نظام الملفات

أنظمة التشغيل
الميزات المشتركة
إدارة العمليات المقاطعات إدارة الذاكرة نظام الملفات برامج تشغيل الجهاز الشبكات حماية الإدخال/الإخراج
ف ت هـ

في الحوسبة ، يتحكم نظام الملفات (يُختصر غالبًا إلى FS أو fs) في تنظيم الملفات والوصول إليها . نظام الملفات المحلي هو إحدى قدرات نظام التشغيل التي تخدم التطبيقات التي تعمل على نفس الكمبيوتر . ^{[1] [2]} نظام الملفات الموزع هو بروتوكول يوفر الوصول إلى الملفات بين أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة .

يوفر نظام الملفات خدمة تخزين البيانات التي تسمح للتطبيقات بمشاركة مساحة تخزين ضخمة . وبدون نظام الملفات، قد تتمكن التطبيقات من الوصول إلى مساحة التخزين بطرق غير متوافقة تؤدي إلى تنازع الموارد وتلف البيانات وفقدانها .

هناك العديد من تصميمات وتنفيذات أنظمة الملفات - مع هياكل وميزات مختلفة وخصائص مختلفة مثل السرعة والمرونة والأمان والحجم والمزيد.

تم تطوير أنظمة الملفات للعديد من أنواع أجهزة التخزين ، بما في ذلك محركات الأقراص الصلبة (HDDs)، ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSDs)، والأشرطة المغناطيسية والأقراص الضوئية . ^[3]

يمكن إعداد جزء من الذاكرة الرئيسية للكمبيوتر كقرص RAM يعمل كجهاز تخزين لنظام الملفات. يمكن لأنظمة الملفات مثل tmpfs تخزين الملفات في الذاكرة الافتراضية .

يوفر نظام الملفات الافتراضي إمكانية الوصول إلى الملفات التي يتم حسابها عند الطلب، والتي تسمى الملفات الافتراضية (انظر procfs و sysfs )، أو التي يتم تعيينها إلى وحدة تخزين احتياطية أخرى.

منذ حوالي عام  1900 وقبل ظهور أجهزة الكمبيوتر ، تم استخدام مصطلحات نظام الملفات ونظام الملفات ونظام التسجيل لوصف طرق تنظيم وتخزين واسترجاع المستندات الورقية. ^[4] وبحلول عام 1961، تم تطبيق مصطلح نظام الملفات على التسجيل المحوسب جنبًا إلى جنب مع المعنى الأصلي. ^[5] وبحلول عام 1964، كان قيد الاستخدام العام. ^[6]

يمكن وصف بنية نظام الملفات المحلي بأنها طبقات من التجريد على الرغم من أن تصميم نظام الملفات المحدد قد لا يفصل المفاهيم فعليًا. ^[7]

توفر طبقة نظام الملفات المنطقية وصولاً عالي المستوى نسبيًا عبر واجهة برمجة التطبيقات (API) لعمليات الملفات بما في ذلك الفتح والإغلاق والقراءة والكتابة - وتفويض العمليات إلى طبقات أدنى. تدير هذه الطبقة إدخالات جدول الملفات المفتوحة وواصفات الملفات لكل عملية. ^[8] توفر الوصول إلى الملفات وعمليات الدليل والأمان والحماية. ^[7]

يدعم نظام الملفات الافتراضي ، وهو طبقة اختيارية، عدة حالات متزامنة لأنظمة الملفات المادية، ويسمى كل منها تنفيذًا لنظام الملفات. ^[8]

توفر طبقة نظام الملفات المادية وصولاً منخفض المستوى نسبيًا إلى جهاز تخزين (مثل القرص). فهي تقرأ وتكتب كتل البيانات ، وتوفر التخزين المؤقت وإدارة الذاكرة الأخرى وتتحكم في وضع الكتل في مواقع محددة على وسيط التخزين. تستخدم هذه الطبقة برامج تشغيل الجهاز أو قناة الإدخال/الإخراج لتشغيل جهاز التخزين. ^[7]

يحدد اسم الملف ، أو اسم الملف ، الملف للتطبيقات المستهلكة وفي بعض الحالات للمستخدمين.

اسم الملف فريد من نوعه بحيث يمكن للتطبيق أن يشير إلى ملف واحد فقط باسم معين. إذا كان نظام الملفات يدعم الدلائل، فعادةً ما يتم فرض تفرد اسم الملف في سياق كل دليل. بعبارة أخرى، يمكن أن يحتوي التخزين على ملفات متعددة بنفس الاسم، ولكن ليس في نفس الدليل.

تقوم معظم أنظمة الملفات بتقييد طول اسم الملف.

تطابق بعض أنظمة الملفات أسماء الملفات على أنها حساسة لحالة الأحرف وتطابق أنظمة أخرى على أنها غير حساسة لحالة الأحرف. على سبيل المثال، تطابق الأسماء MYFILEو myfileنفس الملف على أنه غير حساس لحالة الأحرف، ولكن تطابق ملفات مختلفة على أنه حساس لحالة الأحرف.

تسمح أغلب أنظمة الملفات الحديثة لاسم الملف باحتواء مجموعة واسعة من الأحرف من مجموعة أحرف Unicode . ويقيد البعض الأحرف مثل تلك المستخدمة للإشارة إلى سمات خاصة مثل الجهاز أو نوع الجهاز أو بادئة الدليل أو فاصل مسار الملف أو نوع الملف.

تدعم أنظمة الملفات عادةً تنظيم الملفات في دلائل ، تسمى أيضًا بالمجلدات ، والتي تفصل الملفات إلى مجموعات.

يمكن تنفيذ ذلك عن طريق ربط اسم الملف بفهرس في جدول المحتويات أو inode في نظام ملفات يشبه Unix .

يمكن أن تكون هياكل الدليل مسطحة (أي خطية)، أو تسمح بالتسلسلات الهرمية عن طريق السماح للدليل باحتواء الدلائل، والتي تسمى الدلائل الفرعية.

تم استخدام أول نظام ملفات يدعم التسلسل الهرمي التعسفي للدلائل في نظام التشغيل Multics . ^[9] تدعم أنظمة الملفات الأصلية لأنظمة Unix أيضًا التسلسل الهرمي التعسفي للدلائل، كما يفعل نظام الملفات الهرمي من Apple وخليفته HFS+ في نظام التشغيل Mac OS الكلاسيكي ، ونظام الملفات FAT في MS-DOS 2.0 والإصدارات الأحدث من MS-DOS وفي Microsoft Windows ، ونظام الملفات NTFS في عائلة أنظمة التشغيل Windows NT ، وODS-2 (هيكل القرص-2) والمستويات الأعلى من نظام الملفات Files-11 في OpenVMS .

بالإضافة إلى البيانات ومحتوى الملف، يقوم نظام الملفات أيضًا بإدارة البيانات الوصفية المرتبطة والتي قد تتضمن، على سبيل المثال لا الحصر:

• اسم
• الحجم الذي يمكن تخزينه كعدد الكتل المخصصة أو كعدد بايتات
• عند إنشائه، آخر وصول إليه، آخر نسخة احتياطية له
• المالك والمستخدم والمجموعة​
• أذونات الوصول
• سمات الملف مثل ما إذا كان الملف للقراءة فقط، أو قابل للتنفيذ ، وما إلى ذلك.
• نوع الجهاز (على سبيل المثال ، كتلة ، حرف ، مقبس ، دليل فرعي ، وما إلى ذلك)

يقوم نظام الملفات بتخزين البيانات الوصفية المرتبطة بشكل منفصل عن محتوى الملف.

تخزن معظم أنظمة الملفات أسماء جميع الملفات الموجودة في دليل واحد في مكان واحد - جدول الدليل الخاص بهذا الدليل - والذي يتم تخزينه غالبًا مثل أي ملف آخر. تضع العديد من أنظمة الملفات بعض البيانات الوصفية فقط لملف في جدول الدليل، وتضع بقية البيانات الوصفية لهذا الملف في بنية منفصلة تمامًا، مثل inode .

تخزن معظم أنظمة الملفات أيضًا بيانات وصفية غير مرتبطة بأي ملف معين. تتضمن هذه البيانات الوصفية معلومات حول المناطق غير المستخدمة - خريطة بتات المساحة الحرة وخريطة توفر الكتلة - ومعلومات حول القطاعات التالفة . غالبًا ما يتم تخزين مثل هذه المعلومات حول مجموعة التخصيص داخل مجموعة التخصيص نفسها.

يمكن ربط السمات الإضافية بأنظمة الملفات، مثل NTFS و XFS و ext2 و ext3 وبعض إصدارات UFS و HFS+ ، باستخدام سمات الملفات الممتدة . توفر بعض أنظمة الملفات سمات محددة من قبل المستخدم مثل مؤلف المستند أو ترميز الأحرف للمستند أو حجم الصورة.

