偶看新闻试管二代费用:解读NTFS
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/29 06:08:47
NTFS的引导扇区也是完成引导和定义分区参数，和FAT分区不同，FAT分区的BOOT记录正常，就显示分区没有错误，即使文件不正确，而NTFS分区的BOOT不是分区的充分条件，它要求必须MFT中的系统记录如$MFT等正常该分区才能正常访问。其BPB参数如下表所示。
字节偏移 长度 常用值 意义
0x0B 字 0x0002 每扇区字节数
0x0D 字节 0x08 每簇扇区数
0x0E 字 0x0000 保留扇区
0x10 3字节 0x000000 总为0
0x13 字 0x0000 NTFS未使用，为0
0x15 字节 0xF8 介质描述
0x16 字 0x0000 总为0
0x18 字 0x3F00 每磁盘扇区数
0x1A 字 0xFF00 磁头数
0x1C 双字 0x3F000000 隐含扇区
0x20 双字 0x00000000 NTFS未使用，为0
0x28 8字节 0x4AF57F0000000000 扇区总数
0x30 8字节 0x0400000000000000 $MFT的逻辑簇号
0x38 8字节 0x54FF070000000000 $MFTMirr的逻辑簇号
0x40 双字 0xF6000000 每MFT记录簇数
0x44 双字 0x01000000 每索引簇数
0x48 8字节 0x14A51B74C91B741C 卷标
0x50 双字 0x00000000 检验和
MFT中的文件记录大小一般是固定的，不管簇的大小是多少，均为1KB。文件记录在MFT文件记录数组中物理上是连续的，且从0开始编号，所以，NTFS是预定义文件系统。MFT仅供系统本身组织、架构文件系统使用，这在NTFS中称为元数据（metadata，是存储在卷上支持文件系统格式管理的数据。它不能被应用程序访问，只能为系统提供服务）。其中最基本的前16个记录是操作系统使用的非常重要的元数据文件。这些元数据文件的名字都以“$”开始，所以是隐藏文件，在Windows2000/XP中不能使用dir命令（甚至加上/ah参数）像普通文件一样列出。在WINHEX中带有NFI.EXE，用此工具可以显示这些记录与文件的对应关系，下一次再详细解释。
这些元数据文件是系统驱动程序管理卷所必需的，Windows 2000/XP给每个分区赋予一个盘符并不表示该分区包含有Windows2000/XP可以识别的文件系统格式。如果主文件表损坏，那么该分区在Windows2000/XP下是无法读取的。为了使该分区能够在Windows 2000/XP下能被识别，就必须首先建立Windows2000/XP可以识别的文件系统格式即主文件表，这个过程可通过高级格式化该分区来完成。Windows以簇号来定位文件在磁盘上的存储位置，在FAT格式的文件系统中，有关簇号的指针包含在FAT表中，在NTFS中，有关簇号的指针则包含在$MFT及$MFTMirr文件中。
NTFS使用逻辑簇号（Logical Cluster Number，LCN）和虚拟簇号（Virtual ClusterNumber，VCN）来对簇进行定位。LCN是对整个卷中所有的簇从头到尾所进行的简单编号。用卷因子乘以LCN，NTFS就能够得到卷上的物理字节偏移量，从而得到物理磁盘地址。VCN则是对属于特定文件的簇从头到尾进行编号，以便于引用文件中的数据。VCN可以映射成LCN，而不必要求在物理上连续。
在NTFS卷上，跟随在BPB后的数据字段形成一个扩展BPB。这些字段中的数据使得 Ntldr能够在启动过程中找到主文件表MFT（MasterFile Tabl ）。在NTFS卷上，MFT并不象在FAT 16卷和FAT32卷上一样，被放在一个预定义的扇区中。由于这个原因，如果在MTF的正常位置中有坏扇区的话，就可以把MFT移到别的位置。但是，如果该数据被破坏，就找不到MFT的位置，Windows 2000假设该卷没有被格式化。
