إن تي إف إس

نبذة تاريخية

في منتصف الثمانينيات بدأت كل من شركة مايكروسوفت وشركة آي بي إم بالإشتراك في عمل مشروع الجيل التالي وهو نظام عمليات ذو واجهة رسومية وكان هذا المشروع هو أو إس / 2 ( OS/2 ) ولكن الشركتين إختلفتا على العديد من القضايا وإنفصلتا ولكن ظل المشروع أو إس / 2 ملك آي بي إم وحولته مايكروسوفت إلى ويندوز إن تي Windows NT .
نظام ملفات نظام التشغيل اوه اس 2 هو نظام الملفات عالي الأداء إتش بي إف إس HPFS وهو نظام يحتوي على العديد من الميزات الجديدة وعندما قامت ميكروسوفت بإنشاء نظامها الجديد ويندوز إن تي إقتبست الكثير من هذه الميزات والمفاهيم لنظام ملفاتها إن تي إف إس NTFS
، وبسبب هذا الاقتباس فإن أصل سلالة كل من النظامين واحدة ولهذا فنرى عند تقسيم القرص الصلب نفس الكود لنوع تحديد الهوية وهو ( 07) انظر نوع التجزئة ( Partition type ).

قابلية التوسع

(بالإنجليزية: Scalability) في نظرية إن تي إف إس كان المفروض لحجم القسم volume أن يكون 2⁶⁴−1 كلستر clusters ، ولكن في الواقع العملي مثل ويندوز إكس بي الإحترافي Professional يكون 2³²−1 بسبب محددات جدول التقسيم Partition Table ، فعلى سبيل المثال إذا إستخدمنا 64 كيبي بايت لحجم الكلستر cluster فسيكون أقصى حجم للقسم في ويندوز إكس بي هو 256 تيبي بايت (TB) ناقص 64 كيبي بايت (KB)، واستخدام الحجم الإفتراضي 4 كيبي بايت للكلستر فسيكون أقصى حجم للقسم هو 16 تيبي بايت TiB ناقص 4 كيبي بايت ، كلا الحالتين السابقتين أكبر بكثير من الحد الباقي في الحزمة الخدمية رقم واحد لويندوز إكس بي وهذا الحد هو 128 جيبي بايت ،
أقصى حد نظري يمكن أن يصل له إن تي إف إس هو 16 إكسابايت (16 × 1024⁶ او 2⁶⁴  بايت) .
أقصى حد يدعمه إن تي إف إس للكلستر cluster هو 64 كيبي بايت .

مسجل نظم الملفات

(بالإنجليزية: Journaling) نظام ملفات إن تي إف إس NTFS من نظم الملفات ذات الصحائف وتستخدم سجل ($LogFile) لتسجيل البيانات الوصفية (الميتاداتا metadata) للمتغيرات التي تحدث طوال الوقت على القسم (Partition Volume) وهي وظيفة غاية في الأهمية ومن مميزات نظم الملفات الحديثة ، هذه الميزة ليسة متوفرة على نظام الملفات جدول توزيع الملف FAT

تعدد البيانات المرتبطه و البديله (ADS)