تسمح بعض أنظمة الملفات بربط مجموعات بيانات مختلفة باسم ملف واحد. يمكن الإشارة إلى هذه المجموعات المنفصلة باسم التدفقات أو الشُعب . لقد استخدمت شركة Apple منذ فترة طويلة نظام ملفات متشعب على أجهزة Macintosh، وتدعم Microsoft التدفقات في نظام الملفات NTFS. تحتفظ بعض أنظمة الملفات بإصدارات سابقة متعددة من ملف تحت اسم ملف واحد؛ يسترد اسم الملف في حد ذاته أحدث إصدار، بينما يمكن الوصول إلى الإصدار المحفوظ السابق باستخدام اتفاقية تسمية خاصة مثل "filename;4" أو "filename(-4)" للوصول إلى الإصدار الذي تم حفظه قبل أربعة إصدارات.

راجع مقارنة أنظمة الملفات#البيانات الوصفية للحصول على تفاصيل حول أنظمة الملفات التي تدعم أنواع البيانات الوصفية.

يتتبع نظام الملفات المحلي مناطق التخزين التي تنتمي إلى أي ملف وأيها لا يتم استخدامها.

عندما يقوم نظام الملفات بإنشاء ملف، فإنه يخصص مساحة للبيانات. وتسمح بعض أنظمة الملفات أو تتطلب تحديد تخصيص مساحة أولي وتخصيصات متزايدة لاحقة مع نمو الملف.

لحذف ملف، يسجل نظام الملفات أن المساحة المتوفرة في الملف خالية؛ أي متاحة للاستخدام لملف آخر.

يدير نظام الملفات المحلي مساحة التخزين لتوفير مستوى من الموثوقية والكفاءة. بشكل عام، يخصص مساحة جهاز التخزين بطريقة دقيقة، عادةً وحدات مادية متعددة (أي بايتات ). على سبيل المثال، في نظام التشغيل Apple DOS في أوائل الثمانينيات، استخدمت قطاعات 256 بايت على قرص مرن سعة 140 كيلوبايت خريطة مسارات/قطاعات . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

الطبيعة الحبيبية تؤدي إلى مساحة غير مستخدمة، تسمى أحيانًا مساحة فارغة ، لكل ملف باستثناء تلك التي لها الحجم النادر الذي يكون مضاعفًا للتخصيص الحبيبي. ^[10] بالنسبة لتخصيص 512 بايت، فإن متوسط ​​المساحة غير المستخدمة هو 256 بايت. بالنسبة لمجموعات 64 كيلو بايت، فإن متوسط ​​المساحة غير المستخدمة هو 32 كيلو بايت.

بشكل عام، يتم تعيين حجم وحدة التخصيص عند تكوين التخزين. يؤدي اختيار حجم صغير نسبيًا مقارنة بالملفات المخزنة إلى زيادة كبيرة في تكلفة الوصول. يؤدي اختيار حجم كبير نسبيًا إلى زيادة المساحة غير المستخدمة. يؤدي اختيار حجم التخصيص بناءً على متوسط ​​حجم الملفات المتوقع وجودها في التخزين إلى تقليل المساحة غير القابلة للاستخدام.

عندما يقوم نظام الملفات بإنشاء الملفات وتعديلها وحذفها، فقد يصبح تمثيل التخزين الأساسي مجزأً . ستشغل الملفات والمساحة غير المستخدمة بين الملفات كتل تخصيص غير متجاورة.

يصبح الملف مجزأً إذا لم يكن من الممكن تخصيص المساحة اللازمة لتخزين محتواه في كتل متجاورة. تصبح المساحة الخالية مجزأة عند حذف الملفات. ^[11]

لا يمكن للمستخدم النهائي ملاحظة ذلك ولا يزال النظام يعمل بشكل صحيح. ومع ذلك، قد يؤدي ذلك إلى تدهور الأداء على بعض أجهزة التخزين التي تعمل بشكل أفضل مع الكتل المتجاورة مثل محركات الأقراص الصلبة . لا تتأثر الأجهزة الأخرى مثل محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة بالتجزئة.

غالبًا ما يدعم نظام الملفات التحكم في الوصول إلى البيانات التي يديرها.

الهدف من التحكم في الوصول في كثير من الأحيان هو منع بعض المستخدمين من قراءة أو تعديل ملفات معينة.

يمكن للتحكم في الوصول أيضًا تقييد الوصول بواسطة البرنامج لضمان تعديل البيانات بطريقة خاضعة للرقابة. تشمل الأمثلة كلمات المرور المخزنة في بيانات التعريف الخاصة بالملف أو في مكان آخر وأذونات الملف في شكل بتات الأذونات أو قوائم التحكم في الوصول أو القدرات . إن الحاجة إلى أدوات نظام الملفات لتكون قادرة على الوصول إلى البيانات على مستوى الوسائط لإعادة تنظيم الهياكل وتوفير نسخة احتياطية فعالة تعني عادةً أن هذه الأدوات فعالة فقط للمستخدمين المهذبين ولكنها ليست فعالة ضد المتسللين.

تتضمن أنظمة الملفات أحيانًا طرقًا لتشفير بيانات الملفات. وهذا فعال للغاية نظرًا لعدم الحاجة إلى معرفة أدوات نظام الملفات لبذرة التشفير لإدارة البيانات بفعالية. وتتضمن مخاطر الاعتماد على التشفير حقيقة مفادها أن المهاجم يمكنه نسخ البيانات واستخدام القوة الغاشمة لفك تشفير البيانات. بالإضافة إلى ذلك، فإن فقدان البذرة يعني فقدان البيانات.

تسمح بعض أنظمة التشغيل لمسؤول النظام بتمكين حصص القرص للحد من استخدام المستخدم لمساحة التخزين.

يضمن نظام الملفات عادةً أن البيانات المخزنة تظل متسقة في كل من العمليات العادية وكذلك المواقف الاستثنائية مثل:

• يتجاهل برنامج الوصول إعلام نظام الملفات بأنه أكمل الوصول إلى الملف (لإغلاق الملف)
• ينتهي الوصول إلى البرنامج بشكل غير طبيعي (يتعطل)
• فشل وسائل الاعلام
• فقدان الاتصال بالأنظمة البعيدة
• فشل نظام التشغيل
• إعادة ضبط النظام ( إعادة التشغيل الناعمة )
• انقطاع التيار الكهربائي ( إعادة التشغيل الصعبة )

قد يتضمن الاسترداد من المواقف الاستثنائية تحديث البيانات الوصفية وإدخالات الدليل ومعالجة البيانات التي تم تخزينها مؤقتًا ولكن لم يتم كتابتها على وسائط التخزين.

قد يقوم نظام الملفات بتسجيل الأحداث للسماح بتحليل المشكلات مثل:

• مشاكل الملفات أو النظام والأداء
• الوصول الشرير

تصل العديد من أنظمة الملفات إلى البيانات على هيئة تدفق من البايتات . عادةً، لقراءة بيانات الملف، يوفر البرنامج مخزنًا مؤقتًا للذاكرة ويسترد نظام الملفات البيانات من الوسيط ثم يكتب البيانات في المخزن المؤقت. تتضمن الكتابة أن يوفر البرنامج مخزنًا مؤقتًا من البايتات التي يقرأها نظام الملفات ثم يخزنها في الوسيط.

تسمح بعض أنظمة الملفات، أو الطبقات الموجودة أعلى نظام الملفات، للبرنامج بتحديد سجل حتى يتمكن البرنامج من قراءة البيانات وكتابتها كبنية؛ وليس تسلسل غير منظم من البايتات.

إذا تم استخدام تعريف سجل بطول ثابت ، فيمكن حساب تحديد السجل ^رقم n رياضيًا، وهو أمر سريع نسبيًا مقارنة بتحليل البيانات لفواصل السجلات.

يتيح تحديد كل سجل، والمعروف أيضًا باسم المفتاح، للبرنامج قراءة السجلات وكتابتها وتحديثها بغض النظر عن موقعها في التخزين. يتطلب هذا التخزين إدارة كتل الوسائط، وعادةً ما يتم فصل كتل المفاتيح وكتل البيانات. يمكن تطوير خوارزميات فعالة بهياكل هرمية لتحديد موقع السجلات. ^[12]

عادةً، يمكن للمستخدم إدارة نظام الملفات عبر برامج مساعدة مختلفة.

تسمح بعض الأدوات المساعدة للمستخدم بإنشاء وتكوين وإزالة مثيل لنظام الملفات. وقد تسمح بتوسيع أو تقليص المساحة المخصصة لنظام الملفات.

يمكن استخدام أدوات الدليل لإنشاء وإعادة تسمية وحذف إدخالات الدليل ، والتي تُعرف أيضًا باسم dentries (المفرد: dentry )، ^[13] ولتعديل البيانات الوصفية المرتبطة بالدليل. قد تتضمن أدوات الدليل أيضًا إمكانيات لإنشاء روابط إضافية إلى دليل ( روابط ثابتة في يونكس )، وإعادة تسمية الروابط الأصلية (".." في أنظمة التشغيل الشبيهة بيونكس )، ^{[ يحتاج إلى توضيح ]} وإنشاء روابط ثنائية الاتجاه إلى الملفات.

