Ismert fájlrendszerek

A következ˝okben a sok-sok fájlrendszer közül három jellemz˝o típus legf˝obb tulajdonságait tekintjük át: egy egyszer˝u, de a mai apró digitális eszközeink (MP3 lejátszó, fényképez˝ogép, telefon) által legszélesebb körben használt rendszert, majd a Windows és Linux egy-egy képvisel˝ojét.

• FAT, FAT32:

Az egyik legrégebbi, leginkább elterjedt, kompatibilitási célokat is teljesít˝o fájlrendszer. Eredetileg a 80-as években, a DOS operációs rendszerhez készült, a kornak megfelel˝o színvonalon. Nevét (FAT – File Allocation Table – fájl-helykiosztási tábla) az adathordozóra elhelyezett a táblázatról kapta, amiben nyilvántartja, hogy mely fájlok hol találhatók. A fájlok azonosítására maximálisan nyolc karakterb˝ol álló nevet és legfeljebb három karakteres kiterjesztést használt. A kiterjesztés gyakran utalt arra, hogy a fájl milyen módszerrel van kódolva. A korábbi változatuk 12, illetve 16 bites kóddal tartalmazta a fájlok helyének leírását, így viszonylag kisméret˝u adattároló kezelése volt ezekkel a változatokkal lehetséges.

A korábbi (kb. az évezredforduló el˝otti) Microsoft Windows operációs rendszerek a FAT és FAT32 fájlrendszereket használták. Manapság már semmilyen operációs rendszer nem részesíti ezeket el˝onyben (de mind képes használni), azonban a hordozható digitális eszközökön a mai napig elterjedt: ennek oka talán leginkább a rendszer elterjedtsége (ezáltal kompatibilitása). A mai hordozható merevlemezek dönt˝o többségét FAT32-re formázva szállítják, mint ahogy ez a fájlrendszer kerül a pendrive-okra, MP3 lejátszókra, a fényképez˝ogépek és okostelefonok flash háttértáraira.

A Windows rendszerek az egyes FAT eszközöket (és ez más fájlrendszerekre is igaz) a sokak által jól ismert meghajtó bet˝ujelek (A:, C:, stb.) segítségével különböztetik meg.

• NTFS

Az NTFS (New Technology File System, azaz új technológiájú fájlrendszer) a FAT rendszerek leváltására készült. Alapvet˝oen abban különbözik el˝odjeit˝ol, hogy a fájlok elhelyezkedésének nyilvántartására nem táblázatot, hanem bonyolultabb struktúrát használ. Ezen kívül a fájl kódjai mellett úgynevezett metaadatokat is tárol a fájról. Mivel a rendszert szabadalom védi, részletes felépítését nem ismerjük.

Elvileg van lehet˝oség arra, hogy egy mappában egy másik NTFS fájlrendszer tartalmát jelenítsük meg és használjuk, ez azonban a Windows hagyományok alapján nem terjedt el.

Az NTFS maximális mérete 2 TiB lehet, de az egybef˝uzhet˝o, ún.dinamikus köteteksegítségével ez 16 TiB-re növelhet˝o. A maximális fájlméretet más nem is korlátozza. Ez a méret már kielégíti az általános igényeket.

A jogosultságokat egy ACL (Access Control List – hozzáférési lista) segítségével ellen˝orzi, lehet˝ové teszi a fájlrendszer szinten történ˝o (automatikus) fájltömörítést (LZ77-ZIP) és a kvóta rendszer használatát. Ez utóbbi azt jelenti, hogy nyilvántartható az egyes felhasználók helyfoglalása, és beállítható, hogy bizonyos tárhelyméretet senki ne léphessen túl. Ugyanahhoz fájlhoz és mappához a Windows Vista óta több fájlnév, mappanév is rendelhet˝o.

• EXT4

Az EXT4 (EXTended filesystem version 4 – kiterjesztett fájlrendszer, 4. verzió) egy modern fájlrendszer.