مقالات رئيسية تشعبي (نظام ملفات) , مجرى البيانات

ضغط الملف

(بالإنجليزية: File compression) نظام ملفات إن تي إف إس NTFS يستخدم أسلوب الضغط للملفات والمجلدات بطريقة LZNT1 algorithm حيث يتم تحويل 16 عنقود من البيانات والتي تسمى كلستر ( cluster ) إلى 4 كيلوبايت كلستر ، تم تصميم العملية الحسابية للضغط compression algorithms في نظام ملفات NTFS ليدعم 4 كيلوبايت كلستر فقط فإذا كان أكبر من ذلك فلا يدعمه نظام الملفات NTFS راجع ، إن تم الضغط بتقليل حجم البيانات من 64 كيلوبايت إلى 60 أو أقل كيلوبايت فإن نظام الملفات NTFS يعامل الـ 4 كيلوبايت الفارغة كأنها كلستر من الملفات الفارغة sparse file ( لفهم ما هي الملفات الفارغة وكيف تتعامل معها نظم الملفات الحديثة أنظر فقرة الملفات المتناثرة أو شبه الفارغة التالية لهذه الفقرة ) ، الملفات الأكبر ضغط تصبح مجزأة بصورة أكبر ، بناء على أبحاث فريق ميكروسوفت المطور لنظام الملفات NTFS فإن من 50 إلى 60 جيجابايت كحد أقصى معقول للملف المضغوط على NTFS على أي قسم بقيمة إفتراضية 4 كيلوبايت كلستر Cluster ( أو يسمى أحيانا بلوك Block ) ، لاحظ أن القيمة تقل بصورة واضحة في حالة ما إذا كان حجم الكلستر اقل من 4 كيلوبايت .
الذاكرة الفلاشية USB Flash أو الوسائط التخزينية الحديثة مثل SSD لا يوجد فيها تحرك للرؤس المغناطيسية وتعتمد على تكنولوجيا مختلفة وبالتالي فلا توجد مشاكل التجزئة Fragmentation الموجودة على القرص الصلب HDD ولا يوجد تأخير ،الأجهزة الأحدث من الحاسبات الشخصية ذات المعالجات`متعددة النواة multi-core processors بها تحسينات في سرعة التنفيذ للتطبيقات المضغوطة والبيانات بالإضافة لقلة المساحة المستخدمة . لاحظ أن الوسائط التخزينية SSD التي توجد بها تقنية متحكم ساند فورس Sandforce بها ضغط أتوماتيكي وبما أنه هناك نقل للبيانات من خلال تلك الوسائط فيقل الدخل والخرج I/O ، أفضل إستخدامات للضغط compression مع الملفات المتكررة والملفات النادر كتابتها والملفات التي يتم الوصول لها بالتعاقب accessed sequentially والملفات التي لا تكون مضغوطه بطبيعتها ومن أفضل الأمثلة على هذه الإستخدامات ملفات السجلات logs .
ضغط الملفات المهمة لنظم الملفات والتي يحتاجها نظام التشغيل أثناء عملية الإقلاع تؤدي لمشاكل كثيرة ولهذا فهي ممنوعة في كل نظم الملفات الحديثة ( أمثلة على تلك الملفات مثل الملفات الرابطة بين العتاد ونظام التشغيل drivers وملف الإقلاع NTLDR و winload.exe او ملف الاقلاع لويندوز فيستا وما بعده BOOTMGR ) . الوصول إلى الملفات المضغوطة للقراءة والكتابة تكون شفافة (transparent)  ميكروسوفت توصي بتجنب عمل ضغط على السرفر والمشاركة على الشبكة بمظهر roaming profiles لأنه يزيد من الحمل على المعالج .

الملفات المتناثرة ( شبه الفارغه )

(بالإنجليزية: Sparse files) الملفات المفرغة هي ملفات يوجد بها مناطق فارغة segments ( أنظر الشكل على اليسار ) حيث لا يوجد مساحة مستخدمة في المخزن لها ، بالنسبة للتطبيق تبدوا كأنها ملفات عادية بمناطق regions ترى مملوءة بأصفار .
تطبيقات قواعد البيانات ربما تستخدم الملفات المفرغة وهي كما في الملفات المضغوطة لا يتم أخذ مساحتها الواقعية عند استخدام الكوتا Quota وحدودها بمعنى أنها لا توضع في الحسبان .

النسخ الطيفي للقسم

(بالإنجليزية: Volume Shadow Copy) خدمة النسخ الطيفي للقسم Volume Shadow Copy Service (VSS) ، هذه الخدمة تستخدم لعمل نسخ تاريخية للملفات والمجلدات على القسم (Volume or Partation) تتم هذه العملية بواسطة تقنية تسمى copy-on-write technique ( لاحظ أن تقنية النسخ الطيفي لا تأخذ مساحة كما يحدث في عملية النسخ الإحتياطي وتكون مساحتها صغيره جدا بالنسبة للنسخ الإحتياطي وتستخدم في كثير من الطرق الحديثة وذات مجال واسع ) ، وتنصح ميكروسوفت في النظم التي عليها تحميل زائد بعدم وضع النسخ الطيفية على نفس القسم والأفضل وضعها على قرص آخر أو أي وسيط آخر ، في نظام تشغيل ويندوز فيستا تم تقديم النسخ الطيفي المستمر persistent shadow copies للإستخدام مع نقط الإسترجاع System Restore والنسخ السابقة Previous Versions ولاحظ أنه لا يفهم بواسطة أي نظام تشغيل ويندوز أقدم والسبب أنه لن يفهم أسلوب تهيئة النسخ الطيفي .

تبادلي

(بالإنجليزية: Transactions)
كما من ويندوز فيستا، يمكن للتطبيقات استخدام إن تي إف إس تبادلي  (TxF)، لتجميع مجموعة تغيرات لملف في عملية تبادلية، وسيضمن هذا التفاعل ويؤكد حدوث تغيرات أم لا ، ويضمن أن لا ترى التطبيقات التي خارج هذا التفاعل أي تغيرات حتى يتم حفظها .

