NTFS

NTFS (acronimo di New Technology File System) è un file system utilizzato da Microsoft dei sistemi operativi basati su Microsoft Windows NT. Venne ideato nel 1993, quando Microsoft abbandonò lo sviluppo congiunto con IBM del sistema operativo OS/2 e decise di sviluppare in proprio Windows NT, che riprese alcune delle caratteristiche presenti nel file system HPFS di OS/2.

NTFS
Dati generali
Sviluppatore	Microsoft
Nome completo	New Technology File System
Introduzione	giugno 1993 Windows NT 3.1
Identificatore della partizione	0x07 (MBR) EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7 (GPT)
Struttura
Struttura contenuti directory	B*Tree
Allocazione dei file	Bitmap/Extents
Blocchi danneggiati	Bitmap/Extents
Limiti
Dimensione massima di un file	16 TB nella corrente implementazione (16 EB in teoria)
Numero massimo di file	4,294,967,295 ($2^{32}-1$)
Dimensione massima del nome di un file	255 caratteri
Dimensione massima del volume	256 TiB nell'attuale implementazione (16 EiB nell'architettura)
Caratteri permessi nel nome di un file	Unicode (UTF-16), ogni carattere tranne \ / : * ? < > |
Caratteristiche
Date memorizzate	Creazione, modifica, POSIX, accessi
Date supportate	1º gennaio 1601 - 28 maggio 60056
Fork	Sì
Attributi	Sola lettura, nascosto, sistema, archivio
Permessi file system	ACL
Compressione trasparente	Per file, LZ77 (da Windows NT 3.51)
Crittografia trasparente	Per file, DESX (da Windows 2000), Triple DES (da Windows XP), AES (da Windows XP Service Pack 1, Windows 2003)

Descrizione

Struttura

NTFS sfrutta un'indicizzazione a 64 bit, sebbene la sua implementazione sia basata soltanto su 32 bit. La struttura principale di un file system NTFS è la Master File Table (MFT), una tabella strutturata in blocchi (solitamente in record di 1KB) che contiene gli attributi di tutti i file del volume, inclusi i metadati. Tali attributi possono essere attributi residenti quando sono presenti in MFT, oppure, se non memorizzabili a causa del poco spazio, vengono salvati in qualche altra posizione del file system e prendono il nome di attributi non residenti.

Le directory sono memorizzate come file: in ogni file-directory sono presenti degli attributi speciali, memorizzati in ordine lessicografico, che si riferiscono ai file contenuti in tale directory. I dati veri e propri dei file sono memorizzati in flussi puntati da appositi attributi Data.

Caratteristiche

NTFS è un notevole passo avanti rispetto al File Allocation Table (FAT), l'altro file system di Microsoft. Queste le sue principali caratteristiche:

• Affidabilità - NTFS è un sistema transazionale (o "Journaled" come si dice nei sistemi operativi Linux e Apple come Mac OS X); questo vuol dire che se un'operazione è interrotta a metà (ad esempio per un blackout) viene persa solo quell'operazione ma non è compromessa l'integrità del file system il quale resta comunque leggibile dal computer.
• Permessi e Controllo d'Accesso - a ciascun file o cartella è possibile assegnare dei diritti di accesso (lettura, scrittura, modifica, cancellazione e altri).
• Nomi lunghi e Unicode - i nomi dei file e delle cartelle possono essere lunghi fino a 255 caratteri e possono contenere caratteri di tutte le lingue del mondo grazie alla codifica Unicode.
• Dimensioni e Flessibilità - La dimensione massima per volume, la dimensione massima per file e il numero massimo di file per volume sono di gran lunga superiori rispetto ai precedenti filesystem di Microsoft: un volume NTFS supporta fino 2³² -1 file per volume, ha un limite teorico di 2⁶⁴ cluster - 1 e può gestire file che raggiungono i 2⁶⁴ bytes - 1 kb di dimensione; gli ultimi due valori si riducono, tuttavia, in tutte le implementazioni di questo filesystem nei sistemi operativi Windows, rispettivamente a 2³² clusters - 1 e 2⁴⁴ bytes - 64 kB. Di conseguenza - utilizzando cluster di 64 kb - la dimensione massima di un volume NTFS in un sistema Windows è di 256 Tb - 64 kB (che si riduce a 16 TB - 4kB utilizzando la dimensione standard per cluster di 4 kB). La dimensione massima di un singolo file è di 16 TB - 64kB contro i 4 GB di FAT e FAT32. Sono supportati nativamente i volumi sparsi e il mirroring. Sono finalmente disponibili gli hardlink.