因此，如果一个ntfs的卷提示未格式化，可能并未破坏MFT,依据BPB的各字段的意思是可以重建BPB的。
NTFS的缺省簇的大小
卷大小 每簇的扇区 缺省的簇大小
小于等于512MB 1 512字节
513MB~1024MB(1GB) 2 1024字节(1KB)
1025MB~2048MB(2GB) 4 2048字节(2KB)
大于等于2049MB 8 4KB
从上面可以看出，也就是说不管驱动器多大 NTFS 簇的大小不会超过 4KB
NTFS文档：文档属性定义
每个文档属性都由以下部分组成：
一个由该属性的实际值组成的被称为“流”的重要的字节序列，元数据可访问该流。
文件中的每个文件属性都可能会有一个名字：在这种情况下，在命令行方式下可以通过语法“文件名：属性名”来访问该流（这也是文件名中不能使用“：”的原因）。Windows NT®使用以下在元数据文件$AttrDef中预定义的文件属性列表（一般会有一个未命名流，为缺省流，未命名流只能有一个，而命名流可以有多个，NTFS支持多流文件）：
10 $STANDARD_INFORMATION （标准信息）
20 $ATTRIBUTE_LIST （属性列表）
30 $FILE_NAME （文件名）
40 $VOLUME_VERSION （卷版本）
50 $SECURITY_DEscriptOR （安全描述符）
60 $VOLUME_NAME （卷名）
70 $VOLUME_INFORMATION （卷信息）
80 $DATA （数据）
90 $INDEX_ROOT （索引根）
A0 $INDEX_ALLOCATION （索引分配）
B0 $BITMAP （位图）
C0 $SYMBOLIC_LINK（符号链接）
D0 $EA_INFORMATION （？信息）
E0 $EA
属性流结构
每个文件属性都分为两部分：尽管这两部分属性在文件记录的属性列表中以倒序方式进行记录,但是为了更好的理解它，让我们按下面的顺序进行介绍：
内容部分：
它的结构总是以属性名开始（N字节长），在属性名之后定义该属性是否为常驻属性。当文件属性的数据流就存储在其属性名后时，它就是常驻属性，这样，对于那些流较小且不会增长的文件属性就可以提供更佳的访问次数。如果一个文件属性是非常驻的，那么其流就存储在一个或多个扩展或称为运行中。运行是一个在逻辑簇号上连续的区域。为访问这些运行，NTFS紧跟在文件属性名后存储有一个称为运行列表的表。
头部：
从头部开始的偏移长度描述：
0 4 Type （类型）
4 4 Length （长度）
8 1 Non-resident flag （非常驻标志）
9 1 N=Name length （文件名长度）
A 2 Offset to the content part （相对内容部分的偏移值）
C 2 Compressed flag （压缩标志）
E 2 Identificator （标识）
文件名长度：
00 表示文件属性没有命名。
压缩标志:在NTFS中,数据压缩是在文件属性级别上实现的，这就意味着，如果出现意外，你也不会释放出很多的数据。这样，尽管只是对文件进行压缩，但压缩文件同时就意味着其属性数据也一样被压缩。从现在开始， 其头部的安排依赖文件的常驻属性：
对一个常驻属性来说，从头部开始的偏移描述如下：
10 4 Length of the stream （流长度）
14 2 Offset to the stream （流偏移）
16 2 Indexed flag （索引标志）
索引标志：
文件属性通过一个索引入口进行索引。
对于一个非常驻的文件属性，从头部开始的偏移描述如下：
10 8 Starting VCN （起始VCN）
18 8 Last VCN （结束VCN）
20 2 Offset to the runlist （运行列表偏移）