الأمان

(بالإنجليزية: Security)
في نظام ملفات إن تي إف إس يكون كل ملف ومجلد معين معه ومرتبط به واصف أمان  يعرف مالك الملف أو المجلد ، ويتكون من إثنين قائمة التحكم بالوصول ، الأولى تسمى تحكم بالوصول تقديري (DACL)، توضح بالضبط ما نوع التفاعل المسموح به أو الممنوع ( على سبيل المثال قراءة ، كتابة ، تنغيذ ، مسح ) لمجموعة من المستخدميين، على سبيل المثال ملف في مجلد في المسار التالي (C:\Program Files) يمكن قرأته وتشغيله (تنفيذ) لكل المستخدميين ولكن يتم تعديله بواسطة من لديهم إمتيازات إدارية (administrative privileges) فقط .
ويندوز فيستا أضافة تحكم بالوصول إلزامي  إلى تحكم بالوصول تقديري ( DACLs) .
الثانية تسمى قائمة التحكم بالوصول للنظام ((SACL)) .

الحصص او الكوتا

(بالإنجليزية: Quotas)
تم إدخالها في الإصدار الثالث إن تي إف أس وهي تسمح لمديري الحاسوب التي يعمل عليها إصدارات ويندوز بالتحكم في حجم القسم الذي يستخدمه كل مستخدم للحاسوب ، كما تسمح للمدير بتتبع حجم القسم يستخدم لكل مستخدم ، وتمنع كل مستخدم عن الزيادة عن الحجم المفروض .

اعادة توزيع النقاط

(بالإنجليزية: Reparse points)

قدرة تغيير حجم

(بالإنجليزية: Resizing)
بدءا من ويندوز فيستا قامت ميكروسوفت بإضافة قدرة مبنية داخليا لتقليص أو توسيع التقسيم (shrink و expand)، ولكن هذه القدرات محدودة بسبب عدم القدرة على إعادة تحديد مكان جديد للـ (page file fragments) أو للملفات التي تم تعليمها على أنها غير قابلة للنقل ، لهذا فإن التقليص shrink لإعادة تحديد مكان جديد أو تعطيل التصحيف (حاسوب) (Paging) وبحث ويندوز وأي نسخ طيفي مستخدم بواسطة أي أداة مساعدة طرف ثالث لإستعادة نظام (System Restore) وتكون قادرة على تغيير حجم القسم (Partition).

شرح متعمق

داخليا يستخدم نظام الملفات إن تي إف إس NTFS نظام بي + تري  لعمل فهرسة لبيانات نظام الملفات NTFS .

جدول الملف الرئيسي

(بالإنجليزية: Master File Table) في نظام ملفات إن تي إس إف، كل الملفات والمجلدات (الدلائل) والبيانات الوصفية للملفات metafile وأسماء الملفات وتاريخ إنشاءها وأذونات الوصول المستخدمة بواسطة قائمة التحكم بالوصول access control list وحجم الملف كلها تكون مخزنة كبيانات وصفية metadata في جدول الملف الرئيسي MFT .

أسماء الملفات المحجوزة

على الرغم من أن النظام يسمح بتسمية الملفات حتى طول 32767 حرف للملف متضمناً طول المسار حتى 255 حرف، إلا أنه وباعتبار أن النظام يخزن بيانات وصفية (ميتاداتا) في ملفات نظامية، فإن هناك العديد من الكلمات لا يمكن استخدامها في تسمية الملفات مثل: $MFT, $MFTMirr, $LogFile, $Volume, $AttrDef, . (dot), $Bitmap, $Boot, $BadClus, $Secure, $Upcase, $Extend.

الحجم الأعظم

نظرياً إن حجم أن تي إف إس الأعظم هو 2⁶⁴-1 عنقود بيانات (كلستر) cluster . لكن في الواقع فإن الحجم الأعظم في نظام ويندوز إكس بي هو 2³²-1 قطاع ذاكرة.

حجم الملف الأعظم

نظرياً (2⁶⁴ - 2¹⁰) بايت. في التطبيق الفعلي (2⁴⁴ - 2¹⁶) بايت.

الطول الأعظم للمسار

الطول الأعظم لمسار الملفات هو 32767 حرفاً. والمسار النسبي محدد بطول 255 حرفاً.

مجال البيانات

يستخدم نظام إن تي إف إس نظام حساب وقت مشابه لنظام ويندوز إن تي بمجال بين 1 مايو 1601، حتى 28 مايو 60056 بدقة عشرة مليون تكة في الثانية الواحدة.