سیستم فایل NTFS
NTFS چیست؟
NTFS که مخفف NT file system و New Technology File System است، سیستم فایلی است که سیستم عامل ویندوز NT (OS) برای ذخیره و بازیابی فایل ها بر روی هارد دیسک (HDD) و درایوهای حالت جامد (SSD) استفاده می کند. NTFS معادل Windows NT جدول تخصیص فایل ویندوز 95 (FAT) و OS/2 با عملکرد بالا (HPFS) است. با این حال، NTFS چندین پیشرفت را نسبت به FAT و HPFS از نظر عملکرد، توسعه پذیری و امنیت ارائه می دهد.
سیستم عامل کامپیوتر سیستم فایل را روی یک درایو یا دستگاه ذخیره سازی ایجاد و نگهداری می کند. سیستم فایل اساسا داده ها را در فایل ها سازماندهی می کند. نحوه نامگذاری، ذخیره، بازیابی و به‌روزرسانی فایل‌های داده و اطلاعات دیگری را که می‌توان با فایل‌ها مرتبط کرد – برای مثال، داده‌های مربوط به مالکیت فایل و مجوزهای کاربر، کنترل می‌کند.
NTFS یکی از انواع سیستم فایل است. سیستم های فایل به طور کلی بر اساس سیستم عامل و نوع درایوی که با آن استفاده می شود متمایز می شوند. امروزه، یک سیستم فایل توزیع شده (DFS) نیز وجود دارد که در آن فایل‌ها در چندین سرور ذخیره می‌شوند، اما به گونه‌ای که گویی به صورت محلی ذخیره شده‌اند، به آنها دسترسی و مدیریت می‌شود. یک DFS چندین کاربر را قادر می سازد تا به راحتی داده ها و فایل ها را در یک شبکه به اشتراک بگذارند و افزونگی را فراهم می کند.
NTFS چگونه استفاده می شود؟
مایکروسافت ویندوز و برخی از دستگاه های ذخیره سازی قابل جابجایی از NTFS برای سازماندهی، نامگذاری و ذخیره فایل ها استفاده می کنند. NTFS گزینه ای برای قالب بندی SSD ها است — که سرعت آن به ویژه مفید است — HDD ها ، USB ها و کارت های micro SD که در ویندوز استفاده می شوند.
بسته به ظرفیت ذخیره سازی دستگاه، سیستم عامل مورد استفاده و نوع درایو، ممکن است سیستم فایل متفاوتی ترجیح داده شود، مانند FAT32 یا Extended FAT (exFAT). هر فایل سیستم مزایا و معایبی دارد. به عنوان مثال، امنیت و مجوزها با NTFS نسبت به exFAT و FAT32 پیشرفته تر هستند. از سوی دیگر، FAT32 و exFAT با سیستم‌عامل‌های غیرویندوزی مانند مک و لینوکس بهتر کار می‌کنند.
همه سیستم‌عامل‌های مایکروسافت از ویندوز XP از NTFS نسخه 3.1 به عنوان سیستم فایل اصلی خود استفاده می‌کنند. NTFS همچنین در درایوهای خارجی استفاده می شود زیرا ظرفیت مورد نیاز درایوها را دارد و از فایل های بزرگ و اندازه پارتیشن پشتیبانی می کند. به گفته مایکروسافت، NTFS می‌تواند تا ۸ پتابایت حجم و فایل را در ویندوز سرور ۲۰۱۹ و ویندوز ۱۰ پشتیبانی کند. محدودیت نظری برای اندازه فایل فردی که NTFS می تواند پشتیبانی کند 16 اگزبی بایت منهای 1 کیلوبایت (KB) است.
نحوه عملکرد NTFS
هنگام نصب یک سیستم عامل، کاربر یک سیستم فایل را انتخاب می کند. هنگام فرمت کردن یک SSD یا یک HDD، کاربران سیستم فایل مورد استفاده خود را انتخاب می کنند. روند قالب بندی هر نوع درایو کمی متفاوت است، اما هر دو با NTFS سازگار هستند.
هنگامی که یک HDD فرمت یا اولیه می شود، به پارتیشن تقسیم می شود. پارتیشن ها بخش های اصلی فضای فیزیکی هارد دیسک هستند. در هر پارتیشن، سیستم عامل تمام فایل‌هایی را که ذخیره می‌کند، پیگیری می‌کند. هر فایل بر روی هارد دیسک در یک یا چند کلاستر یا فضای دیسک با اندازه یکنواخت از پیش تعریف شده ذخیره می شود.
