复习笔记|第十七章 Windows文件系统《操作系统原理教程》
大纲问题回答（精简版）
1. Windows所支持的文件系统类型有哪些？
❖支持FAT12、FAT16和FAT32文件系统。12、16和32分别为描述磁盘块簇地址使用的位数。NTFS.sys，使用64位的簇编号。
❖现在主要使用NTFS（支持最大文件256TB）和FAT64（最大文件256GB）。机械硬盘和固态硬盘使用NTFS较为合适，存储能力强和通用性好。而作为移动端，U盘或者移动硬盘等设备，读写次数有限，NTFS会减短其寿命，使用FAT64较为合适，读写速度相对较快。
2. 虚拟簇号和逻辑簇号的概念。
虚拟簇号： NTFS支持的文件的物理结构是索引式的，它通过磁盘的逻辑簇号引用文件在磁盘上的物理位置。通过虚拟簇号(Virtual Cluster Number, VCN)来引用文件中的数据。虚拟簇号和逻辑簇号之间的映射是通过主控文件表中的索引表实现的。
逻辑簇号：FAT和NTFS将卷划分成若干簇，并从卷头到卷尾按簇进行编号，称为逻辑簇号(Logical Cluster Number, LCN)。
3. NTFS卷的结构，主控文件表MFT的作用。
NTFS文件卷结构
1) 最多占16个扇区。包含卷的布局、文件系统结构以及引导代码等信息；
2) MFT是NTFS卷的管理控制中心，包含了卷上所有的文件、目录及空闲未用盘簇的管理信息；
3) 文件数据区。
主控文件表(Master File Table ，MFT)是NTFS卷的管理控制核心。它包含了系统引导程序、用于定位和恢复卷中所有文件的数据结构，以及记录整个卷的分配状态的位图等的信息。NTFS把这些信息叫做元数据(metadata) 。MFT由若干个记录构成，记录的大小固定为1KB。MFT中的每个记录都描述一个文件或目录。MFT中的前16个记录保留为NTFS的元数据文件，每个元数据文件具有一个以"$"开头的文件名，但该符号是隐藏的。16个元数据文件之后是一般文件和目录的记录。
⚫MFT由若干个记录构成，记录的大小固定为1KB。每个记录描述一个文件或目录。
记录：一个记录头+若干（属性，属性值）对。如（ $FILE_NAME，A.C ），（ $DATA，文件的具体内容 ）
⚫MFT中的前16个记录是为NTFS元数据文件保留的。
4. NTFS文件的物理结构：索引顺序结构。
P324
1. 小目录的索引根属性可以包含其所有文件和子目录的目录项。
2. 文件目录项包括：文件名，文件引用号（64位），时间，大小等信息，以提高目录浏览速度。
⚫对于一个大目录，文件名实际存储在固定4KB大小的索引缓冲区中。每个索引缓冲区可容纳20到30个文件目录项。
NTFS文件的引用
❖每个文件有一个文件引用号。系统通过文件引用号引用文件。
❖文件引用号：64位。
文件号对应于该文件在MFT中的索引位置。
文件顺序号随着每次一个MFT文件记录位置被重用而增加1，相当于此位置处的文件记录的版本号，用于内部一致性检查。
5. 对于大目录，采用B+树，使得查找一个特定文件的访盘次数减到最少。（大目录文件的索引根属性包含B+树的第一级并指向包含下一级的索引缓冲区。）
⚫索引根属性包含B+树的第一级并指向包含下一级的索引缓冲区。
大纲问题回答
1. Windows所支持的文件系统类型有哪些？
Windows 支持文件系统 FAT12、FAT16 和 FAT32 以及 NTFS；
File Allocation Table
❖支持FAT12、FAT16和FAT32文件系统。12、16和32分别为描述磁盘块簇地址使用的位数。NTFS.sys，使用64位的簇编号。