Le performance di NTFS sono invece leggermente inferiori a quella di FAT e di FAT32. A partire da Windows 2000, è inoltre possibile montare un volume NTFS come sottodirectory di un altro volume NTFS. NTFS permette inoltre di utilizzare trasparentemente delle opzioni di compressione (il rapporto di compressione è mediocre, meno di ZIP, ma permette l'accesso immediato a qualunque punto del file) e di crittografia (chiamato anche EFS). In NTFS sono stati aggiunti i cosiddetti punti di reparse, ovvero dei meccanismi che consentono le giunzioni (junctions) tra directory, altrimenti impossibili per la struttura del file system.

Versioni

Il file system NTFS è stato distribuito in 5 versioni:

• V1.0 con NT 3.1, a metà del 1993
• V1.1 con NT 3.5, autunno del 1994
• V1.2 con NT 3.51 (metà del 1995) e NT 4 (metà del 1996), (a volte indicato come "NTFS 4.0", perché il driver del file system è alla versione 4.0)
• V3.0 da Windows 2000 ("NTFS V5.0" o "NTFS5")
• V3.1 da Windows XP (autunno del 2001; "NTFS V5.1")

V1.0 e V1.1 (e più recenti) sono incompatibili: cioè, i volumi scritti da NT 3.5x non possono essere letti da NT 3.1 fino a quando un aggiornamento sulla 3.5x CD NT è effettuato a NT 3.1, che aggiunge anche il supporto FAT con file nome lungo. Qui di seguito sono le descrizioni di alcune delle versioni:

• V1.2 supporta i file compressi, chiamati streams, sicurezza basata su ACL, ecc.
• V3.0 aggiunto quote disco, crittografia, sparse files, punti di analisi, numero di sequenza degli aggiornamenti (USN) journaling, la cartella $Extend e i suoi file, e riorganizzato security descriptors in modo che i file multipli utilizzando la stessa impostazione di protezione possono condividere lo stesso descrittore.
• V3.1 aggiunte le voci Tabella file master (MFT) con record ridondante MFT (utile per il recupero di file danneggiati MFT).

Windows Vista ha introdotto Transactional NTFS, NTFS symbolic links, partition shrinking e la funzione di self-healing, anche se queste caratteristiche sono dovute più alle funzionalità aggiuntive del sistema operativo che il file system stesso.

La versione NTFS.sys (ovvero NTFS v5.0 introdotta con Windows 2000), non deve essere confusa con la versione formato su disco NTFS (v3.1 introdotta da Windows XP). Il formato NTFS v3.1 su disco è immutato dall'introduzione di Windows XP ed è usato in Windows Server 2003, Windows Server 2008, Windows Vista e Windows 7. La confusione nasce quando non si fa differenza quando le funzioni sono implementate nel driver NTFS.sys all'interno del sistema operativo di Windows piuttosto che nel formato su disco NTFS. Un incidente del genere è stato quando Microsoft spiegava le nuove funzionalità dell'NTFS in Windows 2000 e lo chiamarono NTFS v5.0, ma è il driver NTFS.sys che è in tale versione e il formato su disco è solo a v3.0.

Possibili inconvenienti

Il più notevole inconveniente di NTFS è che è più complesso da amministrare di FAT e di FAT32. Gli utenti dei sistemi operativi Microsoft infatti erano abituati a poter accedere alle partizioni FAT anche con un semplice dischetto di boot DOS. Questa in realtà non è una vera limitazione di NTFS, quanto piuttosto il risultato del fatto che NTFS è un file system diverso e DOS non lo supporta. Anche questo file system soffre del problema di frammentazione anche se in modo più limitato rispetto a FAT e FAT32. Il vero limite, invece, è legato al fatto che Microsoft non ha reso pubbliche le specifiche di NTFS, e quindi NTFS è un file system di fatto chiuso e proprietario. Anche per questo non ha conosciuto fortuna al di fuori dei sistemi operativi Microsoft.

Sono tuttavia in corso progetti di reverse engineering che mirano a rendere accessibili le partizioni NTFS anche da altri sistemi operativi. Nei sistemi basati su Linux, a partire dalla versione 2.6.30 del kernel, è possibile accedere anche in scrittura ad un file system NTFS senza danneggiarne la struttura ed è disponibile un completo supporto in lettura e scrittura tramite FUSE. Inoltre per il sistema operativo macOS il supporto per la lettura e la scrittura sono nativamente disponibili anche se quest'ultimo è disattivato. Si può ovviare al problema però con semplicissimi programmi come iNTFS, il quale è considerato il più semplice da usare (nonostante alcuni possibili crash o bug).

