Длина файловой записи хранится в двух полях. Тридцатидвухразрядное поле реального размера (real size), находящееся по смещению
18h
байт от начала сектора, содержит совокупный размер заголовка, всех его атрибутов и маркера конца, округленный по 8-байтной границе. Тридцатидвухразрядное поле выделенного размера (allocated size), находящееся по смещению
1Ch
байт от начала сектора, содержит действительный размер файловой записи в байтах, округленный по размеру сектора. Документация Linux-NTFS Project (версия 0.4) утверждает, что выделенный размер должен быть кратен размеру кластера, но на практике это не так. Например, на моей машине длина поля выделенного размера равна четверти кластера.
16-разрядное поле флагов, находящееся по смещению
16h
байт от начала сектора, в подавляющем большинстве случаев принимает одно из следующих трех значений:
00h
— данная файловая запись не используется или ассоциированный с ней файл или каталог удален,
01h
—
файловая запись используется и описывает файл,
02h
— файловая запись используется и описывает каталог.
64-разрядное поле, находящееся по смещению
20h
байт от начала сектора, содержит индекс базовой файловой записи. Для первой файловой записи это поле всегда равно нулю, а для всех последующих, расширенных записей — индексу первой файловой записи. Расширенные файловые записи могут находиться в любых областях MFT, не обязательно расположенных рядом с основной записью. Следовательно, необходим какой-то механизм, обеспечивающий быстрый поиск расширенных файловых записей, принадлежащих данному файлу (просматривать всю MFT было бы слишком нерационально). Этот механизм существует, и основан он на ведении списков атрибутов (
$ATTRIBUTE_LIST
). Список атрибутов представляет собой специальный атрибут, добавляемый к первой файловой записи и содержащий индексы расширенных записей. Формат списка атрибутов будет подробно описан далее в этой главе.
Основные поля заголовка файловой записи описаны в табл. 6.3. Остальные поля заголовка файловой записи не столь важны, и поэтому здесь они не рассматриваются. При необходимости обращайтесь к документации "Linux-NTFS Project".
Таблица 6.3. Структура заголовка файловой записи (FILE Record)
Смещение
Размер (байт)
ОС
Описание
00h
4
Любая
Сигнатура
FILE
04h
2
Любая
Смещение номера последовательности обновления (update sequence number)
06h
2
Любая
Размер (в словах) номера последовательности обновления и массива обновления (Update Sequence Number & Array), условно
S
08h
8
Любая
Номер последовательности файла транзакций (
$LogFile
Sequence Number или LSN)
10h
2
Любая
Номер последовательности (sequence number)
12h
2
Любая
Счетчик жестких ссылок (hard link)
14h
2
Любая
Смещение первого атрибута
16h
2
Любая
Флаги
Значение
Описание
0x00
Файловая запись не используется
0x01
Файловая запись используется и описывает файл
0x02
Файловая запись используется и описывает каталог
0x04
За справками обращайтесь к Биллу Гейтсу — вероятно, только он это знает
0x08
За справками обращайтесь к Биллу Гейтсу — вероятно, только он это знает
18h
4
Любая
Реальный размер (real size) файловой записи
1Ch
4
Любая
Выделенный размер (allocated size) файловой записи
20h
8
Любая
Ссылка (file reference) на базовую файловую запись (base FILE record) или ноль, если данная файловая запись является базовой
28h
2
Любая
Идентификатор следующего атрибута (next attribute ID)
2Ah
2
Windows XP
Используется для выравнивания
2Ch
4
Windows XP
Индекс
данной файловой записи (number of this MFT record)
2
Любая
Номер последовательности обновления (update sequence number)
Будучи очень важными компонентами файловой системы,
$MFT
,
INDEX
и
$LogFile
нуждаются в механизме контроля целостности своего содержимого. Традиционно для этого используются коды обнаружения и коррекции ошибок (ECC/EDC codes). Однако на тот момент, когда проектировалась NTFS, процессоры были не настолько быстрыми, как теперь, и расчет корректирующих кодов занимал значительное время, существенно снижающее производительность файловой системы. Именно поэтому от использования корректирующих кодов пришлось отказаться. Вместо них разработчики NTFS применили так называемые последовательности обновления (update sequences), также называемые fix-ups.
В конец каждого из секторов, слагающих файловую запись (
INDEX Record
,
RCRD Record
или
RSTR Record
), записывается специальный 16-байтный номер последовательности обновления (update sequence number), дублируемый в заголовке файловой записи. При каждой операции чтения два последних байта сектора сверяются с соответствующим полем заголовка и, если драйвер NTFS обнаруживает расхождение, данная файловая запись считается недействительной.
Основное назначение последовательностей обновления — защита от "обрыва записи". Если в процессе записи сектора на диск исчезнет питающее напряжение, может случиться так, что часть файловой записи будет записана успешно, а другая часть — сохранит прежнее содержимое (файловая запись, как мы помним, обычно состоит из двух секторов). После восстановления питания драйвер файловой системы не может уверенно определить, была ли файловая запись записана целиком. Вот тут-то последовательности обновления и выручают! При каждой перезаписи сектора последовательность обновления увеличивается на единицу. Потому, если произошел обрыв записи, значение последовательности обновления, находящейся в заголовке файловой записи, не совпадет с последовательностью обновления, расположенной в конце сектора.
Оригинальное содержимое, расположенное "под" последовательностью обновления, хранится в специальном массиве обновления (update sequence array), расположенном в заголовке файловой записи непосредственно за концом смещения последовательности обновления (update sequence number). Для восстановления файловой записи в исходный вид необходимо извлечь из заголовка указатель на смещение последовательности обновления (он хранится по смещению 04h байт от начала заголовка) и сверить лежащее по этому адресу 16-байтное значение с последним словом каждого из секторов, слагающих файловую запись (
INDEX Record
,
RCRD Record
или
RSTR Record
). Если они не совпадут, значит, соответствующая структура данных повреждена. Использовать такие структуры следует очень осторожно (на первых порах лучше не использовать вообще).
По смещению
006h
от начала сектора находится 16-разрядное поле, хранящее совокупный размер номера последовательности обновления вместе с массивом последовательности обновления (
), выраженный в словах (не в байтах!). Так как размер номера последовательности обновления всегда равен одному слову, то размер массива последовательности обновления, выраженный в байтах, должен вычисляться следующим образом: (
update sequence number & update sequence array - 1)*2
. Таким образом, смещение массива оригинального содержимого равно:
(offset to update sequence number) + 2
. В Windows NT и Windows 2000 номер последовательности обновления всегда располагается по смещению
2Ah
от начала заголовка файловой записи или индексного заголовка, а поле
update sequence array
— по смещению
2Ch
. В Windows XP и более новых операционных системах эти значения располагаются по смещениям
2Dh
и
2Fh
соответственно.
Первое слово массива последовательности обновления соответствует последнему слову первого сектора файловой записи или индексной записи. Второе — последнему слову второго сектора и т.д. Для восстановления сектора в исходный вид необходимо вернуть все элементы массива последовательности обновления на их законные места (естественно, модифицируется не сам сектор, а его копия в памяти).
Чтобы проиллюстрировать сказанное выше, рассмотрим пример, приведенный в листинге 6.2.
Листинг 6.2. Оригинальная файловая запись до восстановления