❖现在主要使用NTFS（支持最大文件256TB）和FAT64（最大文件256GB）。机械硬盘和固态硬盘使用NTFS较为合适，存储能力强和通用性好。而作为移动端，U盘或者移动硬盘等设备，读写次数有限，NTFS会减短其寿命，使用FAT64较为合适，读写速度相对较快。
2. 虚拟簇号和逻辑簇号的概念。（2）
Windows 的** NTFS 文件卷使用的是索引顺序的文件结构；其涉及虚拟簇号和逻辑簇号；
●FAT和NTFS将卷划分成若干簇，并从卷头到卷尾进行编号，称为逻辑簇号(LCN)。
●通过索引表建立文件的虚拟簇号(VCN)与磁盘的逻辑簇号之间的映射**。
虚拟簇号： NTFS支持的文件的物理结构是索引式的，它通过磁盘的逻辑簇号引用文件在磁盘上的物理位置。通过虚拟簇号(Virtual Cluster Number, VCN)来引用文件中的数据。虚拟簇号和逻辑簇号之间的映射是通过主控文件表中的索引表实现的。
逻辑簇号：FAT和NTFS将卷划分成若干簇，并从卷头到卷尾按簇进行编号，称为逻辑簇号(Logical Cluster Number, LCN)。
3. NTFS卷的结构，主控文件表MFT的作用。（4）
NTFS 文件卷的结构依次包含：分区引导扇区、主控文件表区、文件数据区；
分区引导扇区记录卷的布局、文件系统结构和引导代码等信息；
主控文件表区记录卷上所有文件、目录和空闲盘簇的管理信息，是 NTFS 文件卷的管理控制中心；
NTFS文件卷结构
1) 最多占16个扇区。包含卷的布局、文件系统结构以及引导代码等信息；
2) MFT是NTFS卷的管理控制中心，包含了卷上所有的文件、目录及空闲未用盘簇的管理信息；
3) 文件数据区。
主控文件表(Master File Table ，MFT)是NTFS卷的管理控制核心。它包含了系统引导程序、用于定位和恢复卷中所有文件的数据结构，以及记录整个卷的分配状态的位图等的信息。NTFS把这些信息叫做元数据(metadata) 。MFT由若干个记录构成，记录的大小固定为1KB。MFT中的每个记录都描述一个文件或目录。MFT中的前16个记录保留为NTFS的元数据文件，每个元数据文件具有一个以"$"开头的文件名，但该符号是隐藏的。16个元数据文件之后是一般文件和目录的记录。
⚫MFT由若干个记录构成，记录的大小固定为1KB。每个记录描述一个文件或目录。
记录：一个记录头+若干（属性，属性值）对。如（ $FILE_NAME，A.C ），（ $DATA，文件的具体内容 ）
⚫MFT中的前16个记录是为NTFS元数据文件保留的。
4. NTFS文件的物理结构：索引顺序结构。（3）
P324
1. 小目录的索引根属性可以包含其所有文件和子目录的目录项。
2. 文件目录项包括：文件名，文件引用号（64位），时间，大小等信息，以提高目录浏览速度。
⚫对于一个大目录，文件名实际存储在固定4KB大小的索引缓冲区中。每个索引缓冲区可容纳20到30个文件目录项。
NTFS文件的引用
❖每个文件有一个文件引用号。系统通过文件引用号引用文件。
❖文件引用号：64位。
文件号对应于该文件在MFT中的索引位置。
文件顺序号随着每次一个MFT文件记录位置被重用而增加1，相当于此位置处的文件记录的版本号，用于内部一致性检查。
5. 对于大目录，采用B+树，使得查找一个特定文件的访盘次数减到最少。（大目录文件的索引根属性包含B+树的第一级并指向包含下一级的索引缓冲区。）（2）
管理文件的目录结构采用B-树。
⚫索引根属性包含B+树的第一级并指向包含下一级的索引缓冲区。