22 2? Number of compression engine ? （压缩引擎号）
28 8 Allocated size of the stream （为流分配的单元大小）
30 8 Real size of the stream （实际的流大小）
38 8 Initialized data size of the stream （流已初始化大小）
VCN ：Virtual ClusterNumber（虚拟簇号）的缩略词。VCN是一个与非常驻属性相关联的概念。VCN从文件属性流的第一个运行的第一个簇（VCN0）到最后一个运行的最后一个簇进行编号。当某个运行列表非常大，文件属性不能放在一个文件记录中时，描述文件的文件属性就会存储在几个文件记录中，运行列表也分成几个小片。起始VCN域和结束VCN域都用于定位其文件记录指示—即运行列表—运行所指定的VCN 。
注：如果属性可以放在一个文件记录内，则结束VCN域（这种情况下没有使用）可能是“00 00 00 00 00 00 00 00”。
压缩引擎的数量：
为达到最好的压缩比率，NTFS可以根据不同类型的数据使用不同的压缩引擎。当前的压缩引擎使用值04。
为流分配的单元大小：它几倍于卷上用来存储文件属性流所描述的分配空间。
如果流没有压缩，它就是数倍于簇空间大小的实际大小，相反，则比较小。
流的实际大小：
文件属性流在压缩前的大小。
流的初始化大小：
这是文件属性流的压缩后的大小（总是低于分配大小）。如果此流未被压缩，就是它的实际大小 。
注意:
常驻文件属性从不被压缩（也没有压缩引擎号域），因为它的流太小。
信息是足够的：名字长+内容部分的偏移值 =到流的偏移值(常驻属性)或者到运行列表的偏移值(非常驻悔改)。
如通过NFI查看文件“新建 文本文档.txt”的文件记录号为36，显示内容如下：
File 36
\新建 文本文档.txt
$STANDARD_INFORMATION (resident)
$FILE_NAME (resident)
$FILE_NAME (resident)
$DATA (resident)
从显示内容可以看出文件的全部属性都是常驻属性，包括DATA属性，没有非常驻属性，所以，用WINHEX打开MFT，查看该文件记录，有如下图的内容
小文件的文件记录
小目录的索引根属性可以包括其中所有文件和子目录的索引。参见下图
小目录的MFT记录
大文件或大目录的所有属性，就不可能都常驻在MFT中。如果一个属性（如文件数据属性）太大而不能存放在只有1KB的MFT文件记录中，那么NTFS将从MFT之外分配区域。这些区域通常称为一个运行（run）或一个盘区（extent），它们可用来存储属性值，如文件数据。如果以后属性值又增加，那么NTFS将会再分配一个运行，以便用来存储额外的数据。值存储在运行中而不是在MFT文件记录中的属性称为非常驻属性（nonresidentattribute）。NTFS决定了一个属性是常驻还是非常驻的；而属性值的位置对访问它的进程而言是透明的。
当一个属性为非常驻时，如大文件的数据，它的头部包含了NTFS需要在磁盘上定位该属性值的有关信息。下图显示了一个存储在两个运行中的非常驻属性。
存储在两个运行中的非常驻属性
在标准属性中，只有可以增长的属性才是非常驻的。对文件来说，可增长的属性有数据、属性列表等。标准信息和文件名属性总是常驻的。
一个大目录也可能包括非常驻属性（或属性部分），参见下图。在该例中，MFT文件记录没有足够空间来存储大目录的文件索引。其中，一部分索引存放在索引根属性中，而另一部分则存放在叫作“索引缓冲区”（indexbuffer）的非常驻运行中。这里，索引根、索引分配以及位图属性都是简化表示的，这些属性将在后面详细介绍。对目录而言，索引根的头及部分值应是常驻的。
大目录的MFT记录
