NTFS 文件系统
1.简介
NTFS（New Technology File System）是一种高级的磁盘文件系统，由微软公司开发，是Windows NT系列操作系统（包括Windows 2000，XP，Vista，7，8，10等）默认的文件系统。NTFS文件系统支持文件的权限管理、压缩、加密、跨区域硬链接等高级功能，使得Windows操作系统更加安全、可靠，也更符合企业级应用的需求。
2.NTFS文件系统特点
2.1 处理数据的速度
NTFS文件系统在处理数据时，采用了一种新的簇（cluster）分配方式。簇是文件系统处理数据时的基本单位，NTFS文件系统将簇的大小设计得相对较小（通常为4KB或8KB），因此可以更加有效地利用硬盘的空间，提高读写数据的速度。
2.2 提高文件系统的容错性能
在NTFS文件系统中，每个文件或目录都有一个头部和一个尾部的记录，这些记录包含了文件或目录的元数据，例如: 创建时间、修改时间、大小、安全性等。同时文件系统还会通过校验码保证文件的完整性，一旦发生数据损坏，NTFS可以根据记录的元数据重新构建数据，从而提高了文件系统的容错性能。
2.3 支持文件的压缩和加密
NTFS文件系统支持文件的压缩和加密，在磁盘上存储的文件可以采用压缩算法进行压缩，以减少磁盘空间的使用。同时，NTFS文件系统还支持对文件进行加密，即使盗取了磁盘，也不能轻易地获取文件内容。这些都是NTFS文件系统比FAT16、FAT32文件系统更高级的功能。
2.4 支持文件权限管理
NTFS文件系统支持对文件和目录进行权限管理，可以设置文件或目录的读、写、执行等权限，同时还可以设置不同用户或用户组的访问权限，提高了文件系统的安全性。
2.5 支持硬链接和软链接
硬链接和软链接是Linux系统中常用的文件系统特性，NTFS文件系统也支持这两种链接。硬链接允许多个文件名指向同一个物理文件，而软链接则是一个指向另一个文件或目录的特殊文件。硬链接和软链接的使用可以提高文件系统的灵活性和效率。
3.NTFS文件系统组成部分
3.1 MBR和GPT
MBR（Master Boot Record）和GPT（GUID Partition Table）是NTFS文件系统的两种分区格式。与FAT32、NTFS的文件系统一样，MBR和GPT也分别规定了分区表的结构和分区的大小。MBR是早期计算机 BIOS系统的标准分区格式，而GPT被广泛用于 EFI系统的计算机上。
3.2 卷组（Volume）
卷组是由磁盘上的一个或多个分区组成，一个卷组可以包含多个卷。在NTFS文件系统中，一个卷组需要至少有一种类型的卷，也就是主卷（Primary Volume），主卷中包含了文件系统的元数据以及其他的关键信息。
3.3 文件系统的元数据
在NTFS文件系统中，每个存储介质都包含了文件系统的元数据，如文件名称、文件路径、文件权限等。NTFS文件系统的元数据的结构和作用如下：
3.3.1 NTFS引导扇区
NTFS引导扇区是启动NTFS系统时使用的程序代码，用于启动NTFS文件系统并加载系统内核。NTFS引导扇区通常由NTLDR程序负责加载。
3.3.2 文件分配表（MFT）
NTFS文件分配表（MFT）是NTFS文件系统中最关键的元数据之一，用于存储文件、文件夹以及其他文件系统对象的元数据。
NTFS文件系统中的每个文件、目录都会在MFT中分配一个记录（record）的空间，这些记录与文件或目录的元数据相关联。MFT记录包括以下内容：
文件名、文件路径
文件大小、权限、时间戳、安全措施
块映射、簇、数据内容等
当NTFS系统检索文件或者文件夹时，它会首先搜索MFT中的记录，然后根据记录中的元数据找到相应的数据。
3.3.3 NTFS日志文件
NTFS日志文件（$LogFile）记录了NTFS系统对于磁盘文件的任何写操作，包括文件的创建、修改、删除、拷贝等等。NTFS日志文件可以在磁盘损坏时恢复数据，并减少日志冲突和数据丢失的情况。
3.3.4 安全文件
安全文件（security file）是NTFS文件系统中一个非常重要的元数据对象，它包含了每个文件（夹）的安全属性，如所有者，ACL（访问控制列表）等。安全文件中存储了文件系统中用户的权限，使得管理员可以更加细致地管理用户的访问权限，保证了文件系统的安全性。
3.3.5 文件位图
NTFS文件位图（$Bitmap）用于记录磁盘中哪些簇已被占用，哪些簇为空闲，从而帮助文件系统管理空间和节点的预分配。
