NTFS文件系统

一、NTFS文件系统的简介

NTFS，全称New Technology File System，是Windows NT操作系统所采用的默认文件系统，也是Windows 2000，XP，2003 Server，Vista，Windows 7等操作系统所使用的文件系统。NTFS文件系统融合了 对FAT16和FAT32文件系统特性的改良，同时加入了磁盘空间管理、文件访问权限、文件加密、磁盘配额等新的特性。

NTFS文件系统是一个日志式文件系统，也就是说，每一次对文件系统结构进行操作，都会被写入日志文件当中。这意味着，即使有意外情况，NTFS文件系统也能保证文件系统完整性。

二、NTFS的文件结构

NTFS文件系统的最高层次结构是分区（Partition），每个分区都由一个引导扇区（Boot Sector）来引导。分区内部的最高层次结构是主文件表（Master File Table，MFT）。MFT记载了分区内所有文件和目录的元数据信息，包含了文件名、状态、拥有者及文件数据所在位置等信息。

当MFT所占用的空间不足以记录分区内所有文件信息时，便会创建新的文件记录区域，这些记录区域称为非常规文件名（Alternate Data Stream，ADS）。当然，由于NTFS存储引擎的优化，很少有文件需要使用非常规文件名来存储额外的数据信息。

三、NTFS的磁盘分配方式

NTFS采用了更为高效的磁盘空间分配方式，即使用了簇，簇是一个连续的磁盘块。NTFS可以调整每个簇的大小，但是这个大小必须是硬盘本身簇大小的倍数。这样可以尽量减少空间的浪费，优化磁盘空间使用率。

NTFS文件系统为文件分配簇时采用了best-fit的算法，磁盘空间分配的优化，使得NTFS可以更好地利用磁盘空间。

四、NTFS的文件加密

NTFS支持文件加密功能，这可用于保护敏感文件的安全性，保障文件的私密性。可以通过将文件或文件夹的属性设置为“加密”来启用文件加密功能。加密后的文件和文件夹只能被您访问，别人无法访问、复制或移动。同时，NTFS还支持数字证书，您可以为文件或者文件夹签名，证明文件的可信性。

    //在C#中实现文件加密和解密的示例代码
    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[] {/*加密的秘钥数据*/};
            byte[] iv = new byte[] {/*加密的向量数据*/};

            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[] {/*加密的秘钥数据*/};
            byte[] iv = new byte[] {/*加密的向量数据*/};

            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的磁盘配额

NTFS文件系统支持磁盘配额功能，可以限制每个用户或组对指定驱动器的可用空间。如果用户已经超过配额限制，他们就不能往该驱动器写入文件。同时，NTFS还支持磁盘配额警告，可以提醒用户保存容量，这种警告可以在硬盘容量达到发出警报的容量时自动触发。

    //在Windows系统中通过PowerShell设置磁盘配额警告的示例代码
    $quota = Get-FsrmQuota -Path "C:\" -Source Template
    $quota.WarningThreshold = 80
    $quota.EnableSmbSetting = $true
    $quota | Set-FsrmQuota