Файлова система ntfs і fat32. Що треба робити, якщо пропали дані

NTFS, FAT або exFAT це абсолютно різні файлові системи, які можуть використовуватися для зберігання даних на різних носіях. Обидві створені в компанії Microsoft і в основному використовуються для Windows, але підтримка в ядрі Linux для них теж є.

Найчастіше NTFS використовується для установки операційної системи Windows або розділів Windows для файлів, в той час як FAT часто застосовується на флешках або інших зовнішніх накопичувачах. Також FAT може часто використовуватися в якості основної файлової системи для Android. У цій статті ми розглянемо відмінності FAT і NTFS, детально розберемо чим вони відрізняються і навіщо потрібні.

файлова система встановлює основні правила того як будуть організовані дані під час запису на носій, незалежно від того, що це - жорсткий диск або флеш накопичувач. Файлова система описує яким чином будуть організовані папки.

Певна частина даних під назвою файл розміщується в потрібної області накопичувача. Файлова система виконує всі необхідні обчислення, а також визначає мінімальний неподільний розмір блоку даних, максимальний розмір файлу, стежить за фрагментацією. Існує безліч різних типів файлових систем, це, наприклад, файлові системи для установки ОС, для зовнішніх носіїв, для оптичних дисків, Розподілені файлові системи. Але в цій статті ми тільки виконаємо порівняння fat і ntfs.

Що таке файлова система FAT?

Файлові системи fat32 і ntfs дуже сильно відрізняються. FAT розшифровується як File Allocation Table. Це дуже давня файлова система в історії обчислювальних систем. Її історія почалася в 1977 році. Тоді була розроблена 8 бітна файлова система, яка використовувалася в NCR 7200 на основі Intel 8080. Це був термінал введення, який працював з гнучкимидисками. Файлова система була написана співробітником Microsoft, Марком Макдональдом після обговорення її концепції з Білом Гейтсом.

Потім файлова система FAT почала використовуватися в операційній системі MDOS для платформи Z80. Через кілька років були випущені нові версії, такі як FAT12, FAT16 і FAT32.

FAT32 збільшила максимальний розмір тому до 16 Тб, в порівнянні з FAT16. Також було збільшено розмір файлу до 4 Гб. File Allocation Table 32 біт вийшла в серпні 1995 року для Windows 95. Але ця файлова система все ще не може використовуватися для установки важких додатків або зберігання великих файлів. Тому Microsoft розробила нову файлову систему - NTFS, яка позбавлена \u200b\u200bтаких недоліків.

FAT32 - це відмінна файлова система для зовнішніх носіїв, якщо вам потрібно передавати файли розміром не більше ніж 4 Гб. Вона підтримується безліччю різних пристроїв, Таких як фотоапарати, камери, музичні плеєри. Всі версії Windows і дистрибутиви Linux повністю підтримують FAT32. Навіть Apple MacOS її підтримує.

Що таке файлова система NTFS?

Для своїх нових систем Microsoft розробила нову файлову систему - New Technology File System або NTFS. Вона з'явилася в 1993 році, в Windows NT 3.1. NTFS зняла багато обмеження на розміри файлів і диска. Її розробка почалася ще в далекому 1980 році, в результаті об'єднання Microsoft і IBM для створення нової файлової системи з поліпшеною продуктивністю.

Але співпраця компаній тривало недовго, і IBM випустила HPFS, яка використовувалася в OS / 2, а в Microsoft створили NTFS 1.0. Максимальний розмір одного файлу в NTFS може досягати 16 екзабайт, а це значить, що в ній помістяться навіть найбільші файли.

NTFS 3.1 була випущена для Windows XP і отримала безліч цікавих покращень, таких як підтримку зменшення розміру розділів, автоматичне відновлення і символічні посилання, а максимальний розмір диска з файлової системою збільшений до 256 ТБ. Це незважаючи на максимальний розмір файлу в 16 Еб.

з інших цікавих функцій, Які були додані пізніше можна відзначити відкладений запис на диск, підтримка дефрагментації, настройка дискових квот, відстеження посилань і шифрування на рівні файлів. При цьому, NTFS зберігає сумісність з колишніми версіями.

Зараз це журнальована файлова система, всі дії з файлами заносяться в спеціальний журнал, за допомогою якого файлова система може бути дуже швидко відновлена \u200b\u200bпри пошкодженнях. NTFS підтримується в Windows XP і пізніших версіях. Якщо порівнювати fat або ntfs, то остання в Linux підтримується в повному обсязі, можливий запис і відновлення при пошкодженнях, а в MacOS підтримується тільки читання.

Що таке файлова система exFAT?