当一个文件（或目录）的属性不能放在一个MFT文件记录中，而需要分开分配时，NTFS通过VCN-LCN之间的映射关系来记录运行（run）或盘区情况。LCN用来为整个卷中的簇按顺序从0到n进行编号，而VCN则用来对特定文件所用的簇按逻辑顺序从0到m进行编号。下图显示了一个非常驻数据属性的运行所使用的VCN与LCN编号。
非常驻数据属性的VCN
当该文件含有超过2个运行时，则第三个运行从VCN8开始，数据属性头部含有前两个运行VCN的映射，这便于NTFS对磁盘文件分配的查询。为了便于NTFS快速查找，具有多个运行文件的常驻数据属性头中包含了VCN-LCN的映射关系，参见下图
非常驻数据属性的VCN-LCN映射
虽然数据属性常常因太大而存储在运行中，但是其他属性也可能因MFT文件记录没有足够空间而需要存储在运行中。另外，如果一个文件有太多的属性而不能存放在MFT记录中，那么第二个MFT文件记录就可用来容纳这些额外的属性（或非常驻属性的头）。在这种情况下，一个叫作“属性列表”（attributelist）的属性就加进来。属性列表包括文件属性的名称和类型代码以及属性所在MFT的文件引用。属性列表通常用于太大或太零散的文件，这种文件因VCN-LCN映射关系太大而需要多个MFT文件记录。具有超过200个运行的文件通常需要属性列表。
MFT文件记录结构分析
主文件表MFT的文件记录由记录头和属性列表组成，由“FF FF FF FF”结束，一般大小为1K，或一个簇大小（这样一般就更大），记录头包括以下一些域：
偏移 长度（字节） 属性
0X00 4 标志，一定是“FILE”
0X04 2 更新序列US的偏移
0X06 2 更新序列号USN的大小与数组，包括第一个字节
0X08 8 日志文件序列号LSN
0X10 2 序列号（SN）
0X12 2 硬连接数
0X14 2 第一个属性的偏移地址
0X16 2 标志，1表示记录正在使用，2表示该记录为目录
0X18 4 记录头和属性的总长度，即文件记录的实际长度，
0X1C 4 总共分配给记录的长度
0X20 8 基本文件记录中的文件索引号
0X28 2 下一属性ID
0X2A 2 XP中使用，边界
0X2C 4 XP中使用，本文件记录号
每次记录被修改都将导致日志文件序列号$LogFile Sequence Number（LSN）发生变化。
序列号Sequence Number（SN）用于记录主文件表记录被重复使用的次数。
硬连接数Hard Link Count记录硬连接的数目，只出现在基本文件记录中。
文件记录的实际长度是文件记录在磁盘上实际占用的字节空间。
基本文件记录中的文件索引号，对于基本文件记录，其值为0，如果不为0，则是一个主文件表的文件索引号，指向所属的基本文件记录中的文件记录号，在基本文件记录中包含有扩展文件记录的信息，存储在“属性列表ATTRIBUTE_LIST”属性中。
属性列表是可变长度区，以“FF FF FF FF”结束，对于1K长度的MFT记录，属性列表的起始偏移为0x30。
索引记录结构分析
每一个索引记录都是由一个标准的索引头和一些包含索引键和索引数据的块组成的。索引记录的大小在引导记录 $Boot中定义，一般总是4KB。
标准索引头的结构如下：
偏移 大小 说明
0X00 4 总是“INDX”
0X04 2 更新序号偏移
0X06 2 更新序列号USN的大小与排列，包括第一个字节
0X08 8 日志文件序列号LSN
0X10 8 该索引缓冲在索引分配中的索引VCN
0X18 4 索引入口的偏移（相对于0X18）
0X1C 4 索引入口的大小（相对于0X18）
0X20 4 索引入口的分配大小（相对于0X18）
0X24 1 非页级节点为1（有子索引）
0X25 3 总是0
0X28 2 更新序列号
0X2A 2S-2 更新序列排列
常用索引列表
名称 索引 说明
$I30 文件名 目录使用
$SDH 安全描述 $SECURE
$SII 安全IDS $SECURE
$O 对象IDS $OBJID
$O 所有者IDS $QUOTA
$Q 配额 $QUOTA
$R 重解析点 $REPARSE