تنشئ أدوات الملفات الملفات وتسردها وتنسخها وتحريكها وتحذفها، وتغير البيانات الوصفية. وقد تكون قادرة على اقتطاع البيانات أو اقتطاع أو تمديد تخصيص المساحة أو الإضافة إلى الملفات أو نقلها أو تعديلها في مكانها. واعتمادًا على البنية الأساسية لنظام الملفات، فقد توفر آلية لإضافة أو اقتطاع جزء من بداية الملف أو إدراج إدخالات في منتصف الملف أو حذف إدخالات من الملف. وتنتمي أيضًا إلى هذه الفئة أدوات تحرير المساحة للملفات المحذوفة، إذا كان نظام الملفات يوفر وظيفة إلغاء الحذف.

تؤجل بعض أنظمة الملفات عمليات مثل إعادة تنظيم المساحة الخالية، والمسح الآمن للمساحة الخالية، وإعادة بناء الهياكل الهرمية من خلال توفير أدوات مساعدة لأداء هذه الوظائف في أوقات النشاط الضئيل. ومن الأمثلة على ذلك أدوات إلغاء تجزئة نظام الملفات .

من أهم ميزات أدوات نظام الملفات الأنشطة الإشرافية التي قد تتضمن تجاوز الملكية أو الوصول المباشر إلى الجهاز الأساسي. وتشمل هذه الأنشطة النسخ الاحتياطي والاسترداد عالي الأداء، وتكرار البيانات، وإعادة تنظيم هياكل البيانات المختلفة وجداول التخصيص داخل نظام الملفات.

تستخدم الأدوات المساعدة والمكتبات والبرامج واجهات برمجة تطبيقات نظام الملفات لتقديم طلبات إلى نظام الملفات. ويشمل ذلك نقل البيانات وتحديد موقعها وتحديث البيانات الوصفية وإدارة الدلائل وإدارة مواصفات الوصول والإزالة.

في كثير من الأحيان، يتم تكوين أنظمة البيع بالتجزئة بنظام ملفات واحد يشغل جهاز التخزين بأكمله .

هناك نهج آخر يتمثل في تقسيم القرص بحيث يمكن استخدام عدة أنظمة ملفات ذات سمات مختلفة. قد يتم تكوين نظام ملفات واحد، لاستخدامه كذاكرة تخزين مؤقتة للمتصفح أو تخزين البريد الإلكتروني، بحجم تخصيص صغير. وهذا يحافظ على نشاط إنشاء وحذف الملفات النموذجية لنشاط المتصفح في منطقة ضيقة من القرص حيث لن يتداخل مع تخصيصات الملفات الأخرى. قد يتم إنشاء قسم آخر لتخزين ملفات الصوت أو الفيديو بحجم كتلة كبير نسبيًا. قد يتم تعيين قسم آخر للقراءة فقط بشكل طبيعي ويتم تعيينه بشكل دوري فقط ليكون قابلاً للكتابة. تدعم بعض أنظمة الملفات، مثل ZFS و APFS ، أنظمة ملفات متعددة تشترك في مجموعة مشتركة من الكتل المجانية، وتدعم العديد من أنظمة الملفات ذات السمات المختلفة دون الحاجة إلى حجز مقدار ثابت من المساحة لكل نظام ملفات. ^{[14] [15]}

النهج الثالث، والذي يستخدم غالبًا في أنظمة الحوسبة السحابية، هو استخدام " صور القرص " لاحتواء أنظمة ملفات إضافية، بنفس السمات أو لا، داخل نظام ملفات آخر (مضيف) كملف. أحد الأمثلة الشائعة هو المحاكاة الافتراضية: يمكن لمستخدم واحد تشغيل توزيع Linux تجريبي (باستخدام نظام الملفات ext4 ) في جهاز افتراضي ضمن بيئة Windows الإنتاجية الخاصة به (باستخدام NTFS ). يوجد نظام الملفات ext4 في صورة قرص، والتي يتم التعامل معها كملف (أو ملفات متعددة، حسب المشرف الافتراضي والإعدادات) في نظام ملفات مضيف NTFS.

إن وجود أنظمة ملفات متعددة على نظام واحد له فائدة إضافية وهي أنه في حالة تلف نظام ملفات واحد، فإن أنظمة الملفات المتبقية ستظل سليمة في كثير من الأحيان. ويشمل هذا تدمير الفيروسات لنظام ملفات النظام أو حتى النظام الذي لن يتم تشغيله. يمكن إكمال أدوات نظام الملفات التي تتطلب وصولاً مخصصًا بشكل فعال على شكل أجزاء. بالإضافة إلى ذلك، قد تكون عملية إلغاء التجزئة أكثر فعالية. يمكن أيضًا معالجة العديد من أدوات صيانة النظام، مثل عمليات فحص الفيروسات والنسخ الاحتياطية، على شكل أجزاء. على سبيل المثال، ليس من الضروري عمل نسخة احتياطية لنظام الملفات الذي يحتوي على مقاطع فيديو مع جميع الملفات الأخرى إذا لم تتم إضافة أي منها منذ آخر نسخة احتياطية. أما بالنسبة لملفات الصور، فيمكن للمرء بسهولة "فصل" الصور التفاضلية التي تحتوي فقط على بيانات "جديدة" مكتوبة في الصورة الرئيسية (الأصلية). يمكن استخدام الصور التفاضلية لأسباب تتعلق بالسلامة (كنظام "قابل للتخلص منه" - يمكن استعادته بسرعة في حالة تدميره أو تلوثه بفيروس، حيث يمكن إزالة الصورة القديمة ويمكن إنشاء صورة جديدة في غضون ثوانٍ، حتى بدون إجراءات آلية) والنشر السريع للآلة الافتراضية (نظرًا لأن الصور التفاضلية يمكن إنشاؤها بسرعة باستخدام البرنامج النصي في دفعات).

يستفيد نظام ملفات القرص من قدرة وسائط تخزين القرص على معالجة البيانات عشوائيًا في فترة زمنية قصيرة. تشمل الاعتبارات الإضافية سرعة الوصول إلى البيانات بعد الطلب الأولي وتوقع أن البيانات التالية قد يتم طلبها أيضًا. يسمح هذا لمستخدمين متعددين (أو عمليات) بالوصول إلى بيانات مختلفة على القرص دون مراعاة الموقع التسلسلي للبيانات. تشمل الأمثلة FAT ( FAT12 و FAT16 و FAT32 ) و exFAT و NTFS و ReFS و HFS و HFS+ و HPFS و APFS و UFS و ext2 و ext3 و ext4 و XFS و btrfs و Files-11 و Veritas File System و VMFS و ZFS و ReiserFS و NSS و ScoutFS . بعض أنظمة ملفات القرص هي أنظمة ملفات يومية أو أنظمة ملفات إصدارية .

ISO 9660 وتنسيق القرص العالمي (UDF) هما تنسيقان شائعان يستهدفان الأقراص المضغوطة وأقراص DVD وأقراص Blu-ray . Mount Rainier هو امتداد لتنسيق UDF المدعوم منذ سلسلة 2.6 من نواة Linux ومنذ Windows Vista والذي يسهل إعادة الكتابة على أقراص DVD .

يأخذ نظام ملفات الفلاش في الاعتبار القدرات والأداء والقيود الخاصة بأجهزة ذاكرة الفلاش . في كثير من الأحيان، يمكن لنظام ملفات القرص استخدام جهاز ذاكرة فلاش كوسيط تخزين أساسي، ولكن من الأفضل بكثير استخدام نظام ملفات مصمم خصيصًا لجهاز فلاش. ^[16]

نظام الملفات الشريطي هو نظام ملفات وتنسيق شريطي مصمم لتخزين الملفات على الشريط. الأشرطة المغناطيسية عبارة عن وسائط تخزين متسلسلة ذات أوقات وصول عشوائي للبيانات أطول بكثير من الأقراص، مما يشكل تحديات لإنشاء وإدارة نظام ملفات عام الغرض بكفاءة.

في نظام ملفات القرص، يوجد عادةً دليل رئيسي للملفات وخريطة لمناطق البيانات المستخدمة والحرة. تتطلب أي إضافة أو تغيير أو إزالة للملفات تحديث الدليل والخرائط المستخدمة/الحرة. يتم قياس الوصول العشوائي إلى مناطق البيانات بالمللي ثانية، لذا يعمل هذا النظام بشكل جيد مع الأقراص.

يتطلب الشريط حركة خطية لفك وفك بكرات طويلة جدًا من الوسائط. قد تستغرق حركة الشريط هذه عدة ثوانٍ إلى عدة دقائق لتحريك رأس القراءة/الكتابة من أحد طرفي الشريط إلى الطرف الآخر.

وبالتالي، قد يكون دليل الملف الرئيسي وخريطة الاستخدام بطيئين للغاية وغير فعالين مع الشريط. تتضمن الكتابة عادةً قراءة خريطة استخدام الكتل للعثور على كتل خالية للكتابة، وتحديث خريطة الاستخدام والدليل لإضافة البيانات، ثم تقدم الشريط لكتابة البيانات في المكان الصحيح. تتطلب كل كتابة ملف إضافية تحديث الخريطة والدليل وكتابة البيانات، وقد يستغرق حدوث ذلك عدة ثوانٍ لكل ملف.

