);
/etc/ — каталог общесистемных конфигурационных файлов (от лат. et cetera),
содержит подкаталоги для конфигурирования подсистем;
/home/ — содержит домашние каталоги пользователей, которые, в свою очередь,
содержат персональные настройки и данные пользователя (часто размещается на
отдельном разделe)

7. Структура файлов в ОС UNIX

/lib/ — основные библиотеки, необходимые для работы ОС, в частности,
программ из каталогов /bin/ и /sbin/, а также модули ядра;
/media/ — каталог содержит точки монтирования для сменных носителей, таких
как CDROM или внешних USB-устройств хранения данных;
/mnt/ — каталог содержит точки монтирования других файловых систем;
/opt/ — дополнительное программное обеспечение, как правило, имеющее свою
иерархию каталогов в стиле FHS;
/proc/ — виртуальная файловая система, представляющая состояние ядра ОС,
устройств и запущенных процессов в виде файлов;
/root/ — домашний каталог суперпользователя root;

8. Структура файлов в ОС UNIX

/sbin/ — исполняемые файлы основных системных программы для
администрирования и настройки ОС (например, init, poweroff);
/srv/ — данные, необходимые для работы системных и сетевых серверов,
(например, /srv/www/ содержит файлы веб-сервера);
/tmp/ — общесистемный каталог временных файлов, обычно очищается при
перезагрузке ОС;
/usr/ — вторичная иерархия каталогов для пользовательских программ; содержит
большинство приложений и утилит, используемых в многопользовательском режиме
(каталог может быть смонтирован по сети и быть общим для нескольких машин);
/usr/bin/ — исполняемые файлы дополнительных программ для всех
пользователей;

9. Структура файлов в ОС UNIX

/usr/include/ — стандартные заголовочные файлы для компилятора Си;
/usr/lib/ — библиотеки для программ, находящихся в каталогах
/usr/bin/ и /usr/sbin/, а также библиотеки языка Си для статической
сборки программ;
/usr/sbin/ — исполняемые файлы дополнительных системных программ
(например, демоны различных сетевых сервисов);
/usr/share/ — платформенно-независимые общие данные для пользовательских
приложений;
/usr/src/ — исходные коды программ, в том числе ядра ОС;

10. Структура файлов в ОС UNIX

/var/ — каталог, объединяющий все изменяемые в системе файлы, такие как
файлы журналов (log-файлы), временные почтовые файлы, файлы очереди печати
принтера и т. д.;
/var/lib/ — данные, изменяемые программами в процессе работы (например,
базы данных, метаданные пакетного менеджера, база данных DNSсервера и др.);
/var/lock/ — лок-файлы, указывающие на занятость некоторого ресурса;
/var/log/ — файлы системных журналов (лог-файлы) (от англ. log);

11. Структура файлов в ОС UNIX

/var/mail/ — каталог содержит почтовые ящики пользователей;
/var/run/ — информация о запущенных системных программах;
/var/spool/ — данные системных задач, ожидающих обработки (например,
очереди печати, непрочитанные или неотправленные письма);
/var/tmp/ — временные файлы, которые должны быть сохранены между
перезагрузками.

12. Файловая система

ОС Windows поддерживает следующие файловые системы:
FAT/FAT32 (поддерживается Linux, Mac, Windows):
- Базовая файловая система
- Нет никакой безопасности
NTFS:
- Добавились возможности аудита
- Безопасность (шифрование и права)
- Сжатие
ReFS
- Обратная совместимость с NTFS
- Улучшенная проверка данных и исправление ошибок
- Поддержка больших файлов, каталогов и томов

13. Файловая система. Загрузочные области

MBR
• Начинается с кода инициализации
диска и загрузки разделов
• Содержит таблицу разделов диска
• Занимает 512 байт и заканчивается
двумя байтами 55 AA
• Может содержать только до 4
разделов (по умолчанию)
• Работает с BIOS
• Максимальный размер 1 раздела
составляет 2 ТБ
GPT
• Может содержать более 4
разделов
• Работает с UEFI
• Можно считать, что ограничения
на размер раздела нет
• GPT хранит копию раздела и
загрузочных данных и может
восстановить данные в случае
повреждения основного
заголовка GPT

14. NTFS

• New Technology File
System – стандартная
файловая система для
семейства ОС Windows NT.

