RICARDO DE MAGALHÃES SIMÕES - Sobre o Autor
Doutorando em Engenharia Elétrica, Mestre em
Informática (2006) e Bacharel em Ciência da Computação (2003), todos
pela Universidade Federal do Espírito Santo. Atualmente, Professor
Substituto de Informática no CEFET-ES, Professor de
Programação I no Curso Superior de Tecnologia em Análise e
Desenvolvimento de Sistemas à Distância no CEFET- ES, professor de
Sistemas Operacionais pela ESAB. Tem experiência na área de Ciência da
Computação, com ênfase em Desenvolvimento de Algorítmos, Educação de
Informática para estudantes do Ensino Médio, atuando principalmente nos
seguintes temas: Informática Básica, Programação nas linguagem C/C++/C#,
Java, Pascal.
Página pessoal:
Curriculo Lattes::
UNIDADE 17
Objetivo: Conhecer o funcionamento do sistema de arquivos NTFS introduzido no Windows NT em 1993.
1. Introdução
O sistema de arquivos NTFS é o sistema padrão nos Sistemas Operacionais MS-Windows Server. O padrão NTFS foi introduzido em 1993 no sistema operacional MS-Windows NT, destinado aos computadores servidores, que a partir da versão 5 passou a ser denominado MS-Windows Server (houve uma versão destinada a computadores de escritório, pretendendo substituir o MS-Windows 3 em 1993, mas não houve adesão suficiente por parte dos usuários, sendo abandonada no ano 2000 e substituída pelo MS-Windows XP).
A Microsoft, criadora do Windows, optou por utilizar
o padrão NTFS no sistema Windows NT (Server), pois possui várias
vantagens em relação ao padrão FAT utilizado no Windows para
computadores pessoais. Essas vantagens incluem maior aproveitamento do
espaço disponível nos discos-rígidos, melhor desempenho nas
operações de gravação/leitura dos dados, utilização de estruturas de
dados avançadas para representar os arquivos contidos no disco,
mecanismos de criptografia dos dados e outras.
Algumas características de armazenamento do padrão NTFS são:
•Tamanho Máximo do disco-rígido: 264 bytes = 2 Exabytes.
•Tamanho da Unidade Básica de Informação: 4 KB.
•Tamanho Máximo do nome do arquivo: 255 letras (Unicode).
•Maior Data dos arquivos: 28/05/60056 (sessenta mil anos).
O tamanho da unidade básica de informação de 4 KB é
utilizado em discos com mais de 2 GB de espaço disponível, como todos os
computadores utilizados atualmente que executam o Windows Server ou
Windows XP possuem muito mais que 2 GB, pode-se dizer que 4
KB é o tamanho padrão da unidade básica de informação. O menor tamanho
da unidade básica é 512 bytes, utilizado apenas em discos com até 512
MB.
2. Tratamento dos Arquivos
No NTFS todo o conteúdo do arquivo, incluindo o nome, data de criação, permissões de acesso, é armazenado como sendo um Meta-Dado.
Os arquivos são armazenados em uma estrutura denominada Tabela Mestre
de Arquivos, e a estrutura de dados que o NTFS utiliza para organizar os
arquivos é a Árvore B+, que mesmo sendo muito complexa para ser
desenvolvida, fornece um ótimo desempenho nas operações de busca dos
arquivos.
A Tabela Mestre contém as informações sobre cada
arquivo e diretório em um disco NTFS. É nessa tabela que ficam
armazenadas as informações referentes ao nome do arquivo, sua
localização, tamanho e permissões de escrita, leitura e execução. Uma
característica importante da Tabela Mestre é sua capacidade de minimizar
a fragmentação dos arquivos. Cada Unidade Básica de Informação pode
conter 4 registros da Tabela Mestre.
O padrão NTFS possui um tipo especial de arquivo denominado Meta-Arquivo, que é utilizado para auxiliar a organização dos Meta-Dados, que são os arquivos do usuário. Os Meta-Arquivos
armazenam informações referentes a Cópias de Segurança, Dados do
Sistema, Dados Temporários das alterações dos arquivos, Alocação do
Espaço Livre, Partes do Disco com defeito, Informações de Segurança e
Informações sobre a utilização do disco.
3. Arquivos Residentes e Não-Residentes
No NTFS foi utilizada uma estratégia para o
armazenamento de arquivos pequenos que não comprometesse a utilização
otimizada do espaço de armazenamento no disco: os dados dos arquivos
pequenos são armazenados na própria Tabela Mestre, quando é possível
fazer desse modo. Esse tipo de gravação é denominada Gravação Residente e
os arquivos são Arquivos Residentes.
Essa estratégia é utilizada quando o arquivo possui
menos de 800 bytes de informação (um arquivo de configuração pode ter
algumas dezenas de bytes apenas). Dessa forma, arquivos residentes não
ocupam “espaço de armazenamento” no disco. Como a Tabela Mestre está no
disco, o arquivo em si também ficará armazenado no espaço de
armazenamento do disco, mas sem ocupar uma Unidade Básica de Informação
por completo, evitando armazenar 800 bytes e desperdiçar 3200 bytes.
Arquivos criptografados ou comprimidos não são armazenados de forma
residente.
Os arquivos com mais de 800 bytes, ou criptografados
ou comprimidos, serão armazenados no espaço de armazenamento do disco,
ocupando quantas Unidades Básicas forem necessárias. Os arquivos
armazenados desta maneira são denominados Arquivos Não- Residentes.
