NTFS文件系統

一、NTFS文件系統的簡介

NTFS，全稱New Technology File System，是Windows NT操作系統所採用的默認文件系統，也是Windows 2000，XP，2003 Server，Vista，Windows 7等操作系統所使用的文件系統。NTFS文件系統融合了 對FAT16和FAT32文件系統特性的改良，同時加入了磁盤空間管理、文件訪問權限、文件加密、磁盤配額等新的特性。

NTFS文件系統是一個日誌式文件系統，也就是說，每一次對文件系統結構進行操作，都會被寫入日誌文件當中。這意味着，即使有意外情況，NTFS文件系統也能保證文件系統完整性。

二、NTFS的文件結構

NTFS文件系統的最高層次結構是分區（Partition），每個分區都由一個引導扇區（Boot Sector）來引導。分區內部的最高層次結構是主文件表（Master File Table，MFT）。MFT記載了分區內所有文件和目錄的元數據信息，包含了文件名、狀態、擁有者及文件數據所在位置等信息。

當MFT所佔用的空間不足以記錄分區內所有文件信息時，便會創建新的文件記錄區域，這些記錄區域稱為非常規文件名（Alternate Data Stream，ADS）。當然，由於NTFS存儲引擎的優化，很少有文件需要使用非常規文件名來存儲額外的數據信息。

三、NTFS的磁盤分配方式

NTFS採用了更為高效的磁盤空間分配方式，即使用了簇，簇是一個連續的磁盤塊。NTFS可以調整每個簇的大小，但是這個大小必須是硬盤本身簇大小的倍數。這樣可以盡量減少空間的浪費，優化磁盤空間使用率。

NTFS文件系統為文件分配簇時採用了best-fit的算法，磁盤空間分配的優化，使得NTFS可以更好地利用磁盤空間。

四、NTFS的文件加密

NTFS支持文件加密功能，這可用於保護敏感文件的安全性，保障文件的私密性。可以通過將文件或文件夾的屬性設置為“加密”來啟用文件加密功能。加密後的文件和文件夾只能被您訪問，別人無法訪問、複製或移動。同時，NTFS還支持數字證書，您可以為文件或者文件夾簽名，證明文件的可信性。

    //在C#中實現文件加密和解密的示例代碼
    private void EncryptFile(string inputFile, string outputFile)
    {
        using (FileStream fsInput = new FileStream(inputFile, FileMode.Open))
        using (FileStream fsEncrypted = new FileStream(outputFile, FileMode.Create))
        {
            byte[] key = new byte[] {/*加密的秘鑰數據*/};
            byte[] iv = new byte[] {/*加密的向量數據*/};

            using (RijndaelManaged rijAlg = new RijndaelManaged())
            {
                rijAlg.Key = key;
                rijAlg.IV = iv;

                using (CryptoStream csEncrypt = new CryptoStream(fsEncrypted, rijAlg.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
                {
                    byte[] buffer = new byte[2048];
                    int bytesRead;

                    while ((bytesRead = fsInput.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
                    {
                        csEncrypt.Write(buffer, 0, bytesRead);
                    }
                }
            }
        }
    }

    private void DecryptFile(string inputFile, string outputFile)
    {
        using (FileStream fsEncrypted = new FileStream(inputFile, FileMode.Open))
        using (FileStream fsDecrypted = new FileStream(outputFile, FileMode.Create))
        {
            byte[] key = new byte[] {/*加密的秘鑰數據*/};
            byte[] iv = new byte[] {/*加密的向量數據*/};

            using (RijndaelManaged rijAlg = new RijndaelManaged())
            {
                rijAlg.Key = key;
                rijAlg.IV = iv;

                using (CryptoStream csDecrypt = new CryptoStream(fsDecrypted, rijAlg.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write))
                {
                    byte[] buffer = new byte[2048];
                    int bytesRead;

                    while ((bytesRead = fsEncrypted.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
                    {
                        csDecrypt.Write(buffer, 0, bytesRead);
                    }
                }
            }
        }
    }

五、NTFS的磁盤配額

NTFS文件系統支持磁盤配額功能，可以限制每個用戶或組對指定驅動器的可用空間。如果用戶已經超過配額限制，他們就不能往該驅動器寫入文件。同時，NTFS還支持磁盤配額警告，可以提醒用戶保存容量，這種警告可以在硬盤容量達到發出警報的容量時自動觸發。

    //在Windows系統中通過PowerShell設置磁盤配額警告的示例代碼
    $quota = Get-FsrmQuota -Path "C:\" -Source Template
    $quota.WarningThreshold = 80
    $quota.EnableSmbSetting = $true
    $quota | Set-FsrmQuota