NTFS文件格式
引用:http://www.ds0101.net/Article/ShowInfo.asp?ID=38&Page=1
一、NTFS系统结构
NTFS是Windows NT引入的新型文件系统，如果您是一位熟悉FAT磁盘格式的专业人士，您可能会觉得NTFS系统的思想蹩脚而晦涩，如果您对FAT格式一无所知，那么恭喜您，您会更快的了解这种更有效率的磁盘格式。
NTFS的结构复杂，内容繁多，笔者仅对NTFS卷上的底层结构做分析，并提供卷上数据删除的特征状态供大家参考。
现在，我们首先来建立了解NTFS需要的基本概念。
1.0基本结构及基本概念
在NTFS中，文件以簇的形式分配。最小的单位为扇区，N个扇区为一簇。其中，N的值可以通过BPB（引导扇区）读出（以下会详细介绍）。
1.0.1卷与簇
表1 卷与簇的关系
卷大小（分区大小） 每簇的扇区 缺省的簇大小
小于等于512MB 1 512字节
513MB~1024MB(1GB) 2 1024字节(1KB)
1025MB~2048MB(2GB) 4 2048字节(2KB)
大于等于2049MB 8 4KB
从上面可以看出，也就是说不管驱动器多大NTFS簇的大小不会超过4KB。
1.0.2 NTFS的基本数据结构
NTFS的数据大体上可分为4个部分
（1） Partition boot sector（引导扇区，又称BPB），此部分为所有磁盘格式都共有，占用一个扇区，但是具体的内容当然各不相同（见表3）。
（2） Master File Table（主文件列表，MFT），它是对卷上所有文件的记录，每一个文件对应一个记录项，理论上占用该卷12％的空间。
（3） System files（系统文件），NTFS系统一共有16个系统文件，和8个保留文件。
（4） File area（数据区），留给用户的空间。
表2 NTFS的磁盘分配情况
Partition boot sector Master File Table System files File area
引导扇区 主文件列表 系统文件 用户文件区（数据区）
1.0.3 NTFS中关于目录的说明
NTFS中目录也是以文件的形式存在的。因此，每一个目录也可以看作一个文件。如果您熟悉FAT，那么此时您可能会觉得很别扭，因为在FAT中，文件是以目录－文件的树型结构联系起来的。但是，您必须相信的是，NTFS将会提供比搜索树更快的读写方式。
1.1 引导扇区
表3 NTFS引导扇区说明
字节偏移 长度（字节） 常用值 意义
0X00 3 0XEB5290 JMP指令
0X03 4 NTFS 文件系统 ID
0X0B 2 0X0002 每扇区字节数
0X0D 1 0X08 每簇扇区数
0X0E 2 0X0000 保留扇区
0X10 3 0X000000 总为0
0X13 2 0X0000 NTFS未使用，为0
0X15 1 0XF8 介质描述
0X16 1 0X0000 总为0
0X18 2 0X3F00 每磁道扇区数
0X1A 2 0XFF00 磁头数
0X1C 4 0X3F000000 隐含扇区
0X20 4 0X00000000 NTFS未使用，为0
0X24 4 0X80008000 NTFS未使用，为0
0X28 8 0X4AF57F0000000000 扇区总数
0X30 8 0X0400000000000000 $MFT的逻辑簇号
0X38 8 0X54FF070000000000 $MFTMirr的逻辑簇号
0X40 4 0XF6000000 每MFT记录簇数
0X44 4 0X0100000 每索引簇数
0X48 8 0X14A51B74C91B741C 卷标
0X50 4 0X00000000 校验和
0X54 430 略 引导代码
0X1FE 2 0X55AA 签名
1.2 MFT（主文件表）
MFT是一个对应的数据库，由一系列的文件记录组成。卷中每一个文件都有一个文件记录（对于大型文件还可能有多个记录与之相对应）。主文件表本身也有它自己的文件记录。如果您还不胜了解，那么我们来打个比喻。假设一个班有30个人，老师那里有一本花名册，记录了每个人的名字，年龄，每天出勤的情况和科目成绩等等。把每个人看做每一个文件，那么那本花名册就是这里的MFT。
当然，事实往往是复杂而多变的，MFT中包含文件的哪些信息？这些信息又是如何关联的？这些问题，我们会一个个解决。现在首先对MFT做几点必要的说明：
（1）实际上，MFT自身也是一个文件，因此，主文件列表的第一个记录就是它自身。所以，刚才的例子其实不太贴切，因为事实上，花名册也是人，那么好吧，我们假设这本花名册在老师的脑子里。这样，您可以知道，既然老师也是人，那么其实老师也是一个文件。
（2）MFT的每个记录都有一个编号，这里我们称它为ID号。这个ID从0开始。我们知道MFT自身是NTFS系统的第一个文件，所以文件$MFT的ID号为0。
（3）$MFT和其他23个文件一起（共24个），组成所谓的“Metafiles”（元文件，也是之前提到的System files，系统文件）。这24个文件中，前16（ID为0-15）个文件是固定的，剩下的8个文件为保留文件。我们可以假设，这16个系统文件为此班的任课老师，因为虽然他们也是人，但是属性跟普通的同学不一样，他们管理着整个卷的活动方式，正如老师们管理着整个班级一样。
（4）用户的文件（也包括目录）的MFT中的ID号从24开始排。
（5）用户每添加一个文件ID号加1，当某文件被删除时，与之对应的MFT记录将被空出来，如果此时再次添加文件，系统会优先填充ID小的空位。正如，大家上课的时候都会抢前排的位子坐，但是坐定之后就不能换位子了。
（6）无论簇的大小，文件记录大小都是1K，老师脑中的花名册对每个人都是公平的。
（7）理论上$MFT在卷中的分配空间（占12％）。
（8）逻辑上，$MFT在卷中会占用一块连续的空间，但实际情况$MFT可能会被分散在磁盘的几个不同的区域。甚至，可能在元文件的部分就被拆分开。据笔者分析，这些情况的发生可能由于卷上的文件不断增加，最先开辟的$MFT文件已经用完，系统会再次开辟空间存放文件记录。另一种情况是，卷是由FAT或者其他格式转化而来，当卷空间不足的时候，也可能将MFT分散存储。
1.2.1 MFT中的元文件（固定）
以下是元文件的列表。其中ID为0-15的文件为系统文件，用户文件从第24个MFT记录开始排。
表4 NTFS元文件
序号（ID） 元文件 功能
0 $MFT 主文件列表本身
1 $MFTMirr 主文件表的部分镜像
2 $LogFile 日志文件
3 $ Volume 卷文件
4 $AttrDef 属性定义列表
5 $Root 根目录
6 $Bitmap 位图文件
7 $Boot 引导文件
8 $BadClus 坏簇文件
9 $Secure 安全文件
10 $UpCase 大写文件
11-15 $Extend 扩展文件（一共5个文件）
16-23 保留