بدلاً من ذلك، تسمح أنظمة ملفات الشريط عادةً بنشر دليل الملف عبر الشريط المختلط بالبيانات، ويشار إليه بالبث ، بحيث لا تكون هناك حاجة إلى حركات الشريط المتكررة والتي تستغرق وقتًا طويلاً لكتابة بيانات جديدة.

ومع ذلك، فإن أحد الآثار الجانبية لهذا التصميم هو أن قراءة دليل الملفات على الشريط تتطلب عادةً مسح الشريط بالكامل لقراءة جميع إدخالات الدليل المتناثرة. ستقوم معظم برامج أرشفة البيانات التي تعمل مع تخزين الشريط بتخزين نسخة محلية من كتالوج الشريط على نظام ملفات القرص، بحيث يمكن إضافة الملفات إلى الشريط بسرعة دون الحاجة إلى إعادة مسح وسائط الشريط. عادةً ما يتم التخلص من نسخة كتالوج الشريط المحلية إذا لم يتم استخدامها لفترة زمنية محددة، وعند هذه النقطة يجب إعادة مسح الشريط إذا كان من المقرر استخدامه في المستقبل.

طورت شركة IBM نظام ملفات للشرائط يسمى Linear Tape File System . وقد تم إصدار تطبيق IBM لنظام الملفات هذا كمنتج مفتوح المصدر IBM Linear Tape File System — Single Drive Edition (LTFS-SDE) . يستخدم Linear Tape File System قسمًا منفصلًا على الشريط لتسجيل بيانات التعريف الخاصة بالفهرس، وبالتالي تجنب المشكلات المرتبطة بتشتيت إدخالات الدليل عبر الشريط بالكامل.

إن كتابة البيانات على شريط أو مسحه أو تنسيقه غالبًا ما تكون عملية تستغرق وقتًا طويلاً وقد تستغرق عدة ساعات على الأشرطة الكبيرة. ^[أ] مع العديد من تقنيات أشرطة البيانات، ليس من الضروري تنسيق الشريط قبل الكتابة فوق بيانات جديدة على الشريط. ويرجع هذا إلى الطبيعة المدمرة بطبيعتها للكتابة فوق البيانات على الوسائط المتسلسلة.

نظرًا للوقت الذي قد يستغرقه تنسيق الشريط، يتم تنسيق الأشرطة مسبقًا بحيث لا يحتاج مستخدم الشريط إلى قضاء وقت في تحضير كل شريط جديد للاستخدام. كل ما هو ضروري عادةً هو كتابة ملصق تعريف للوسائط على الشريط قبل الاستخدام، وحتى هذا يمكن كتابته تلقائيًا بواسطة برنامج عند استخدام شريط جديد لأول مرة.

مفهوم آخر لإدارة الملفات هو فكرة نظام الملفات القائم على قاعدة البيانات. فبدلاً من الإدارة الهيكلية الهرمية أو بالإضافة إليها، يتم تحديد الملفات من خلال خصائصها، مثل نوع الملف أو الموضوع أو المؤلف أو البيانات الوصفية الغنية المماثلة . ^[17]

IBM DB2 for i ^[18] (المعروف سابقًا باسم DB2/400 وDB2 for i5/OS) هو نظام ملفات قاعدة بيانات كجزء من نظام التشغيل IBM i ^[19] القائم على الكائنات (المعروف سابقًا باسم OS/400 وi5/OS)، والذي يشتمل على مخزن مستوى واحد ويعمل على أنظمة IBM Power (المعروفة سابقًا باسم AS/400 وiSeries)، والتي صممها فرانك جي سولتيس كبير العلماء السابق لشركة IBM في IBM i. في الفترة من 1978 إلى 1988، نجح فرانك جي سولتيس وفريقه في IBM Rochester في تصميم وتطبيق تقنيات مثل نظام ملفات قاعدة البيانات حيث فشل آخرون مثل Microsoft لاحقًا في تحقيق ذلك. ^[20] تُعرف هذه التقنيات بشكل غير رسمي باسم "Fortress Rochester" ^{[ بحاجة لمصدر ]} وكانت في جوانب أساسية قليلة ممتدة من تقنيات الحاسوب المركزي المبكرة ولكنها في نواحٍ عديدة أكثر تقدمًا من منظور تكنولوجي ^{[ بحاجة لمصدر ]} .

بعض المشاريع الأخرى التي ليست أنظمة ملفات قاعدة بيانات "نقية" ولكنها تستخدم بعض جوانب نظام ملفات قاعدة البيانات:

• تستخدم العديد من أنظمة إدارة محتوى الويب نظام إدارة قواعد بيانات علائقية لتخزين واسترجاع الملفات. على سبيل المثال، يتم تخزين ملفات XHTML كحقول XML أو نصية، بينما يتم تخزين ملفات الصور كحقول blob؛ تقوم عبارات SQL SELECT (مع XPath الاختياري ) باسترجاع الملفات، وتسمح باستخدام منطق متطور وارتباطات معلومات أكثر ثراءً من "أنظمة الملفات المعتادة". كما تتمتع العديد من أنظمة إدارة المحتوى بخيار تخزين البيانات الوصفية فقط داخل قاعدة البيانات، مع استخدام نظام الملفات القياسي لتخزين محتوى الملفات.
• تستخدم أنظمة الملفات الكبيرة جدًا، والتي تجسدها تطبيقات مثل Apache Hadoop و Google File System ، بعض مفاهيم نظام ملفات قاعدة البيانات .

تحتاج بعض البرامج إلى إجراء تغييرات متعددة على نظام الملفات، أو في حالة فشل أحد أو أكثر من التغييرات لأي سبب، لا يتم إجراء أي من التغييرات. على سبيل المثال، قد يقوم البرنامج الذي يقوم بتثبيت أو تحديث البرنامج بكتابة ملفات قابلة للتنفيذ ومكتبات و/أو ملفات تكوين. إذا فشلت بعض الكتابة وترك البرنامج مثبتًا أو محدثًا جزئيًا، فقد يكون البرنامج معطلاً أو غير قابل للاستخدام. قد يؤدي التحديث غير الكامل لأداة مساعدة رئيسية للنظام، مثل غلاف الأوامر ، إلى ترك النظام بأكمله في حالة غير قابلة للاستخدام.

تقدم معالجة المعاملات ضمان الذرية ، مما يضمن أن العمليات داخل المعاملة إما أن تكون جميعها ملتزمة أو يمكن إلغاء المعاملة ويتخلص النظام من جميع نتائجها الجزئية. وهذا يعني أنه في حالة حدوث تعطل أو انقطاع في الطاقة، بعد الاسترداد، ستكون الحالة المخزنة متسقة. إما أن يتم تثبيت البرنامج بالكامل أو سيتم التراجع عن التثبيت الفاشل بالكامل، ولكن لن يتم ترك التثبيت الجزئي غير القابل للاستخدام على النظام. توفر المعاملات أيضًا ضمان العزل ^{[ بحاجة لتوضيح ]} ، مما يعني أن العمليات داخل المعاملة مخفية عن الخيوط الأخرى على النظام حتى يتم الالتزام بالمعاملة، وأن العمليات المتداخلة على النظام سيتم تسلسلها بشكل صحيح مع المعاملة.

أضافت أنظمة Windows، بدءًا من Vista، دعم المعاملات إلى NTFS ، في ميزة تسمى Transactional NTFS ، ولكن استخدامها الآن غير مستحسن. ^[21] هناك عدد من النماذج الأولية البحثية لأنظمة الملفات المعاملاتية لأنظمة UNIX، بما في ذلك نظام الملفات Valor، ^[22] وAmino، ^[23] و LFS، ^{[24] ونظام الملفات} ext3 المعاملاتي على نواة TxOS، ^[25] بالإضافة إلى أنظمة الملفات المعاملاتية التي تستهدف الأنظمة المضمنة، مثل TFFS. ^[26]

إن ضمان الاتساق عبر عمليات أنظمة الملفات المتعددة أمر صعب، إن لم يكن مستحيلاً، بدون معاملات أنظمة الملفات. يمكن استخدام قفل الملفات كآلية للتحكم في التزامن للملفات الفردية، لكنه لا يحمي عادةً بنية الدليل أو بيانات تعريف الملف. على سبيل المثال، لا يمكن لقفل الملفات منع ظروف سباق TOCTTOU على الروابط الرمزية. كما لا يمكن لقفل الملفات التراجع تلقائيًا عن عملية فاشلة، مثل ترقية البرنامج؛ وهذا يتطلب الذرية.

إن تسجيل أنظمة الملفات هو أحد الأساليب المستخدمة لتقديم الاتساق على مستوى المعاملات إلى هياكل أنظمة الملفات. لا يتم عرض معاملات السجلات على البرامج كجزء من واجهة برمجة تطبيقات نظام التشغيل؛ بل يتم استخدامها داخليًا فقط لضمان الاتساق في تفاصيل مكالمة نظام واحدة.

