فایل سیستم در ویندوز

تمام هارددیسک‌ها برای خوانده‌شدن و قابلیت نوشتن، به یک فایل سیستم1‌ ‌نیاز دارند. این مساله برای سی‌دی‌‌ها یا فلاپی‌ها هم صادق است. فایل سیستم مسوول نامگذاری، ذخیره و بازیابی اطلاعات در قالب یک فایل است. این سیستم برای سیستم عامل‌های مختلف، عملکردی متفاوت با بقیه دارد و حتی در بین نسخه‌های مختلف ویندوز هم، گوناگونی وجود دارد. ‌‌اما ویژگی خاص کلیه فایل سیستم‌های فعلی ویندوز، محدود بودن آنها به شیوه استفاده از کلاسترها2‌ ‌(خوشه) و همچنین به سقف اطلاعاتی است که می‌توانند ذخیره کنند. کلاستر، کوچکترین قطعه قابل ذخیره کردن بر روی دیسک سخت است. پس در نتیجه اگر فایلی از یک کلاستر هم کوچکتر باشد، سیستم ناچار است کل آن کلاستر را به فایل مذکور اختصاص دهد. ‌ ‌

کد خبر: ۲۲۸۰۹۲

سکتور3‌ ‌(قطاع) کوچکترین قطعه فیزیکی برای ذخیره‌سازی اطلاعات است که بر اساس تعداد بایت‌های موجود در یک قطعه آن محاسبه می‌شود. بنابراین شما ممکن است در کامپیوترتان یک یا چند سکتور 512 بایتی در هر کلاستر داشته باشید. هر 4 کیلو بایت از فضای دیسک سخت معمولا شامل هشت سکتور، است. بنابراین کلاستر یک مفهوم منطقی است و اندازه آن توسط فایل سیستم تعیین می‌شود. در صورتی که سکتور یک مفهوم فیزیکی است و ربطی به سیستم‌عامل و فایل سیستم ندارد. هر چه یک کلاستر تعداد سکتورهای کمتری را بتواند در خود جای دهد و این مفهوم منطقی خود را ظریف‌تر کند، بازدهی یک دیسک سخت، چه از نظر حجم و چه از نظر سرعت، افزایش می‌یابد. ‌ ‌

در ویندوز 95 از فایل سیستمی به‌نام ‌16FAT‌ استفاده می‌شود. این فایل سیستم می‌تواند یک پارتیشن 256 مگابایتی را در قالب کلاسترهای 4کیلوبایتی و یا پارتیشن 2 گیگابایتی را به‌صورت کلاسترهای 32 کیلوبایتی نگهداری کند. که در این صورت مثلا اگر بخواهد یک فایل 35 کیلوبایتی را ذخیره کند، باید دو کلاستر 32 کیلوبایتی را به آن اختصاص داده و از 29 کیلوبایت باقیمانده آن صرف نظر کند. پس از این کار، فایل سیستم آدرس کلاستر شروع یک فایل تعداد کلاسترهای اشغال شده توسط آن فایل و مشخصات کلاستر آخر فایل مذکور را در جدولی به نام ‌FAT‌4‌ ‌ذخیره می‌کند. جدول ‌FAT‌ در فایل سیستم ‌16FAT‌ در بیرونی‌ترین تراک5‌ ‌(شیار) یک دیسک یا در حقیقت همان تراک صفر ساخته و نگهداری می‌شود. ‌ ‌

پس از مطرح شدن ویندوز 95 در بازار سیستم عامل‌ها، تغییری در ‌16FAT‌ موجود در آن صورت گرفت تا فایل سیستم مذکور بتوانند اسامی فایل‌های با بیش از 8 حرف را در خود نگهداری کند. این تغییر که ‌VFAT‌ نام گرفت، آغازی بود بر فایل سیستم جدید ویندوز 95 که با نام ‌32FAT‌ در سال 96 عرضه شد. توسط این فایل سیستم کاربران توانستند در محیط ویندوز 95 برای اولین بار درایوهایی با حجم حداکثر 32گیگابایت را در کامپیوتر خود داشته باشند که در اولین صورت بزرگی هر کلاستر حداکثر فقط به 16کیلوبایت می‌رسید که بسیار مناسب این ظرفیت بود. ‌ ‌

