إن تي إف إس
نظام ملفات التكنولوجيا الجديدة أو إن تي إف إس هو نظام ملفات لعائلة نظام التشغيل ويندوز إن تي، يتضمن آخر النسخ من نظام مايكروسوفت ويندوز وويندوز 2000 وويندوز إكس بي وويندوز سيرفر 2003 وويندوز سيرفر 2008 وويندوز فيستا، تأتي تقنية نظام إن تي إف إس بعد نظام جدول توزيع الملفات كنظام مفضل لنظام الويندوز من شركة مايكروسوفت، يتفوق نظام إن تي إف إس بالعديد من الميزات الجديدة على نظام توزيع الملفات مثل تحسين الدعم للبيانات الوصفية Metadata واستخدام بنية بيانات متقدمة لتحسين الكفاءة والموثوقية وأداء استخدام قرص التخزين، بالإضافة إلى تحسين أمن الملفات وملحقاته الأخرى مثل قائمة التحكم بالوصول Access Control list ونظام تصنيف نظم الملفات ذات الصحائف file system journaling وغيرها.
في منتصف الثمانينيات بدأت كل من شركة مايكروسوفت وشركة آي بي إم بالإشتراك في عمل مشروع الجيل التالي وهو نظام عمليات ذو واجهة رسوميه 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 النظاميين واحدة ولهذا فنرى عند تقسيم القرص الصلب نفس الكود لنوع تحديد الهوية وهو ( 07) انظر نوع التجزئة ( Partition type ).
شركة ميكروسوفت أطلقة خمسة إصدارات من نظام الملفات إن تي إف إس NTFS
إن تي إف إس الإصدار الثالث (NTFS v3.0) يشتمل على العديد من الميزات الجديدة عن الإصدار السابق ، فهو يدعم ملفات ذات فراغات sparse files وحصص نسبية للقرص ( الكوتا quotas ) وإعادة التوزيع للنقاط reparse points ، وتشفير الملفات بمستويات file-level encryption ويعرف بتشفير نظام الملفات EFS و distributed link tracking
في نظرية إن تي إف إس كان المفروض لحجم القسم volume أن يكون 2−1 كلستر clusters ، ولكن في الواقع العملي مثل ويندوز إكس بي الإحترافي Professional يكون 2−1 بسبب محددات جدول التقسيم Partition Table ، فعلى سبيل المثال إذا إستخدمنا 64 كيبي بايت لحجم الكلستر codice_1 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 () .
أقصى حد يدعمه إن تي إف إس للكلستر cluster هو 64 كيبي بايت .
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
تسمح هذه الميزة للاشارة بعدة أسماء إلى محتويات ملف واحد , الروابط المباشرة
مقالات رئيسية تشعبي (نظام ملفات) , مجرى البيانات
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 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 .
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 .
كما من ويندوز فيستا، يمكن للتطبيقات استخدام (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 .
في نظام ملفات إن تي إف إس يكون كل ملف ومجلد معين معه ومرتبط به 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 إلى تحكم بالوصول تقديري ( DACLs) .
الثانية تسمى قائمة التحكم بالوصول للنظام ((SACL)) .
تشفير نظام الملفات (EFS) في نظام ملفات إن تي إف إس يقدم تشفير قوي وشفاف على أي ملف أو مجلد، مكتبات هذا النظام التشفيري (EFS) مع في وقت التنفيذ هي (FSRTL) ، في هذا النظام التشفيري يتم التشفير بالمفتاح المتناظر للملف (وله اسم آخر وهو File Encryption Key أو FEK).
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 .
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).
داخليا يستخدم نظام الملفات إن تي إف إس NTFS نظام لعمل فهرسة لبيانات نظام الملفات NTFS .
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 .
إن تي إف إس NTFS يحتوي على العديد من الملفات التي تعرف وتنظم نظام الملفات ، معظم هذه الملفات لها معمارية تشبه أي ملف عادي يستخدمه المستخدم ، ولكن هذه الملفات metafiles ليسة محل إهتمام المستخدم العادي ، هذه الملفات تعرف الملفات على النظام وتحتفظ بنسخ إحتياطيه للبيانات الخطره والمهمه لنظام الملفات وتحتوي على تغيرات النظام التي تحدث لحظه بلحظه ، وتقوم بإدارة المساحات الفارغه وأماكنها .
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.
نظرياً إن حجم أن تي إف إس الأعظم هو 2-1 عنقود بيانات (كلستر) cluster . لكن في الواقع فإن الحجم الأعظم في نظام ويندوز إكس بي هو 2-1 قطاع ذاكرة.
نظرياً (2 - 2) بايت. في التطبيق الفعلي (2 - 2) بايت.
الطول الأعظم لمسار الملفات هو 32767 حرفاً. والمسار النسبي محدد بطول 255 حرفاً.
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.