لا توفر أنظمة النسخ الاحتياطي للبيانات عادةً دعمًا للنسخ الاحتياطي المباشر للبيانات المخزنة بطريقة معاملاتية، مما يجعل استرداد مجموعات البيانات الموثوقة والمتسقة أمرًا صعبًا. تلاحظ معظم برامج النسخ الاحتياطي ببساطة الملفات التي تغيرت منذ وقت معين، بغض النظر عن الحالة المعاملاتية المشتركة عبر ملفات متعددة في مجموعة البيانات الإجمالية. كحل بديل، تنتج بعض أنظمة قواعد البيانات ببساطة ملف حالة مؤرشف يحتوي على جميع البيانات حتى تلك النقطة، ويقوم برنامج النسخ الاحتياطي فقط بعمل نسخة احتياطية لذلك ولا يتفاعل مباشرة مع قواعد البيانات المعاملاتية النشطة على الإطلاق. يتطلب الاسترداد إعادة إنشاء منفصلة لقاعدة البيانات من ملف الحالة بعد استعادة الملف بواسطة برنامج النسخ الاحتياطي.

نظام الملفات الشبكي هو نظام ملفات يعمل كعميل لبروتوكول الوصول إلى الملفات عن بعد، مما يوفر الوصول إلى الملفات الموجودة على الخادم. يمكن للبرامج التي تستخدم واجهات محلية إنشاء وإدارة والوصول إلى الدلائل والملفات الهرمية في أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة عن بعد. تتضمن أمثلة أنظمة الملفات الشبكية عملاء لبروتوكولات NFS [ ^27] وAFS و SMB وعملاء يشبهون نظام الملفات لبروتوكولات FTP و WebDAV .

نظام ملفات القرص المشترك هو نظام يكون فيه لعدد من الأجهزة (عادةً الخوادم) جميعها إمكانية الوصول إلى نفس نظام القرص الخارجي الفرعي (عادةً شبكة منطقة تخزين ). يتولى نظام الملفات التحكيم في الوصول إلى هذا النظام الفرعي، مما يمنع حدوث تصادمات الكتابة. ^[28] تتضمن الأمثلة GFS2 من Red Hat و GPFS ، المعروف الآن باسم Spectrum Scale، من IBM و SFS من DataPlow و CXFS من SGI و StorNext من Quantum Corporation وScoutFS من Versity.

تعرض بعض أنظمة الملفات عناصر نظام التشغيل كملفات حتى يمكن التعامل معها عبر واجهة برمجة تطبيقات نظام الملفات . وهذا أمر شائع في أنظمة التشغيل الشبيهة بنظام يونكس ، وبدرجة أقل في أنظمة التشغيل الأخرى. ومن الأمثلة على ذلك:

• يعرض devfs و udev و TOPS-10 أجهزة الإدخال/الإخراج أو الأجهزة الزائفة كملفات خاصة
• يعرض configfs و sysfs ملفات خاصة يمكن استخدامها للاستعلام عن معلومات نواة Linux وتكوينها
• يعرض procfs معلومات العملية كملفات خاصة

في سبعينيات القرن العشرين، كانت أجهزة الأقراص والأشرطة الرقمية باهظة الثمن بالنسبة لبعض مستخدمي أجهزة الكمبيوتر الصغيرة في وقت مبكر . وتم ابتكار نظام أساسي غير مكلف لتخزين البيانات باستخدام أشرطة الكاسيت الصوتية الشائعة .

عندما يحتاج النظام إلى كتابة بيانات، يتم إخطار المستخدم بالضغط على "RECORD" على مسجل الكاسيت، ثم الضغط على "RETURN" على لوحة المفاتيح لإخطار النظام بأن مسجل الكاسيت يقوم بالتسجيل. يكتب النظام صوتًا لتوفير مزامنة الوقت، ثم يقوم بتعديل الأصوات التي تشفر البادئة والبيانات ومجموع الاختبار واللاحقة. عندما يحتاج النظام إلى قراءة البيانات، يتم توجيه المستخدم بالضغط على "PLAY" على مسجل الكاسيت. يستمع النظام إلى الأصوات على الشريط منتظرًا حتى يمكن التعرف على دفعة صوتية على أنها المزامنة. ثم يفسر النظام الأصوات اللاحقة على أنها بيانات. عندما تكتمل قراءة البيانات، يخطر النظام المستخدم بالضغط على "STOP" على مسجل الكاسيت. كانت بدائية، لكنها (في الغالب) تعمل. يتم تخزين البيانات بشكل متسلسل، عادةً بتنسيق غير مسمى، على الرغم من أن بعض الأنظمة (مثل سلسلة أجهزة الكمبيوتر Commodore PET ) تسمح بتسمية الملفات. يمكن كتابة مجموعات متعددة من البيانات وتحديد موقعها من خلال التمرير السريع للشريط والمراقبة عند عداد الشريط للعثور على البداية التقريبية لمنطقة البيانات التالية على الشريط. قد يتعين على المستخدم الاستماع إلى الأصوات للعثور على المكان المناسب لبدء تشغيل منطقة البيانات التالية. حتى أن بعض التطبيقات تضمنت أصواتًا مسموعة متناثرة بين البيانات.

في نظام الملفات المسطح، لا توجد أدلة فرعية ؛ حيث يتم تخزين إدخالات الدليل لجميع الملفات في دليل واحد.

عندما كانت وسائط القرص المرن متاحة لأول مرة، كان هذا النوع من نظام الملفات مناسبًا نظرًا لكمية البيانات الصغيرة نسبيًا المتاحة. تميزت أجهزة CP/M بنظام ملفات مسطح، حيث يمكن تعيين الملفات إلى واحدة من 16 منطقة مستخدم وتضييق نطاق عمليات الملفات العامة للعمل على واحدة بدلاً من العمل بشكل افتراضي على جميعها. لم تكن مناطق المستخدم هذه أكثر من سمات خاصة مرتبطة بالملفات؛ أي أنه لم يكن من الضروري تحديد حصة محددة لكل من هذه المناطق ويمكن إضافة الملفات إلى مجموعات طالما كانت هناك مساحة تخزين خالية على القرص. تميزت أجهزة Apple Macintosh المبكرة أيضًا بنظام ملفات مسطح، نظام ملفات Macintosh . كان الأمر غير معتاد حيث خلق برنامج إدارة الملفات ( Macintosh Finder ) وهم نظام ملفات هرمي جزئيًا أعلى EMFS. يتطلب هذا الهيكل أن يكون لكل ملف اسم فريد، حتى لو بدا أنه موجود في مجلد منفصل. يقوم IBM DOS/360 و OS/360 بتخزين الإدخالات لجميع الملفات الموجودة على حزمة الأقراص ( المجلد ) في دليل على الحزمة يسمى جدول محتويات المجلد (VTOC).

على الرغم من أن أنظمة الملفات البسيطة والمسطحة تصبح غير مريحة مع نمو عدد الملفات، مما يجعل من الصعب تنظيم البيانات في مجموعات ذات صلة من الملفات.

إن إضافة حديثة لعائلة أنظمة الملفات المسطحة هي خدمة التخزين عن بعد S3 من أمازون ، والتي تهدف إلى تبسيط الأمور بشكل مقصود للسماح للمستخدمين بالقدرة على تخصيص كيفية تخزين بياناتهم. إن الهياكل الوحيدة هي الدلاء (تخيل محرك أقراص بحجم غير محدود) والكائنات (مشابهة ولكنها ليست متطابقة مع المفهوم القياسي للملف). إن إدارة الملفات المتقدمة مسموح بها من خلال القدرة على استخدام أي حرف تقريبًا (بما في ذلك '/') في اسم الكائن، والقدرة على تحديد مجموعات فرعية من محتوى الدلو بناءً على بادئات متطابقة.

يدعم نظام التشغيل عادةً نظام ملفات واحدًا أو أكثر. وفي بعض الأحيان، يكون نظام التشغيل ونظام الملفات الخاص به متشابكين بشكل وثيق لدرجة أنه من الصعب وصفهما بشكل مستقل.

يوفر نظام التشغيل عادةً إمكانية الوصول إلى نظام الملفات للمستخدم. غالبًا ما يوفر نظام التشغيل واجهة سطر أوامر ، مثل غلاف Unix ، وموجه أوامر Windows و PowerShell ، و DCL OpenVMS . غالبًا ما يوفر نظام التشغيل أيضًا متصفحات ملفات واجهة مستخدم رسومية مثل MacOS Finder وWindows File Explorer .

إن أنظمة التشغيل الشبيهة بنظام يونكس تنشئ نظام ملفات افتراضي، مما يجعل جميع الملفات الموجودة على جميع الأجهزة تبدو وكأنها موجودة في تسلسل هرمي واحد. وهذا يعني أنه في هذه الأنظمة، يوجد دليل جذر واحد ، وكل ملف موجود على النظام يقع تحته في مكان ما. يمكن للأنظمة الشبيهة بنظام يونكس استخدام قرص RAM أو مورد مشترك على الشبكة كدليل جذر.

