文件系统损坏

计算机术语

文件系统损坏一般都表现分区无法访问、目录结构损坏。

文件系统

文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性。从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等。

文件的系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构

磁盘或分区和它所包括的文件系统的不同是很重要的。少数程序（包括最有理由的产生文件系统的程序）直接对磁盘或分区的原始扇区进行操作；这可能破坏一个存在的文件系统。大部分程序基于文件系统进行操作，在不同种文件系统上不能工作。

一个分区或磁盘在作为文件系统使用前，需要初始化，并将记录数据结构写到磁盘上。这个过程就叫建立文件系统。

大部分UNIX文件系统种类具有类似的通用结构，即使细节有些变化。其中心概念是超级块superblock,i节点inode,数据块data block，目录块directory block，和间接块indirection block。超级块包括文件系统的总体信息，比如大小（其准确信息依赖文件系统）。i节点包括除了名字外的一个文件的所有信息，名字与i节点数目一起存在目录中，目录条目包括文件名和文件的i节点数目。i节点包括几个数据块的数目，用于存储文件的数据。i节点中只有少量数据块数的空间，如果需要更多，会动态分配指向数据块的指针空间。这些动态分配的块是间接块；为了找到数据块，这名字指出它必须先找到间接块的号码。

UNIX文件系统通常允许在文件中产生孔，意思是文件系统假装文件中有一个特殊的位置只有0字节，但没有为这文件的这个位置保留实际的磁盘空间。这对小的二进制文件经常发生，Linux共享库、一些数据库和其他一些特殊情况。

孔有一定的用处。在笔者的系统中，一个简单的测量工具显示在200MB使用的磁盘空间中，由于孔，节约了大约4MB。在这个系统中，程序相对较少，没有数据库文件。

文件系统的功能包括：管理和调度文件的存储空间，提供文件的逻辑结构、物理结构和存储方法;实现文件从标识到实际地址的映射，实现文件的控制操作和存取操作，实现文件信息的共享并提供可靠的文件保密和保护措施，提供文件的安全措施。

文件的逻辑结构是依照文件的内容的逻辑关系组织文件结构。文件的逻辑结构可以分为流式文件和记录式文件。

流式文件：文件中的数据是一串字符流，没有结构。

记录文件：由若干逻辑记录组成，每条记录又由相同的数据项组成，数据项的长度可以是确定的，也可以是不确定的。

主要缺陷：数据关联差，数据不一致，冗余性。

分析NTFS文件系统的结构

当用户将硬盘的一个分区格式化为NTFS分区时，就建立了一个NTFS文件系统。NTFS文件系统同FAT32文件系统一样，也是用“簇”为存储单位，一个文件总是占用一个或多个簇。

NTFS文件系统使用逻辑簇号（LCN）和虚拟簇号（VCN）对分区进行管理。

逻辑簇号：既对分区内的第一个簇到最后一个簇进行编号，NTFS使用逻辑簇号对簇进行定位。

虚拟簇号：既将文件所占用的簇从开头到尾进行编号的，虚拟簇号不要求在物理上是连续的。

在NTFS文件系统中这样的文件主要有16个，包括MFT本身（）、MFT镜像、日志文件、卷文件、属性定义表、根目录、位图文件、引导文件、坏簇文件、安全文件、大写文件、扩展元数据文件、重解析点文件、变更日志文件、配额管理文件、对象ID文件等，这16个元数据文件总是占据着MFT的前16项纪录，在16项以后就是用户建立的文件和文件夹的记录了。

分析NTFS文件系统的元文件

磁盘采用的是MBR分区结构的话，则硬盘的第一个扇区是MBR扇区，MBR扇区中有分区表，可以根据分区表得知分区的起始位置（也就是DBR的位置）。如果磁盘采用的是GPT的分区结构，那么磁盘的第一个扇区应该是MBR保留扇区，第二个扇区应该是GPT头，第三个扇区应该是分区表，从分区表中我就可以找到分区的起始位置（既DBR）。因此，作者后面的内容都是从分区起始位置（既DBR）开始的，而不是磁盘的0号扇区。

分析元文件

元文件由分区的第一个扇区（既DBR）和后面的15个扇区（既NTLDR区域）组成，其中DBR由“跳转指令”、“OEM代号”、“BPB”、“引导程序”和“结束标志”组成，这里和FAT32文件系统的DBR一样。

下面我们分析一下DBR中的各参数

跳转指令：本身占2字节它将程序执行流程跳转到引导程序处。

OEM代号：这部分占8字节，其内容由创建该文件系统的OEM厂商具体安排。

BPB：NTFS文件系统的BPB从DBR的第12个字节开始，占用73字节，记录了有关该文件系统的重要信息，下表中的内容包含了“跳转指令”、“OEM代号”以及“BPB”的参数。

引导程序：DBR的引导程序占用426字节，其负责完成将系统文件NTLDR装入，对于没有安装系统的分区是无效的。

结束标志：DBR的结束标志与MBR，EBR的结束标志相同，为“55 AA”。

在文件系统损坏之后，可以对16个元文件进行查看修复。

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