15. Свойства

Восстанавливаемость
Безопасность
Шифрование
Поддержка RAID
Дисковые квоты для пользователей

16. Безопасность на уровне файлов и каталогов

Read
Read and Execute
Write
Modify
Full Control
List Folder Contents

17. Безопасность на уровне файлов и каталогов

Read – просмотр файлов
Read and Execute – просмотр и запуск файлов
Write – создание файлов
Modify – есть возможность удалять
Full Control – позволит назначать разрешения на
объект
List Folder Contents (только на уровне
папки/каталога)– просмотр содержимого каталога

18. Безопасность на уровне файлов и каталогов

19. Безопасность на уровне файлов и каталогов

20. Безопасность на уровне файлов и каталогов

21. Безопасность на уровне файлов и каталогов

22. Безопасность на уровне файлов и каталогов

23. Безопасность на уровне файлов и каталогов

24. Безопасность на уровне файлов и каталогов

25. Безопасность на уровне файлов и каталогов

26. Безопасность общих (Shares) ресурсов

27. Безопасность общих (Shares) ресурсов

28. Стандартные файлы метаданных NTFS

№ записи
Имя файла
Описание
0
$MFT
Запись для самой таблицы MFT
1
$MFTMirr
Резервная копия первых записей MFT
2
$LogFile
Журнал транзакций метаданных
3
$Volume
Содержит информацию о томе – метка, идентификатор и версия
4
$AttrDef
Информация об атрибутах – значение идентификатора, име, размеры
5
.
Корневой каталог файловой системы
6
$Bitmap
Содержит признак выделения для каждого кластера системы
7
$Boot
Загрузочный сектор и загрузочный код ФС
8
$BadClus
Содержит кластеры, содержащие повреждённые секторы
9
$Secure
Содержит информацию системы безопасности и управления доступа к файлам
10
$Upcase
Содержит все символы Unicode в верхнем регистре
11
$Extend
Каталог с файлами необязательных расширений. Microsoft обычно не
размещает файлы этого каталога в зарезервированных записях MFT

29. MFT

30. MFT-записи

Атрибуты записей
Резидентные – находятся в рамках самой MFT-записи
Нерезидентные – находятся во внешних кластерах

31. MFT-записи

Атрибуты записей
Идентификатор
Атрибут
Описание
0x10
$STANDART_INFORMATIO
N
Информация о свойствах файла и временных
метках
0x30
$FILE_NAME
Информация об имени файла и его временных
метках
0x80
$DATA
Содержимое файла
0x20
$ATTRIBUTE_LIST
Список атрибутов, которые не поместились в
MFT-запись
0x90
$INDEX_ROOT
Информация о содержимом каталога
(резидентный)
0xA0
$INDEX_ALLOCATION
Информация о содержимом (нерезидентный)

32. MFT

Временные метки
Modification
Access
Change
Born
Расположены в атрибутах:
STANDART_INFORMATION
FILE_NAME

33. MFT-ЗАПИСИ

Изменения временных меток при действиях в системе

34. MFT-записи

Запись данных на накопитель
Сканирование $BitMap на наличие открытых кластеров на
запись
Создание MFT-записи в $MFT
Изменение $BitMap для отображения занятых кластеров
Изменение $I30 родительской директории
Добавление записи в $UsnJrnl
Добавление записи в $LogFile

35. MFT-записи

Удаление данных с накопителя
1. В $BitMap кластера помечаются как неиспользуемые
2. Данные не меняются до переиспользования кластеров
3. В MFT-записи в поле Flags изменяется бит «In Use»
4. Все метаданные файла остаются доступными, пока MFTзапись не переиспользуется
5. $LogFile и $USNJrnl могут ссылаться на файл
6. Атрибут $FILE_NAME может быть сохранён в MFT до
переиспользования записи
7. Файл $I30 родительской директории может сохранять данные
о файле