تقوم الأنظمة الشبيهة بنظام يونكس بتعيين اسم جهاز لكل جهاز، ولكن هذه ليست الطريقة التي يتم بها الوصول إلى الملفات الموجودة على هذا الجهاز. بدلاً من ذلك، للوصول إلى الملفات الموجودة على جهاز آخر، يجب أولاً إعلام نظام التشغيل بمكان ظهور هذه الملفات في شجرة الدليل. تسمى هذه العملية " تركيب نظام ملفات". على سبيل المثال، للوصول إلى الملفات الموجودة على قرص مضغوط ، يجب إخبار نظام التشغيل "خذ نظام الملفات من قرص مضغوط هذا واجعله يظهر تحت دليل كذا وكذا". يسمى الدليل المعطى لنظام التشغيل نقطة التثبيت  - قد يكون، على سبيل المثال، /media . يوجد دليل /media على العديد من أنظمة يونكس (كما هو محدد في معيار التسلسل الهرمي لنظام الملفات ) وهو مخصص خصيصًا للاستخدام كنقطة تثبيت للوسائط القابلة للإزالة مثل الأقراص المضغوطة أو أقراص DVD أو محركات أقراص USB أو الأقراص المرنة. قد يكون فارغًا، أو قد يحتوي على أدلة فرعية لتركيب أجهزة فردية. بشكل عام، فقط المسؤول (أي مستخدم الجذر ) يمكنه تفويض تركيب أنظمة الملفات.

غالبًا ما تتضمن أنظمة التشغيل الشبيهة بنظام يونكس برامج وأدوات تساعد في عملية التثبيت وتوفر لها وظائف جديدة. وقد تم صياغة بعض هذه الاستراتيجيات باسم "التثبيت التلقائي" كتعبير عن الغرض منها.

• في العديد من المواقف، يلزم توفر أنظمة الملفات بخلاف الجذر بمجرد تشغيل نظام التشغيل . لذلك توفر جميع الأنظمة الشبيهة بنظام يونكس إمكانية تثبيت أنظمة الملفات في وقت التشغيل. يحدد مسؤولو النظام أنظمة الملفات هذه في ملف التكوين fstab ( vfstab في Solaris )، والذي يشير أيضًا إلى الخيارات ونقاط التثبيت.
• في بعض المواقف، لا توجد حاجة إلى تثبيت أنظمة ملفات معينة في وقت التمهيد ، على الرغم من أن استخدامها قد يكون مرغوبًا بعد ذلك. هناك بعض الأدوات المساعدة للأنظمة الشبيهة بنظام يونكس والتي تسمح بتثبيت أنظمة ملفات محددة مسبقًا عند الطلب.
• تسمح الوسائط القابلة للإزالة بنقل البرامج والبيانات بين الأجهزة دون اتصال مادي. تشمل الأمثلة الشائعة محركات أقراص فلاش USB وأقراص CD-ROM وأقراص DVD . لذلك تم تطوير أدوات مساعدة للكشف عن وجود وسيط وتوافره ثم تثبيت هذا الوسيط دون أي تدخل من المستخدم.
• كما قدمت أنظمة يونكس التقدمية مفهومًا يسمى التثبيت الفائق ؛ انظر على سبيل المثال مشروع Linux supermount-ng. على سبيل المثال، يمكن إزالة القرص المرن الذي تم تثبيته على القرص فعليًا من النظام. في الظروف العادية، يجب أن يكون القرص قد تم مزامنته ثم فصله قبل إزالته. بشرط حدوث المزامنة، يمكن إدخال قرص مختلف في محرك الأقراص. يلاحظ النظام تلقائيًا أن القرص قد تغير ويقوم بتحديث محتويات نقطة التثبيت لتعكس الوسيط الجديد.
• سيقوم برنامج التثبيت التلقائي بتثبيت نظام ملفات تلقائيًا عند الإشارة إلى الدليل الذي يجب تثبيته فوقه. يُستخدم هذا عادةً لأنظمة الملفات على خوادم الشبكة، بدلاً من الاعتماد على أحداث مثل إدخال الوسائط، كما هو مناسب للوسائط القابلة للإزالة.

يدعم Linux العديد من أنظمة الملفات، ولكن الخيارات الشائعة للقرص النظامي على جهاز كتلة تشمل عائلة ext* ( ext2 و ext3 و ext4 )، و XFS و JFS و btrfs . بالنسبة للفلاش الخام بدون طبقة ترجمة فلاش (FTL) أو جهاز تقنية الذاكرة (MTD)، فهناك UBIFS و JFFS2 و YAFFS ، من بين أمور أخرى. SquashFS هو نظام ملفات مضغوط شائع للقراءة فقط.

في الإصدارات السابقة، كان نظام Solaris يعتمد بشكل افتراضي على نظام UFS (غير المسجل أو غير المسجل) لأنظمة الملفات القابلة للتمهيد والأنظمة التكميلية. وكان نظام Solaris يعتمد بشكل افتراضي على نظام UFS المدعوم والممتد.

تم إضافة الدعم لأنظمة الملفات الأخرى والتحسينات الهامة بمرور الوقت، بما في ذلك Veritas Software Corp. (التدوين) VxFS ، وSun Microsystems (التجميع) QFS ، وSun Microsystems (التدوين) UFS، وSun Microsystems (المصدر المفتوح، وقابل للتجميع، وقابل للضغط بمقدار 128 بت، وتصحيح الأخطاء) ZFS .

تمت إضافة ملحقات Kernel إلى Solaris للسماح بتشغيل Veritas VxFS القابل للتمهيد . تمت إضافة التسجيل أو التدوين إلى UFS في Sun's Solaris 7. دعمت إصدارات Solaris 10 وSolaris Express و OpenSolaris ومتغيرات مفتوحة المصدر أخرى لنظام التشغيل Solaris لاحقًا نظام ZFS القابل للتمهيد .

تسمح إدارة الحجم المنطقية بتوسيع نظام الملفات عبر أجهزة متعددة لغرض إضافة التكرار والسعة و/أو الإنتاجية. قد تستخدم البيئات القديمة في Solaris Solaris Volume Manager (المعروف سابقًا باسم Solstice DiskSuite ). قد تستخدم أنظمة تشغيل متعددة (بما في ذلك Solaris) Veritas Volume Manager . تتغلب أنظمة التشغيل الحديثة المستندة إلى Solaris على الحاجة إلى إدارة الحجم من خلال الاستفادة من مجموعات التخزين الافتراضية في ZFS .

يستخدم نظام macOS (المعروف سابقًا باسم Mac OS X) نظام ملفات Apple (APFS)، والذي حل في عام 2017 محل نظام ملفات موروث من نظام Mac OS الكلاسيكي المسمى HFS Plus (HFS+). تستخدم Apple أيضًا مصطلح "Mac OS Extended" لـ HFS+. ^[29] HFS Plus هو نظام ملفات غني بالبيانات الوصفية ويحافظ على حالة الأحرف ولكنه (عادةً) غير حساس لحالة الأحرف . ونظرًا لجذور نظام macOS التي تعود إلى يونكس، تمت إضافة أذونات يونكس إلى HFS Plus. أضافت الإصدارات اللاحقة من HFS Plus تسجيلًا لمنع تلف بنية نظام الملفات وقدمت عددًا من التحسينات لخوارزميات التخصيص في محاولة لإلغاء تجزئة الملفات تلقائيًا دون الحاجة إلى أداة إلغاء تجزئة خارجية.

يمكن أن يصل طول أسماء الملفات إلى 255 حرفًا. يستخدم HFS Plus Unicode لتخزين أسماء الملفات. على نظام التشغيل macOS، يمكن أن يأتي نوع الملف من رمز النوع ، المخزن في بيانات التعريف الخاصة بالملف، أو امتداد اسم الملف .

يحتوي HFS Plus على ثلاثة أنواع من الروابط: الروابط الصلبة على غرار يونكس ، والروابط الرمزية على غرار يونكس ، والأسماء المستعارة . تم تصميم الأسماء المستعارة للحفاظ على ارتباط بملفها الأصلي حتى إذا تم نقلها أو إعادة تسميتها؛ ولا يتم تفسيرها بواسطة نظام الملفات نفسه، ولكن بواسطة كود مدير الملفات في عالم المستخدم .

يستخدم macOS 10.13 High Sierra، الذي تم الإعلان عنه في 5 يونيو 2017، في حدث WWDC الخاص بشركة Apple، نظام ملفات Apple على محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة .

كما دعم نظام macOS نظام الملفات UFS ، المشتق من نظام الملفات السريع BSD Unix عبر NeXTSTEP . ومع ذلك، اعتبارًا من نظام Mac OS X Leopard ، لم يعد من الممكن تثبيت نظام macOS على وحدة تخزين UFS، ولا يمكن ترقية نظام ما قبل Leopard المثبت على وحدة تخزين UFS إلى Leopard. ^[30] اعتبارًا من نظام Mac OS X Lion، تم إسقاط دعم UFS تمامًا.