فایل سیستم ترابایتی

در سال 1993 و همزمان با پیدایش ویندوز ‌NT‌، خبرها حاکی از پیدایش فایل سیستم جدیدی به نام ‌NTFS‌ بود که از آن زمان به بعد تا عرضه شدن ویندوز 2000 و حتی ‌XP‌ هم این فایل سیستم جدید قدرت خود را کماکان در تمام سیستم عامل‌ها و نسخه‌های مختلف ویندوز حفظ کرد. فایل سیستم ‌NTFS‌ به‌محض ظهور، نشانه‌های کاملا آشکاری را از بروز تغییرات و بهبودهای قابل توجه در خود به‌همراه داشت. از جمله مهم‌ترین این تغییرات بهینه شدن استفاده از فضای هارددیسک با کلاسترهای 512 بایتی و افزایش ظرفیت قابل پشتیبانی هارددیسک توسط فایل سیستم تا حد چند صد ترابایت (میلیون مگابایت) در دو پارتیشن، وجود امکانات تصحیح خطا برای جلوگیری از بروز رخدادهایی که در فایل سیستم‌های قدیمی‌تر منجر به خرابی سیستم می‌شد، بود. همچنین امکان حفاظت از اطلاعات در برابر دسترسی افراد غیرمجاز و در واقع ایجاد نوعی امنیت اطلاعاتی برای هر کاربر، وجود الگوریتم‌ها و قابلیت‌های ویژه فشرده‌سازی یا رمزگذاری6‌ ‌اطلاعات از جمله دیگر نقاط قوت ‌NTFS‌ بود. ‌ ‌

در ویندوز ‌XP‌ باز هم ‌NTFS‌ بهبودهای محسوسی یافت به‌طوری که محدودیت 512 بایتی برای هر کلاستر حذف شده و به شما اجازه تعریف و تعیین اندازه هر کلاستر داده می‌شود. به علاوه این که توابع مدیریت فایل‌ها و فولدرها و کلا توابع دسترسی به اطلاعات دیسک تا حدودی در نسخه ‌XP‌ مورد بازبینی و ارتقا قرار گرفته است. ‌ ‌برخلاف ‌16FAT‌ و ‌32FAT‌ که در آنها جدول حاوی آدرس کلاسترهای شروع و پایان فایل‌ها در اولین تراک دیسک ذخیره می‌شود، در ‌NTFS‌ سیستمی به‌نام ‌MFT‌6‌ ‌که مدیریت فایل‌ها را انجام می‌دهد، اطلاعات مربوط به فایل‌های یک دیسک را به جای نوشتن در تراک صفر، در چند فایل مخفی نگهداری می‌کند. این روش یعنی نگهداری اطلاعات فایل‌ها در یک یا چند فایل دیگر که در بسیاری از نرم‌افزارها به ‌Meta File‌ یا Meta Data File‌ مشهور است، در ‌NTFS‌ به‌شکل بسیار جالب و در قالب ساختار یک بانک اطلاعاتی رابطه‌ای نگهداری می‌شود. در یکی از جداول این بانک اطلاعاتی، ردیف‌ها را همان فایل‌ها (مثل پنهان بودن، کد شده بودن، فشرده و یا سیستمی بودن) تشکیل می‌دهند. در محل دیگر این بانک محل قرار گرفتن و آدرس کلاسترهای تشکیل‌دهنده یک فایل و فولدر به صورت یک درخت متوازن ‌(B-Tree)‌ است که باعث افزایش سرعت دسترسی به فایل‌ها با استفاده از قابلیت‌های الگوریتم جستجوی دو‌دویی در درخت توازن می‌شود.

‌WinFS‌ فایل سیستم آینده

فایل سیستم جدیدی به‌نام ‌WinFS‌ که قول ارایه آن برای ویندوز 2003 و ویستا (لانگهورن) داده شد، هنوز آماده نشده است. این فایل سیستم قرار است در کلیه ویندوزهای کلاینت و سروری استفاده شود و به‌دلیل برخورداری از ویژگی‌های یک بانک اطلاعاتی، بتواند اطلاعات بیشتری در مورد یک فایل را در خود نگهداری کند. نام سازنده فایل، محتوای فایل، منبع فایل و لیست کاربران استفاده‌کننده از آن، از جمله این اطلاعات هستند. ‌ ‌

این فایل سیستم قرار بود به‌صورت یک فایل اجرایی به‌نام ‌WinFS.exe‌ برای مدیریت ساختار فایل سیستم و با بیش از 20 مگابایت حجم در ویندوز ویستا واژه جدیدی را به‌نام موتور ذخیره‌سازی7‌ ‌به مقوله فایل سیستم اضافه کند. دو پدیده دیگری که قول ارایه آن در این فایل سیستم به‌شدت مورد توجه متخصصان قرار گرفت، سرویس‌های فایل سیستم و همچنین امکان ایندکس‌گذاری کامل متن8‌ ‌نام دارند. این دو پدیده جدید امکان جستجوی کامل‌تر و سریع‌تری از فایل‌ها و فولدرها را در اختیار کاربران قرار می‌دهند، به‌عنوان مثال در ویندوز ‌XP‌ کاربر می‌تواند جستجوی خود را با مشخص کردن نوع فایل (مثلا تصویری یا متنی) و درایو و محل جستجو انجام دهد.

به هر حال آنچه مسلم است این است که برای قضاوت در مورد فایل سیستم جدید مایکروسافت و مقایسه و انتخاب بین آن و فایل سیستم‌های دیگر هنوز زود است و باید تا زمان ارایه نسخه نهایی و بررسی عملکرد واقعی و فواید استفاده از آن صبر کرد.