Информатика · учебная презентация

Эволюция
файловых
систем

Как новые носители, объёмы данных и требования к надёжности меняли способ хранения файлов.

От первых таблиц размещения — к снимкам состояния и контролю целостности

01 / Первые поколения

От списка файлов — к дереву каталогов и цепочкам блоков.

Плоские записи

Файл находили в общем перечне. С ростом числа файлов поиск усложнялся.

Каталоги

Папки выстроили файлы в иерархию и разделили пространства пользователей.

FAT

Таблица хранит цепочку кластеров, из которых собран файл.

Как устроена цепочка FATФАЙЛ → КЛАСТЕРЫ НА ДИСКЕ
Файл
→
04
→
05
→
12
→
конец

Нужный порядок блоков задаёт таблица размещения файлов.

02 / Рост требований

Большие диски и многопользовательская работа потребовали метаданных и восстановления.

РАНЬШЕFAT / exFAT

Простое размещение и широкая совместимость. exFAT рассчитана на современные флеш-носители и большие файлы.

ПОЗЖЕNTFS / ext3 / ext4

Права доступа, более развитые метаданные и журнал помогают управлять данными и восстанавливаться после сбоя.

Изменение→Журнал→Диск

Журнал записывает сведения об операции до её завершения: после сбоя система может восстановить согласованное состояние.

03 / Масштабирование

Один диапазон блоков требует меньше служебных записей, чем длинная цепочка.

ПОБЛОЧНАЯ КАРТА

Для каждого блока нужна отдельная запись.

EXTENT В EXT4
СТАРТ 04+ 8 блоков

Непрерывный участок описывается одной записью.

СледствиеМеньше служебных записей для крупных файлов; индексы каталогов ускоряют поиск среди множества имён.

04 / Целостность

Copy-on-write сохраняет старую версию, пока новая не готова.

01 · ИСХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ
Блок A

Существующие данные остаются на месте.

02 · НОВАЯ ЗАПИСЬ
Блок B

Изменение пишется в свободное место.

03 · ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ
Снимок → AТекущая версия → B

Ссылка меняется после готовности записи.

APFS · ZFS · BtrfsСнимки состояния сохраняют прежние версии. ZFS также проверяет целостность блоков контрольными суммами.

05 / Движущие силы

Новые устройства меняют требования к хранению данных.

SSDФлеш-память

Быстрый доступ и особенности записи влияют на размещение данных.

APFS · exFAT
◈Личные устройства

Шифрование и мгновенные снимки помогают защищать и восстанавливать файлы.

APFS
∞Большие хранилища

Контрольные суммы и избыточность помогают обнаруживать повреждение данных.

ZFS · ReFS

Эволюция идёт от простой совместимости к скорости, безопасности и проверяемой сохранности.

06 / Итог

Выбор файловой системы зависит от задачи, а не от «поколения».

СИСТЕМАСИЛЬНАЯ СТОРОНАТИПИЧНЫЙ СЦЕНАРИЙ
FAT / exFATСовместимостьОбмен данными, флеш-носители
NTFSПрава и журналКомпьютеры с Windows
ext4Зрелость и масштабLinux, серверы
APFSSSD, снимки, шифрованиеУстройства Apple
ZFS / BtrfsСнимки, целостностьХранилища и серверы
ReFSУстойчивость данныхОтдельные сценарии Windows Server
01 · Совместимость02 · Производительность03 · Защита данных
Сделано на ХостAI