الإصدارات الأحدث من نظام التشغيل macOS قادرة على القراءة والكتابة إلى أنظمة الملفات FAT القديمة (16 و32) الشائعة على نظام التشغيل Windows. وهي قادرة أيضًا على قراءة أنظمة الملفات NTFS الأحدث لنظام التشغيل Windows. من أجل الكتابة إلى أنظمة ملفات NTFS على إصدارات macOS السابقة لنظام التشغيل Mac OS X Snow Leopard، يلزم وجود برنامج تابع لجهة خارجية. يسمح نظام التشغيل Mac OS X 10.6 (Snow Leopard) والإصدارات الأحدث بالكتابة إلى أنظمة ملفات NTFS، ولكن فقط بعد تغيير إعدادات النظام غير التافهة (يوجد برنامج تابع لجهة خارجية يقوم بأتمتة هذا). ^[31]

أخيرًا، يدعم نظام macOS قراءة وكتابة نظام الملفات exFAT منذ نظام Mac OS X Snow Leopard، بدءًا من الإصدار 10.6.5. ^[32]

قدم نظام التشغيل OS/2 1.2 نظام الملفات عالي الأداء (HPFS). يدعم نظام الملفات عالي الأداء أسماء الملفات المختلطة في صفحات التعليمات البرمجية المختلفة ، وأسماء الملفات الطويلة (255 حرفًا)، والاستخدام الأكثر كفاءة لمساحة القرص، والهندسة المعمارية التي تحافظ على العناصر ذات الصلة قريبة من بعضها البعض على وحدة تخزين القرص، وتجزئة أقل للبيانات، وتخصيص المساحة على أساس المدى ، وهيكل شجرة B+ للدلائل، والدليل الجذر الموجود في نقطة منتصف القرص، للوصول المتوسط ​​بشكل أسرع. تم شحن نظام الملفات المدوَّن (JFS) في عام 1999.

PC-BSD هو إصدار سطح مكتب من FreeBSD، والذي يرث دعم ZFS من FreeBSD ، على نحو مماثل لـ FreeNAS . يمكن للمثبت الرسومي الجديد لـ PC-BSD التعامل مع / ( الجذر ) على عمليات تثبيت ZFS و RAID-Z pool وتشفير القرص باستخدام Geli منذ البداية بطريقة سهلة ومريحة ( GUI ). يحتوي إصدار PC-BSD 9.0+ "Isotope Edition" الحالي على نظام ملفات ZFS الإصدار 5 ومجموعة تخزين ZFS الإصدار 28.

تتعامل خطة 9 من Bell Labs مع كل شيء كملف وتصل إلى جميع الكائنات كما لو كان ملفًا (أي أنه لا يوجد ioctl أو mmap ): يتم الوصول إلى الشبكات والرسومات وتصحيح الأخطاء والمصادقة والقدرات والتشفير والخدمات الأخرى عبر عمليات الإدخال/الإخراج على أوصاف الملفات . يزيل بروتوكول 9P الفرق بين الملفات المحلية والبعيدة. يتم تنظيم أنظمة الملفات في خطة 9 بمساعدة مساحات أسماء خاصة لكل عملية، مما يسمح لكل عملية بالحصول على عرض مختلف للعديد من أنظمة الملفات التي توفر الموارد في نظام موزع.

يتشارك نظام التشغيل Inferno هذه المفاهيم مع Plan 9.

يستخدم Windows أنظمة الملفات FAT و NTFS و exFAT و Live File System و ReFS (النظام الأخير مدعوم ويمكن استخدامه فقط في Windows Server 2012 و Windows Server 2016 و Windows 8 و Windows 8.1 و Windows 10 ؛ ولا يمكن لـ Windows التمهيد منه).

يستخدم Windows تجريد حرف محرك الأقراص على مستوى المستخدم للتمييز بين قرص أو قسم من آخر. على سبيل المثال، يمثل المسار C:\WINDOWS دليل WINDOWS على القسم الذي يمثله الحرف C. يُستخدم محرك الأقراص C: بشكل شائع لقسم محرك الأقراص الصلبة الأساسي ، والذي يتم تثبيت Windows عليه عادةً والذي يتم تشغيله منه. وقد أصبح هذا "التقليد" راسخًا للغاية لدرجة أن الأخطاء موجودة في العديد من التطبيقات التي تفترض أن محرك الأقراص الذي تم تثبيت نظام التشغيل عليه هو C. يمكن إرجاع استخدام أحرف محركات الأقراص، وتقليد استخدام "C" كحرف محرك أقراص لقسم محرك الأقراص الصلبة الأساسي، إلى MS-DOS ، حيث تم حجز الحرفين A وB لما يصل إلى محركي أقراص مرنة. وقد نشأ هذا بدوره من CP/M في سبعينيات القرن العشرين، وفي النهاية من CP/CMS من IBM في عام 1967.

تدعم عائلة أنظمة الملفات FAT جميع أنظمة التشغيل لأجهزة الكمبيوتر الشخصية تقريبًا، بما في ذلك جميع إصدارات Windows و MS-DOS / PC DOS و OS/2 و DR-DOS . (يُعد PC DOS إصدار OEM من MS-DOS، وكان MS-DOS يعتمد في الأصل على نظام التشغيل 86-DOS من SCP . وكان DR-DOS يعتمد على نظام التشغيل Concurrent DOS من Digital Research ، وهو خليفة لنظام التشغيل CP/M-86 ). وبالتالي، فإن أنظمة الملفات FAT مناسبة تمامًا كتنسيق تبادل عالمي بين أجهزة الكمبيوتر والأجهزة من أي نوع وعمر تقريبًا.

يعود نظام الملفات FAT بجذوره إلى نظام الملفات FAT ذي الثماني بتات (غير المتوافق) في لغة BASIC Standalone Disk ومشروع MDOS/MIDAS قصير العمر . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

على مر السنين، تم توسيع نظام الملفات من FAT12 إلى FAT16 و FAT32 . تمت إضافة ميزات مختلفة إلى نظام الملفات بما في ذلك الدلائل الفرعية ودعم صفحة التعليمات البرمجية والسمات الممتدة وأسماء الملفات الطويلة . قامت جهات خارجية مثل Digital Research بدمج الدعم الاختياري لتتبع الحذف وأنظمة الأمان متعددة المستخدمين القائمة على المجلد/الدليل/الملف لدعم كلمات مرور الملفات والدليل والأذونات مثل حقوق الوصول للقراءة/الكتابة/التنفيذ/الحذف. معظم هذه الامتدادات غير مدعومة بواسطة Windows.

كان لنظامي الملفات FAT12 وFAT16 حد لعدد الإدخالات في الدليل الجذر لنظام الملفات وكان لديهما قيود على الحد الأقصى لحجم الأقراص أو الأقسام المنسقة بنظام FAT .

يعالج FAT32 القيود الموجودة في FAT12 وFAT16، باستثناء حد حجم الملف الذي يقارب 4 جيجابايت، لكنه يظل محدودًا مقارنة بنظام NTFS.

تحتوي أنظمة الملفات FAT12 وFAT16 وFAT32 أيضًا على حد أقصى يبلغ ثمانية أحرف لاسم الملف وثلاثة أحرف للامتداد (مثل .exe ). يُشار إلى هذا عادةً باسم حد اسم الملف 8.3 . يسمح VFAT ، وهو امتداد اختياري لأنظمة الملفات FAT12 وFAT16 وFAT32، والذي تم تقديمه في Windows 95 و Windows NT 3.5 ، بتخزين أسماء الملفات الطويلة ( LFN ) في نظام الملفات FAT بطريقة متوافقة مع الإصدارات السابقة.

يسمح نظام NTFS ، الذي تم تقديمه مع نظام التشغيل Windows NT في عام 1993، بالتحكم في الأذونات استنادًا إلى ACL . تتضمن الميزات الأخرى التي يدعمها نظام NTFS أيضًا الروابط الثابتة، وتدفقات الملفات المتعددة، وفهرسة السمات، وتتبع الحصص، والملفات المتفرقة، والتشفير، والضغط، ونقاط إعادة التحليل (الدلائل التي تعمل كنقط تحميل لأنظمة ملفات أخرى، والروابط الرمزية، والتقاطعات، وروابط التخزين عن بُعد).

يتمتع نظام exFAT بمزايا معينة مقارنة بنظام NTFS فيما يتعلق بالنفقات العامة لنظام الملفات . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

لا يتوافق نظام exFAT مع أنظمة الملفات FAT مثل FAT12 أو FAT16 أو FAT32. نظام الملفات مدعوم بأنظمة Windows الأحدث، مثل Windows XP وWindows Server 2003 وWindows Vista وWindows 2008 وWindows 7 وWindows 8 وWindows 8.1 وWindows 10 وWindows 11.