Esiste anche un driver, ntfs-mount [1], per l'accesso alle partizioni NTFS da sistema operativo Solaris/OpenSolaris. Analogamente è possibile accedere in lettura a partizioni NTFS anche da DOS, ad esempio utilizzando Active@ NTFS Reader for DOS [2], programma freeware nella versione floppy, shareware nella versione CD avviabile. Nonostante quanto sia stato detto sopra riguardo alla presenza di journal e altre tecnologie di sicurezza in NTFS, esso è sì un passo avanti rispetto a FAT e FAT32, però NTFS rimane comunque un filesystem di concezione piuttosto obsoleta, dei primi anni novanta (come evoluzione di HPFS, il filesystem di Microsoft usato su OS/2). Se paragonato con altri filesystem molto più moderni tipici degli ambienti Unix/Linux come ad esempio ext3, ext4, XFS e altri, NTFS risulta essere più lento in lettura/scrittura e meno affidabile rispetto alle perdite di dati se sottoposto a ripetuti blackout o reset della macchina anche se, avendo una struttura predisposta alla compatibilità in avanti, negli anni è stato modificato ed esteso pur non riportando un numero di versione nel nome ufficiale.

Interoperabilità

Windows

Sebbene le diverse versioni di ntfs siano compatibili in avanti e all'indietro, occorre prestare attenzione ad alcune considerazioni tecniche quando si intende montare volumi NTFS più recenti in versioni precedenti di Windows. Ciò può avere conseguenze negative in caso di dual boot o con dispositivi esterni di archiviazione. Ad esempio , cercare di utilizzare una partizione NTFS con abilitate le "versioni precedenti" (copia shadow) su un sistema operativo che non supporta tale caratteristica comporta la perdita delle versioni precedenti dei dati.

L'utility convert.exe permette di convertire volumi HPFS (solo su Windows NT 3.1, 3.5 e 3.51), FAT16 e FAT32 (su Windows 2000 e successivi).

BSD

FreeBSD 3.2, rilasciato nel maggio 1999 includeva il supporto NTFS in sola lettura scritto da Semen Ustimenko. Tale implementazione fu portata su NetBSD da Christos Zoulas e Jaromir Dolecek e rilasciata con la versione 1.5 del sistema operativo nel dicembre 2000. L'implementazione di FreeBSD è stata inoltre portata su OpenBSD da Julien Bordet e offre il supporto nativo in sola lettura a NTFS per default sulle piattaforme i386 e amd64 a partire dalla versione 4.9, rilasciata il 1º maggio 2011.

macOS

A partire da Mac OS X 10.3 è inclusa l'implementazione del supporto NTFS in sola lettura sviluppata da Ustimenko per FreeBSD. Nel 2006 Apple ingaggiò Anton Altaparmakov per scrivere una nuova implementazione NTFS in lettura/scrittura per Mac OS X 10.6. Sebbene questa sia inclusa nel sistema operativo, non è attivata di default in quanto è instabile e può causare errori gravi del kernel.

La Paragon Software Group commercializza un driver in lettura/scrittura denominato NTFS for Mac, che è inoltre incluso con alcuni modelli di dischi rigidi della Seagate.

Linux

Il kernel linux include, a partire dalla versione 2.1.74, un driver scritto da Martin von Löwis che supporta la lettura delle partizioni NTFS. Le versioni 2.5.11 e successive del kernel includono un nuovo driver scritto da Anton Altaparmakov (Università di Cambridge) e Richar Russon che supporta la lettura dei file.

L'accesso in scrittura è stato introdotto nel 2006 con il rilascio della versione 2.6.15 del kernel, ma permette la sola modifica di file esistenti, non la creazione di nuovi file.

Il driver NTFS della Paragon (NTFS3) è stato integrato nella versione 5.15 del Kernel e supporta la lettura/scrittura su file normali, compressi e sparsi, oltre alla correzione degli errori tramite il meccanismo del journaling.

FUSE

Sono state sviluppate implementazioni di driver NTFS come programmi per FUSE (Filesystem in userspace). NTFS-3G è un'implementazione sotto licenza GPL che supporta, oltre a Linux, macOS, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, Solaris, QNX e Haiku permettendo l'accesso in lettura e scrittura. Una versione commerciale dalle prestazioni migliorate per mac è nota come "Tuxera NTFS for Mac" ed è sviluppata dagli stessi autori di NTFS-3G.

Esiste inoltre un driver 'wrapping' per Linux denominato Captive NTFS, basato sul driver ntfs.sys originale di Windows il quale, per ragioni di licenza, deve essere fornito dall'utente tramite un'installazione Windows esistente oppure estratto dai file di installazione di alcuni service pack.

Voci correlate

• Windows NT

Collegamenti esterni

• (EN) Denis Howe, NT File System, in Free On-line Dictionary of Computing. Disponibile con licenza GFDL
• Linux-NTFS, progetto Open Source per accedere ad NTFS con il sistema operativo Linux
• NTFS-3G, driver open source stabile, per accedere in lettura e scrittura a partizioni NTFS
• Paragon NTFS for Mac OS X driver commerciale per OSX per leggere e scrivere su partizioni NTFS