با استفاده از NTFS، اندازه خوشه ها از 512 بایت تا 64 کیلوبایت متغیر است. Windows NT برای هر اندازه درایو، اندازه کلاستر پیش‌فرض پیشنهادی را ارائه می‌کند. به عنوان مثال، یک درایو 4 گیگابایتی (GB) دارای اندازه کلاستر پیش فرض 4 کیلوبایت است. خوشه ها تقسیم ناپذیر هستند، بنابراین حتی کوچکترین فایل یک خوشه را اشغال می کند، و یک فایل 4.1 کیلوبایتی دو خوشه یا 8 کیلوبایت را در یک سیستم کلاستر 4 کیلوبایتی اشغال می کند.
اندازه‌های کلاستر بر اساس متعادل کردن تعادل بین حداکثر استفاده از فضای دیسک و به حداقل رساندن تعداد دسترسی‌های دیسک مورد نیاز برای دریافت فایل تعیین می‌شوند. با NTFS، به طور کلی، هر چه درایو بزرگتر باشد، اندازه کلاستر پیش فرض بزرگتر می شود، زیرا فرض بر این است که کاربر سیستم ترجیح می دهد دسترسی کمتری به دیسک و عملکرد بهتر به قیمت استفاده کمتر از فضا داشته باشد.
هنگامی که یک فایل با استفاده از NTFS ایجاد می شود، یک رکورد در مورد فایل در جدول اصلی فایل (MFT) ایجاد می شود. رکورد برای مکان یابی خوشه های احتمالاً پراکنده یک فایل استفاده می شود. NTFS به دنبال فضای ذخیره‌سازی می‌گردد که همه خوشه‌های فایل را در خود جای دهد، اما همیشه نمی‌تواند یک فضا را با هم پیدا کند.
همراه با محتوای داده، هر فایل حاوی ابرداده خود است که شرحی از ویژگی های آن است.
ویژگی های NTFS
یکی از ویژگی های متمایز کننده NTFS در مقایسه با FAT این است که اجازه می دهد تا مجوزهای فایل و رمزگذاری را داشته باشد. از ویژگی های قابل توجه NTFS می توان به موارد زیر اشاره کرد:
کارایی سازمانی NTFS از یک طرح دایرکتوری b-tree برای پیگیری خوشه های فایل استفاده می کند. این مهم است زیرا امکان مرتب سازی و سازماندهی کارآمد فایل ها را فراهم می کند.
داده های قابل دسترسی داده‌های مربوط به خوشه‌های یک فایل و سایر داده‌ها را در MFT ذخیره می‌کند، نه فقط در یک جدول حاکم کلی مانند FAT.
حجم فایل. NTFS از فایل های بسیار بزرگ پشتیبانی می کند.
مجوزهای کاربر دارای یک لیست کنترل دسترسی است که به مدیر سرور اجازه می دهد کنترل کند که چه کسی می تواند به فایل های خاص دسترسی داشته باشد.
فشرده سازی. فشرده سازی فایل یکپارچه اندازه فایل را کوچک می کند و فضای ذخیره سازی بیشتری را فراهم می کند.
نام گذاری فایل یونیکد از آنجایی که NTFS از نام فایل‌های مبتنی بر یونیکد پشتیبانی می‌کند، قرارداد نامگذاری فایل طبیعی‌تری دارد و امکان نامگذاری فایل‌های طولانی‌تر با آرایه وسیع‌تری از کاراکترها را فراهم می‌کند. قراردادهای نامگذاری غیر یونیکد گاهی اوقات نیاز به ترجمه دارند.
امن است. NTFS امنیت داده ها را روی دیسک های جداشدنی و غیرقابل جابجایی فراهم می کند.
به ذخیره سازی کمتری نیاز دارد. از فایل‌های پراکنده پشتیبانی می‌کند که جایگزین اطلاعات خالی – رشته‌های طولانی صفر – با ابرداده‌هایی است که حجم کمتری از فضای ذخیره‌سازی را اشغال می‌کنند.
دسترسی آسان به حجم NTFS از ولوم های نصب شده استفاده می کند، به این معنی که حجم های دیسک را می توان به عنوان پوشه های معمولی در سیستم فایل مشاهده کرد.
مزایا و معایب NTFS
استفاده از NTFS مزایا و معایبی دارد که در زیر آورده شده است.
مزایای
کنترل. یکی از ویژگی های اولیه NTFS استفاده از سهمیه دیسک است که به سازمان ها کنترل بیشتری بر فضای ذخیره سازی می دهد. مدیران می‌توانند از سهمیه‌های دیسک برای محدود کردن فضای ذخیره‌سازی یک کاربر خاص استفاده کنند.
کارایی. NTFS از فشرده‌سازی فایل استفاده می‌کند که اندازه فایل‌ها را کوچک می‌کند، سرعت انتقال فایل را افزایش می‌دهد و فضای ذخیره‌سازی بیشتری را برای کار به کسب‌وکارها می‌دهد. همچنین از فایل های بسیار حجیم پشتیبانی می کند.