يُدعم نظام exFAT في نظام macOS بدءًا من الإصدار 10.6.5 (Snow Leopard). ^[32] والدعم في أنظمة التشغيل الأخرى ضئيل نظرًا لأن تنفيذ دعم نظام exFAT يتطلب ترخيصًا. يُعد نظام exFAT نظام الملفات الوحيد المدعوم بالكامل على كل من نظامي macOS وWindows والذي يمكنه الاحتفاظ بملفات أكبر من 4 جيجابايت. ^{[33] [34]}

قبل تقديم VSAM ، نفذت أنظمة OS/360 نظام ملفات هجين. تم تصميم النظام لدعم حزم الأقراص القابلة للإزالة بسهولة ، لذلك يتم تخزين المعلومات المتعلقة بجميع الملفات على قرص واحد ( المجلد في مصطلحات IBM) على هذا القرص في ملف نظام مسطح يسمى جدول محتويات المجلد (VTOC). يخزن VTOC جميع البيانات الوصفية للملف. في وقت لاحق تم فرض هيكل دليل هرمي مع تقديم كتالوج النظام ، والذي يمكنه فهرسة الملفات (مجموعات البيانات) بشكل اختياري على المجلدات المقيمة والقابلة للإزالة. يحتوي الكتالوج فقط على معلومات لربط مجموعة بيانات بمجلد معين. إذا طلب المستخدم الوصول إلى مجموعة بيانات على مجلد غير متصل بالإنترنت، وكان لديه امتيازات مناسبة، فسيحاول النظام تحميل المجلد المطلوب. لا يزال من الممكن الوصول إلى مجموعات البيانات المفهرسة وغير المفهرسة باستخدام المعلومات الموجودة في VTOC، متجاوزًا الكتالوج، إذا تم توفير معرف المجلد المطلوب لطلب OPEN. في وقت لاحق، تمت فهرسة VTOC لتسريع الوصول.

يستخدم مكون IBM Conversational Monitor System (CMS) من VM/370 نظام ملفات مسطح منفصل لكل قرص افتراضي ( قرص صغير ). بيانات الملف ومعلومات التحكم متناثرة ومختلطة. المرساة هي سجل يسمى دليل الملف الرئيسي (MFD)، يقع دائمًا في الكتلة الرابعة على القرص. في الأصل، استخدم CMS كتلًا ثابتة الطول بطول 800 بايت، لكن الإصدارات اللاحقة استخدمت كتلًا أكبر حجمًا تصل إلى 4 كيلو بايت. يتطلب الوصول إلى سجل البيانات مستويين من الالتباس ، حيث يشير إدخال دليل الملف (يسمى إدخال جدول حالة الملف (FST)) إلى كتل تحتوي على قائمة بعناوين السجلات الفردية.

تتكون البيانات الموجودة على AS/400 وخلفائه من كائنات النظام المرسومة في مساحة العنوان الافتراضية للنظام في مخزن أحادي المستوى . يتم تعريف العديد من أنواع الكائنات بما في ذلك الدلائل والملفات الموجودة في أنظمة الملفات الأخرى. تشكل كائنات الملفات، إلى جانب أنواع أخرى من الكائنات، الأساس لدعم AS/400 لقاعدة بيانات علائقية متكاملة .

• نظام ملفات بروسبيرو هو نظام ملفات يعتمد على نموذج النظام الافتراضي. ^[35] تم إنشاء النظام بواسطة ب. كليفورد نيومان من معهد علوم المعلومات في جامعة جنوب كاليفورنيا.
• نظام الملفات RSRE FLEX - مكتوب بلغة ALGOL 68
• يعد نظام الملفات الخاص بنظام محطة ميشيغان (MTS) مثيرًا للاهتمام لأنه: (أ) يوفر "ملفات أسطر" حيث يتم ربط أطوال السجلات وأرقام الأسطر كبيانات وصفية مع كل سجل في الملف، ويمكن إضافة الأسطر واستبدالها وتحديثها بنفس السجلات أو بطول مختلف وحذفها في أي مكان في الملف دون الحاجة إلى قراءة وإعادة كتابة الملف بالكامل؛ (ب) باستخدام مفاتيح البرنامج، يمكن مشاركة الملفات أو السماح بها للأوامر والبرامج بالإضافة إلى المستخدمين والمجموعات؛ و(ج) توجد آلية قفل ملفات شاملة تحمي كل من بيانات الملف وبياناته الوصفية. ^{[36] [37]}
• يستخدم TempleOS نظام الملفات RedSea، الذي صممه تيري أ. ديفيس. ^[38]

تحدد أنظمة الملفات سعة تخزين البيانات - والتي يتم تحديدها عمومًا بالحجم النموذجي لأجهزة التخزين في وقت تصميم نظام الملفات والمتوقع في المستقبل المنظور.

نظرًا لزيادة أحجام التخزين بمعدل أسي تقريبًا (انظر قانون مور )، فإن أجهزة التخزين الأحدث غالبًا ما تتجاوز حدود أنظمة الملفات الحالية في غضون بضع سنوات فقط بعد طرحها في السوق. وهذا يتطلب أنظمة ملفات جديدة ذات سعة متزايدة باستمرار.

مع زيادة السعة، تزداد الحاجة إلى القدرات وبالتالي التعقيد أيضًا. وعادةً ما يختلف تعقيد نظام الملفات بشكل متناسب مع سعة التخزين المتاحة. وبصرف النظر عن قضايا السعة، فإن أنظمة الملفات لأجهزة الكمبيوتر المنزلية في أوائل الثمانينيات بسعة تخزين تتراوح بين 50 كيلوبايت و512 كيلوبايت لن تكون خيارًا معقولًا لأنظمة التخزين الحديثة بسعة مئات الجيجابايت. وعلى نحو مماثل، لن تكون أنظمة الملفات الحديثة خيارًا معقولًا لهذه الأنظمة المبكرة، لأن تعقيد هياكل أنظمة الملفات الحديثة من شأنه أن يستهلك بسرعة السعة المحدودة لأنظمة التخزين المبكرة.

قد يكون من المفيد أو الضروري الاحتفاظ بالملفات في نظام ملفات مختلف عن النظام الحالي. وتشمل الأسباب الحاجة إلى زيادة متطلبات المساحة إلى ما هو أبعد من حدود نظام الملفات الحالي. وقد تكون هناك حاجة إلى زيادة عمق المسار إلى ما هو أبعد من قيود نظام الملفات. وقد تكون هناك اعتبارات تتعلق بالأداء أو الموثوقية. ومن الأسباب الأخرى توفير إمكانية الوصول إلى نظام تشغيل آخر لا يدعم نظام الملفات الحالي.

في بعض الحالات، يمكن إجراء التحويل في المكان، على الرغم من أن ترحيل نظام الملفات أكثر تحفظًا، لأنه يتضمن إنشاء نسخة من البيانات ويوصى به. ^[39] في نظام التشغيل Windows، يمكن تحويل أنظمة الملفات FAT وFAT32 إلى NTFS عبر أداة convert.exe، ولكن ليس العكس. ^[39] في نظام Linux، يمكن تحويل ext2 إلى ext3 (وتحويله مرة أخرى)، ويمكن تحويل ext3 إلى ext4 (ولكن ليس مرة أخرى)، ^[40] ويمكن تحويل كل من ext3 وext4 إلى btrfs ، وتحويله مرة أخرى حتى يتم حذف معلومات التراجع. ^[41] هذه التحويلات ممكنة بسبب استخدام نفس التنسيق لبيانات الملف نفسها، ونقل البيانات الوصفية إلى مساحة فارغة، في بعض الحالات باستخدام دعم الملفات المتفرقة . ^[41]

إن عملية النقل لها عيب يتمثل في أنها تتطلب مساحة إضافية على الرغم من أنها قد تكون أسرع. وأفضل حالة هي وجود مساحة غير مستخدمة على الوسائط التي ستحتوي على نظام الملفات النهائي.

على سبيل المثال، لترحيل نظام ملفات FAT32 إلى نظام ملفات ext2، يتم إنشاء نظام ملفات ext2 جديد. ثم يتم نسخ البيانات من نظام الملفات FAT32 إلى نظام الملفات ext2، ويتم حذف نظام الملفات القديم.

هناك بديل آخر، عندما لا تتوفر مساحة كافية للاحتفاظ بنظام الملفات الأصلي حتى يتم إنشاء النظام الجديد، وهو استخدام منطقة عمل (مثل الوسائط القابلة للإزالة). يستغرق هذا وقتًا أطول ولكنه يوفر ميزة إنشاء نسخة احتياطية.

في أنظمة الملفات الهرمية ، يتم الوصول إلى الملفات من خلال مسار عبارة عن قائمة متفرعة من الدلائل التي تحتوي على الملف. وتختلف أنظمة الملفات المختلفة في حدود عمق المسار. كما أن أنظمة الملفات لها حد لطول اسم الملف الفردي.

قد يؤدي نسخ الملفات ذات الأسماء الطويلة أو الموجودة في مسارات ذات عمق كبير من نظام ملفات إلى آخر إلى نتائج غير مرغوب فيها. ويعتمد هذا على كيفية تعامل الأداة المساعدة التي تقوم بالنسخ مع التناقض.

• "مواصفات نظام الملفات - الروابط والأوراق البيضاء". مؤرشف من الأصل في 2015-11-03.{{cite web}}:CS1 maint: عنوان URL غير مناسب ( الرابط )
• مشاريع أنظمة الملفات المثيرة للاهتمام