A Linuxhoz fejlesztették ki még a 90-es évek elején, azóta pedig a legjobbak között tartják számon. A maximális rendszerméret: 1 EiB (exbibyte, 1 EB = 1048576 TiB), vagyis a mai otthoni gépek TB-méret˝u háttértárainak az egymilliószorosa is kezelhet˝o lenne ebben a rendszerben. A 16 TiB maximális fájlméret szintén megfelel˝o a legtöbb feladathoz. Egy mappába 64000 almappa kerülhet. Bevezeti az extent (kb.

terjedelem)fogalmát a korábbi blokkos megközelítés helyett. Ennek megértéséhez meg kell ismerkednünk az ún. töredezettség problémájával. Ha a fájlok használatakor változtatjuk azok méretét, illetve némelyiket töröljük, akkor elkerülhetetlenné válik, hogy a fájlok egyre több esetben ne folytonosan legyenek tárolva.

Ez a fájlok olvasási és írási sebességét is hátrányosan befolyásolhatja. Az extent egy, az adathordozón lefoglalt fizikai terület, amit a rendszer az adott fájl kés˝obbi b˝ovüléséhez tart fenn. Ha az alkalmazott

el˝ofoglaló algoritmus jól becsüli az egyes fájlok jöv˝obeli méretváltozásait, az a fájlrendszer teljesítményét nagymértékben javíthatja. Linux alatt a töredezettségmentesítéssel gyakorlatilag nem kell foglalkoznia a felhasználónak, mert az EXT4-ben alkalmazott módszer nagyon alacsony szinten képes tartani azt.

Visszafelé kompatibilis a korábbi (ext3, ext2) verziókkal, ami azért érdekes és hasznos, mert például az új helyfoglaló (extent) algoritmusa így használható a régi rendszereken is (ha például ext3 fájlrendszert ext4-ként kívánunk használni).

A fájl-hozzáférések id˝opontjainak tárolására nanosecundum (egymilliárdomod másodperc) pontosságú id˝obélyegeket használ.

A Multiblock allocator (több blokkos helyfoglaló) nem egyesével keresi az új blokkokat fájl írásánál, hanem figyelembe veszi, hogy hány blokkra lesz szükség, ezért sokkal „jobb” helyet képes találni – ennek eredménye a kisebb töredezettség. Ezzel összefüggésben a pre-allocation (el˝ore foglalás) lehet˝ové teszi, hogy egy fájl létrehozáskor ne nulla hosszal, hanem a szükséges terület lefoglalásával jöjjön létre – szintén kiküszöbölve a kés˝obbi töredezettséget.

A késleltetett elhelyezés (Delayed Allocation) a fizikai blokk elhelyezést addig visszatartja, amíg csak lehetséges. Azaz csak akkor keres helyet a letárolandó adatnak, amikor az ténylegesen fizikailag tárolásra kerül az adathordozón: a gyakran írt fájloknál ez komoly teljesítmény-növekedést eredményezhet és a végül letárolt fájl kevésbé lesz töredezett.

Itt mondjuk el, de minden más Linux fájlrendszerre is igaz, hogy a különböz˝o eszközöket egységesen kezeli egyetlen mappaszerkezetben. Ez azt jelenti, hogy egyetlen mappastruktúrában található minden eszköz mappaszerkezete. Például, egy CD tartalma a /cdrom mappában jelenik meg és a többi fájlhoz hasonlóan kezelhet˝o. Akár azt is beállíthatjuk, hogy egy hálózaton elérhet˝o másik számítógép valamely mappájának tartalma látható legyen a gépünk egy mappájában.

A gyökérmappa jele a /, figyeljük meg, Windows alatt épp a fordított törtvonal, a \ használatos a mappák elválasztására, illetve a gyökér jelzésére.

Aktivitás:Gy˝ujtsük össze a fájlkezeléssel kapcsolatos tapasztalatainkat az általunk eddig használt operációs rendszerekr˝ol! Milyen hasonlóságok és különbségek vannak, amiket felhasználóként is észrevehettünk?