امنیت. ویژگی‌های کنترل دسترسی NTFS به مدیران این امکان را می‌دهد که مجوزهایی را روی داده‌های حساس قرار دهند و دسترسی به کاربران خاصی را محدود کنند. همچنین از رمزگذاری نیز پشتیبانی می کند.
ثبت آسان. MFT فایل‌های موجود در درایو را ثبت و بازرسی می‌کند، بنابراین مدیران می‌توانند فایل‌هایی را که حذف، اضافه یا تغییر کرده‌اند، ردیابی کنند. NTFS یک سیستم فایل ژورنال است، به این معنی که تراکنش ها را در یک مجله سیستم فایل ثبت می کند.
قابلیت اطمینان. داده ها و فایل ها را می توان در صورت خرابی یا خطای سیستم به سرعت بازیابی کرد، زیرا NTFS ثبات سیستم فایل را حفظ می کند. این یک سیستم تحمل خطا است و دارای یک فایل آینه ای MFT است که در صورت خراب شدن اولین MFT، سیستم می تواند به آن ارجاع دهد.
معایب
سازگاری محدود با سیستم عامل نقطه ضعف اصلی NTFS سازگاری محدود سیستم عامل است. با سیستم عامل های غیر ویندوز فقط خواندنی است.
پشتیبانی دستگاه محدود بسیاری از دستگاه های قابل جابجایی از NTFS پشتیبانی نمی کنند، از جمله گوشی های هوشمند اندروید، پخش کننده های DVD و دوربین های دیجیتال. برخی از دستگاه های دیگر نیز مانند پخش کننده های رسانه، تلویزیون های هوشمند و چاپگرها از آن پشتیبانی نمی کنند.
پشتیبانی از Mac OS X دستگاه های OS X سازگاری محدودی با درایوهای NTFS دارند. آنها می توانند آنها را بخوانند اما برای آنها بنویسند.
تفاوت NTFS، FAT32 و exFAT
مایکروسافت FAT32 را قبل از NTFS توسعه داد و آن را به قدیمی ترین سیستم فایل از سه سیستم تبدیل کرد. به طور کلی کارآمدتر از NTFS در نظر گرفته می شود. حجم فایل 4 گیگابایتی کمتر و حجم آن در ویندوز 32 گیگابایت است.
فرمت FAT32 راحت تر از NTFS و از راه های دیگر ساده تر است. جدول تخصیص فایل آن روشی کمتر پیچیده برای سازماندهی فایل ها نسبت به MFT در NTFS است. از آنجایی که استفاده از آن ساده‌تر است، FAT 32 با سیستم‌عامل‌های غیرویندوزی سازگارتر است و در جاهایی استفاده می‌شود که NTFS معمولاً وجود ندارد، مانند تلویزیون‌های هوشمند، دوربین‌های دیجیتال و سایر دستگاه‌های دیجیتال. FAT32 با هر نسخه از مک، لینوکس و ویندوز کار می کند. همانطور که قبلا ذکر شد، NTFS با مک و لینوکس فقط خواندنی است.
ExFAT به عنوان تکامل یافته FAT32 طراحی شده است و جدیدترین سیستم از سه سیستم فایل است. ویژگی های مثبت FAT32 – یک سیستم تخصیص فایل سبک وزن و انعطاف پذیرتر – را حفظ می کند و در عین حال بر برخی از محدودیت های آن غلبه می کند. برای مثال، FAT32 فقط می‌تواند فایل‌های تا 4 گیگابایت را ذخیره کند، در حالی که exFAT می‌تواند اندازه فایل‌های 16 اگزابایتی را مدیریت کند.
ExFAT برای کار با سیستم‌های مک و لینوکس به نرم‌افزار اضافی نیاز دارد، اما نسبت به NTFS با آنها سازگارتر است. برای زمانی که کاربران به اندازه فایل بزرگتر از FAT32 نیاز دارند، اما سازگاری بیشتری نسبت به NTFS دارد، ایده آل است.
سیستم فایل ژورنالینگ در NTFS امکان استفاده از ژورنال را برای تعمیر خرابی داده ها فراهم می کند، کاری که FAT نمی تواند انجام دهد. MFT در NTFS نسبت به جداول تخصیص فایل FAT اطلاعات بیشتری را در مورد فایل های نگهداری شده در خود نگه می دارد که ایندکس فایل و سازماندهی خوشه ای بهتر را انجام می دهد.
غذای آماده فایل سیستم
NTFS، FAT32 و exFAT هر کدام نقاط قوت و ضعفی دارند. با این حال، هر کدام در زمینه‌های محاسباتی مختلفی، از محاسبات شخصی گرفته تا سازمانی، استفاده می‌شوند. NTFS به دلیل اتصال به ویندوز در بین این سه مورد برجسته است.
در مورد تفاوت بین این سه سیستم فایل به خوبی تثبیت شده و نحوه استفاده از آنها در شرکت امروزی بیشتر بدانید.