4. Compatibilidade com outros Sistemas Operacionais
A Microsoft mantém em segredo os detalhes internos de
funcionamento e organização do padrão NTFS, mas alguns desenvolvedores
independentes conseguiram acessar discos NTFS a partir de outros
sistemas, como o Linux, MacOS X, MS-DOS entre outros.
No Linux pode-se operar discos NTFS sem
o auxílio de utilitários extras desde a versão 2.2 do Linux kernel, mas
apenas para a leitura das informações. A gravação só pode ser feita
através de utilitários como o NTFSMount. Mas mesmo nesses casos os
desenvolvedores informam que pode haver perda de dados no disco,
inclusive do disco inteiro, dependendo da maneira como os dados forem
acessados.
Mesmo a utilização de redes com versões diferentes do
Windows instaladas nos computadores pode danificar as informações
gravadas no disco NTFS, pois cada versão nova do MS-Windows NT, e posteriormente MS-Windows Server e MS-Windows XP, possui características novas. Isso faz com que o MS-Windows 2000 não reconheça completamente as características do NTFS presentes no MS-Windows 2003.
O sistema operacional MacOS X 10.3, e posteriores,
oferecem suporte à leitura do disco NTFS com segurança da integridade da
unidade de disco. Um utilitário chamado NTFS-3G permite a leitura e gravação, mas sem garantia de integridade do disco.
O MS-Windows NT desde o lançamento oferece suporte aos padrões FAT16, e com o lançamento do padrão FAT32 no MS-Windows 95, este também passou a ser utilizado no MS-Windows
NT 4 em 1996. A Microsoft oferece um utilitário para realizar a
conversão dos discos com padrão FAT16 e FAT32, presentes no Windows 3 e
Windows 95/98, modificando- os para o padrão NTFS. Mas não oferece
nenhum utilitário para fazer a operação inversa.
5. Características Gerais
O NTFS desenvolvido para o MS-Windows Server 2003, e também utilizado no MS-Windows Vista, possui as seguintes características:
•Nome Alternativo do Arquivo: pode-se
associar um segundo nome para um arquivo, e fornecer permissões de
acesso diferentes para cada nome. Isto pode ser útil quando se deseja
proteger um arquivo de acesso indevido, um dos nomes fica visível aos
usuários apenas para leituras, e o outro nome fica invisível, mas
permite a leitura e gravação. Mas se o arquivo for copiado para um disco
FAT32, o segundo nome será perdido;
•Cota de Armazenamento: pode-se
definir uma cota de utilização do espaço de armazenamento do disco para
cada usuário, limitando a quantidade de dados que se pode gravar no
disco. As cotas são utilizadas geralmente em computadores que serão
utilizados como servidores de arquivos, dividindo o espaço em disco de
maneira equalizada entre os usuários;
•Pontos de Montagem: semelhantes aos sistemas Unix, podendo-se associar uma nova unidade de disco a uma determinada pasta/diretório dentro do disco atual;
•Ponto
de Junção: propriedade semelhante ao Ponto de Montagem, a diferença
nesse caso é que não será criada uma nova unidade de disco, mas o
conteúdo de duas pastas será exibido em conjunto, por exemplo, se for
criada uma ligação de junção entre “C:\Trabalho” e “D:\discos\segurança”, a pasta “D:\discos\segurança” passaráa ser utilizada como uma pasta pertencente à “C:\Trabalho”;
•Ligação entre Arquivos: similar aos Pontos de Junção, oferecendo a ligação entre arquivos em pastas diferentes;
•Gerenciamento
Hierárquico do Armazenamento: essa característica é importante para
otimizar a utilização das unidades de discos, pois irá organizar os
arquivos de acordo com a freqüência de acesso aos mesmos. Os arquivos
mais acessados ficarão em locais fisicamente mais fáceis de serem
acessados;
•Controle
de Versão dos Arquivos: as mudanças efetuadas nos arquivos são
armazenadas para se manter um histórico das alterações feitas nos
arquivos em disco. Desta maneira, é possível restaurar um arquivo à sua
condição anterior a uma alteração indevida;
•Compressão
de Arquivos: os discos NTFS podem armazenar os dados dos arquivos
utilizando o algoritmo de compressão LZ77, o mesmo utilizado em arquivos
“.ZIP”, economizando espaço de armazenamento no disco-rígido;
•Armazenagem
Unificada de Arquivos: quando múltiplos arquivos, com o mesmo conteúdo,
são armazenados em pastas diferentes, o NTFS irá armazenar apenas uma
referência dos arquivos fisicamente no disco, as outras referências
serão feitas apenas na Tabela Mestre. Quando um arquivo for modificado,
uma nova referência física ao arquivo será feita no disco;
•Criptografia
do Sistema de Arquivos: Os arquivos e pastas podem ser gravados de
maneira a serem acessíveis apenas a partir do disco original, através da
criptografia, que é a modificação dos dados originais tornando-os diferentes, incompreensíveis, a qualquer pessoa ou programa que o acesse sem descriptografá-lo,
operação esta que é feita pelo próprio NTFS. Se o arquivo for copiado
para outro disco, ele não será corretamente lido, pois os dados internos
do arquivo estão “ilegíveis”.
Nenhum comentário:
Postar um comentário