Файл - это именованная часть данных на диске. Для работы с файлами на диске должна быть создана соответствующая структура. Файловая система - это порядок организации, хранения и именования данных. Сейчас существует множество файловых систем, но приложения не обязаны знать, как работать с каждой из них. Для приложений существует свой уровень абстракции - виртуальная файловая система, с помощью которой приложения пишут и читают с диска (справедливо только для Linux).
Минимальная единица, с которой работает файловая система - это блок (в ОС Linux) или кластер (в ОС Windows). Блок или кластер состоит из нескольких секторов и мы не можем занять в файловой системе место меньше, чем один блок или кластер.
Все файловые системы можно разделить на 2 группы - журналируемые и нежурналируемые, в зависимости от того, будет ли как-то контролироваться факт записи на диск или нет. Для записи на диск нужно выполнить следующие действия:

• зарезервировать место в файловой системе;
• записать данные на диск;
• записать информацию о местонахождении данных;
• создать имя файла.

Примером таких систем может быть ext2 и fat. Если в процессе записи на диск действие будет остановлено (например, отключится электричество), то в ФС возникнут ошибки, будут повреждены файлы и директории. У таких ФС есть одно преимущество - это скорость. Поэтому сейчас они используются в основном в качестве разделов для временных файлов. Кроме того, они используются на флеш-накопителях, т.к. меньше используют операции перезаписи из-за отсутствия журнала.

Журналируемые файловые системы работают по транзакционному принципу. В структуре раздела есть журнал, в котором записываются действия перед тем, как будут произведены. И после их выполнения журнал очищается. Транзакция — это набор действий, выполняемых как одно целое, то есть оно или полностью завершено, или нет. Если транзакция будет прервана, то в соответствии с записью в журнале эти изменения откатятся, и транзакция будет считаться невыполненной. Такой подход делает работу удобнее и надежнее. Чтобы в нежурналируемой системе обнаружить незавершенные действия, требуется проверить целиком весь диск, всю файловую систему. Журналируемые ФС работают медленнее, чем если бы они были отформатированы в аналогичные нежурналируемые. Примером таких ФС могут быть - ext4, NTFS.

NTFS - new technology file system, основная файловая система ОС Windows.
Основные особенности:

• повышенная надежность - NTFS использует файл журнала и сведения о контрольных точках для восстановления согласованности файловой системы при перезагрузке компьютера после сбоя системы;
• повышенная безопасность - безопасность на основе списка управления доступом (ACL) для файлов и папок, а также поддержка шифрования диска BitLocker;
• поддержка больших томов - NTFS может поддерживать тома размером до 8 ПБ в версии Windows Server 2019 и выше и Windows 10;
• максимальная длина имени файла и пути к файлу - поддержка длинных имен файлов с обратной совместимостью, поддержка длины пути свыше 260 симоволов;
• динамическое выделение емкости - применение дисковых квот для отслеживания и контроля использования дискового пространства в томах NTFS для отдельных пользователей, сжатие файловой системы, увеличение размера тома NTFS возможно путем добавления нераспределенного пространства с того же или с другого диска.

В ОС Linux есть единая иерархия директорий, которая не зависит от физических дисков. Все файлы и каталоги находятся в корне (он же root, он же /).

Рассмотрим некоторые из этих директорий:

• /bin - содержит непосредственно исполняемые файлы многих базовых команд оболочки. В основном программы представлены в двоичном формате;
• /dev - содержит файлы устройств, есть некоторые особенности:
  • /dev/null - эту команду можно отправить, чтоб уничтожить содержимое файла
  • /dev/zero - содержит бесконечную последовательность нулей;
  • /dev/random - содержит бесконечную последовательность случайных значений;
• /etc - содержит файлы конфигураций;
• /usr - содержит пользовательские двоичные файлы и данные программы
  • /usr/bin - основные пользовательские команды;
  • /usr/sbin - дополнительные команды для администратора;
  • /usr/lib - системные библиотеки;
  • /usr/share - документация
• /home - директория для домашних каталогов пользователей;
• /lib - библиотеки
• /sbin - системный двоичные файлы. Эти файлы запускаются только от имени пользователя root
• /tmp - временные файлы, содержимое этой директории удаляется после перезагрузки;
• /var - файлы переменных данных. Здесь хранятся логи.
• /boot - загрузочные файлы

Физические диски при этом могут быть примонтированы к любой директории (с помощью команды mount). Точка монтирования - это логическая связь между физическим диском и директорией в файловой структуре Linux.
Рассмотрим ситуацию, когда вся система (/) находится на одном физическом диске, но место на этом диске стало заканчиваться. В ОС Linux возможно просто добавить новый диск и примонтировать его к какой-либо директории. Все пути останутся прежними.

LVM - управление логическими томами в Linux. Необходим для того, чтобы можно было объединить несколько различных аппаратных дисков в один и далее разбить их так, как требуется. LVM позволяет этого делать «на лету», то есть без отмонтирования текущего диска и, соответственно, без остановки приложения.
Возможности LVM:

1. замена диска без простоя системы;
2. перераспределение информации по физическим носителям;
3. увеличение раздела за счет выделения нового пространства на физическом носители или добавления нового.

Некоторые понятия LVM:

• Физический том (physical volume, pv) - обычно это диск /dev/sda, /dev/sdb или же раздел на диске /dev/sda1
• Группа томов (volume group, vg) - в эти группы объединяются физические тома и являются единым пространством, которое можно нарезать на логические диски.
• Логические тома (logical volume, lv) - логический раздел в группе томов. Емкость такого раздела может быть больше, что емкость отдельного физического тома, что позволяет увеличить гибкость работы с разделами.

SSH - secure shell (безопасная оболочка). Это сетевой протокол прикладного уровня , с помощью которого можно удаленно управлять операционными системами, а также передавать файлы. Безопасность осуществляется за счет шифрования трафика. По умолчанию этот протокол использует 22 порт. Для работы с ssh необходима серверная и клиентская часть программного обеспечения. Мы будем использовать в качестве серверной части - OpenSSH (ОС Linux) и в качестве клиентской - Windows Terminal (ОС Windows).
Аутентификация возможна по паролю или же по ключу. При использовании ключей необходимо сгенерировать пару ключей - открытый (public) и закрытый (private). Закрытый ключ хранится на машине, с которой происходит подключение, на удаленной машине - открытый ключ.

Пара из открытого и закрытого ключей аналогична запиранию двери. Замок общедоступен, любой человек с подходящим ключом может открыть дверь. Ключ является закрытым и предоставляется только доверенным людям, так как его можно использовать для открытия двери. При подключении к виртуальной машине Linux она проверяет SSH-клиент, чтобы убедиться, что у него есть правильный закрытый ключ. Если у клиента есть закрытый ключ, он получает доступ к виртуальной машине.
Сгенерировать пару ключей можно с помощью Windows Terminal командой ssh-keygen, после чего открытый ключ необходимо будет передать на удаленную машину.
Для подключения по паролю вам необходимо знать следующее - адрес удаленной машины, имя и пароль пользователя.