4. NTFS文件系统的优缺点
NTFS文件系统相对于FAT32文件系统，有很多优点和缺点。
优点：
4.1 更高的安全性
NTFS文件系统支持文件的加密和权限控制，可以更加安全地管理文件和数据。
4.2 支持更大的文件和分区
相比于FAT32文件系统，NTFS文件系统支持更大的文件和分区，避免了文件大小上限的限制。
4.3 支持文件压缩和硬链接
NTFS文件系统支持文件压缩和硬链接，提高了文件系统的灵活性和效率。
4.4 更好的容错性
NTFS文件系统采用checksum校验方式，可以更好地检测和纠正数据错误和损坏问题。
缺点：
4.5 对小文件读写性能较差
NTFS文件系统对小文件的读写性能不如FAT32文件系统，因为它需要更多的时间和簇来读写小文件。
4.6 兼容性较差
NTFS文件系统在非Windows系统中的兼容性较差，很难在Linux等其他操作系统中访问和读取文件。
4.7 硬件要求较高
由于NTFS文件系统使用了比较复杂的数据结构和算法，因此需要硬件的支持来保证磁盘读写速度。
总结
NTFS文件系统是Windows操作系统中最常用的文件系统之一，它具有较高的容错性、安全性和灵活性等特点，支持文件的压缩、加密、硬链接等高级功能。但与此同时，NTFS文件系统对小文件读写性能较差，兼容性较差，硬件要求较高等缺点也需要被注意。因此，在选择文件系统时需要根据具体的应用场景和环境进行选择。
NTFS是Windows NT操作系统中所采用的默认文件系统，它的全称是New Technology File System(新技术文件系统)。NTFS是一种先进、可靠、高效的文件系统，可以对文件进行权限控制、加密文件和文件夹等操作，可以防止数据丢失、提高数据安全性和系统的稳定性。NTFS是Windows之所以可以实现很多高级功能的基础。
2. NTFS的优点
2.1. 安全性高
NTFS文件系统支持对文件、文件夹等进行高级的管理、保护、控制，可以对文件进行加密保护、对用户权限进行设置。可以设置访问权限，以限制特定用户、组或计算机上的用户对文件和文件夹的访问。此外，NTFS还支持数据日志和恢复，可以防止数据丢失。
2.2. 支持大容量磁盘和大文件
NTFS文件系统支持大容量磁盘和大文件，它支持基于多个硬盘的存储系统，支持文件大小的极限上限要比FAT和FAT32要高得多，极限容量为16EB（也就是16亿GB），对于现在的硬盘容量而言完全可以满足需求。
2.3. 文件系统接口完整
NTFS文件系统的接口完整，可以支持各种设置、管理和调试工具的应用，使得系统更加可靠。此外，NTFS文件系统支持文件系统日志（日志文件是个二进制文件），在出现系统崩溃时可以恢复，以保持系统的稳定性。
2.4. 文件性能高
NTFS文件系统具有较高的数据传输速度，其高效的文件组织结构可以快速地定位文件的位置，提高数据读写性能，并支持快速重定向机制使其更加高效稳定。
2.5. 支持文件和文件夹名的保护
NTFS文件系统不支持filename和filename.ext.sth 这样的文件名格式，从而实现了对文件和文件名的保护。这使得对所用的文件名进行各种操作，比如文件名的改变、删除等操作变得安全可靠，从而提高了系统的安全性和稳定性。
3. NTFS的缺点
除了优点之外，NTFS文件系统也存在一些缺点：
3.1. 不支持跨平台
NTFS是Windows NT系列操作系统默认的文件系统，不能用于其他操作系统。因此，如果需要将NTFS分区中的数据传输到其他操作系统中，需要进行转换。
3.2. 对小文件的处理相对较慢
NTFS文件系统中，由于每个文件都有自己的存储单元，对于小文件在存储和访问时处理起来相对较慢。这样就导致对于访问性能要求较高的场合不太适用。
3.3. 风险较高
NTFS文件系统较为复杂，需要由专业人士进行设置和操作，如果没有进行正确的配置和管理，可能会导致系统出现问题。此外，NTFS文件系统逻辑结构、文件扇区大小、簇大小等存在相当高的风险。
4. 结论
总之，NTFS文件系统为Windows提供了高级的管理和保护功能，它相对于其它文件系统拥有较高的安全性和稳定性。对于对数据保护、数据恢复、高同时的数据存储需求较高的用户，NTFS文件系统是很好的选择。但NTFS文件系统也有其局限性，不支持跨平台、对小文件的处理相对较慢和风险较高。因此，在选择文件系统时，需要根据具体情况进行选择，为保证系统更加安全可靠和高效运行。