Файлова система exFAT - це ще один проект Microsoft щодо поліпшення старої файлової системи. Її можна пошматувати там, де не підходить FAT32. Вона набагато легше за NTFS, але підтримує файли розміром більше 4 Гб, і теж часто застосовується на флешках і накопичувачах. При її розробці Microsoft використовувала свою технологію пошуку імен файлів по хешу, що дуже сильно покращує продуктивність.

Більшість країн визнають патентне право США, тому будь-яка реалізація exFAT неможлива в будь-яких системах із закритим або відкритим вихідним кодом. Але Microsoft хоче щоб ця файлова система вільно поширювалася і використовувалася. Тому була розроблена версія exFAT на основі FUSE під назвою fuse-exfat. вона дає повний доступ на читання і запис. Також була створена реалізація на рівні ядра Linux в Samsung, яка зараз теж є у відкритому доступі.

Ця файлова система теж має максимальне обмеження на розмір файлу 16 ЕБ, але вона набагато легше і не має ніяких додаткових можливостей. Якщо говорити про сумісність, то вона повністю підтримується в Windows, MacOS, Android і Linux.

Відмінності FAT і Ntfs

А тепер розглянемо основні відмінності FAT і NTFS у вигляді короткого резюме по кожній з файлових систем:

FAT32

• сумісність: Windows, Mac, Linux, ігрові консолі, практично всі пристрої, які мають USB порт;
• плюси: кроссплатформенность, легкість;
• мінуси: максимальний розмір файлу 4 ГБ і розділу 16 ГБ, що не журнальована;
• Використання: зовнішні носії.

NTFS

• сумісність: Windows, Linux, Xbox One, і тільки читання в Mac;
• плюси: журнальована, великі ліміти на розмір розділу і файлу, шифрування, автоматичне відновлення;
• мінуси: обмежена кроссплатформенность;
• Використання: для установки Windows.

exFAT

• сумісність: Windows XP і вище, MacOS X 10.6.5, Linux (fuse), Android;
• плюси: великий ліміт на розмір розділу і файлу, легка в порівнянні з NTFS;
• мінуси: Microsoft обмежує її використання ліцензійною угодою;
• Використання: для зовнішніх носіїв і зовнішніх жорстких дисків.

висновки

У цій статті ми виконали порівняння fat і ntfs. Це дуже різні файлові системи. Але зрозуміти яка файлова система краще fat або ntfs складно, з одного боку NTFS має набагато більше можливостей, але зате FAT легша і підтримується всюди, де це можливо. Для розділів даних в Linux, які повинні бути доступні в Windows краще використовувати FAT, а не NTFS, оскільки вона підтримується краще. А по-вашому що краще fat або ntfs для Linux?

Багато користувачів стикаються з нерозумінням основ роботи файлових систем Windows. Здавалося б, навіщо непотрібна теорія? Насправді саме знання глибокого функціонування різних файлових систем дозволяє вірно вибирати ту чи іншу файлову систему для того чи іншого носія інформації. Часом помилка у виборі може стати критичною пізніше при вирішенні задачі відновлення інформації або передчасного зносу носія.

Файлова система складається з системи управління файлами і сукупності файлів на певному виді носія (CD, DVD, FDD, HDD, Flash і т.д.). Система управління файлами забезпечує користувачам і додаткам можливість доступу до файлів, їх збереження і підтримку цілісності їх вмісту. Найбільш поширеним довготривалим носієм інформації в сучасних обчислювальних системах є жорсткий диск - «Вінчестер». Цей термін застосовується до будь-якого герметичному диску з аеродинамічній конструкцією зчитують магнітних головок.

Файлові системи сучасних операційних систем встановлюються в розділи жорсткого диска.

FAT 32. Простота і надійність.

Існують три файлові системи FAT: FAT12 (для гнучких дисків FDD), FAT16, FAT32. Вони розрізняються количеста біт (12, 16, 32) для вказівки номера кластера в системі управління файлами. У файлових системах FAT логічне дисковий простір будь-якого логічного диска ділиться на системну область і область даних. BR - завантажувальний запис Boot Record; RS - зарезервовані сектора; FAT1, FAT2 - таблиці 1 і 2 розміщення файлів; RDir (Root directory, ROOT) - кореневої каталог. Область даних розбивається на кластери, які являють собою 1 або кілька суміжних секторів. У таблиці FAT кластери, що належать одному файлу, зв'язуються по ланцюжку. Картою області даних є, по суті, Таблиця розміщення файлів (File Allocation Table - FAT) Кожен елемент таблиці FAT (12, 16 або 32 біт) відповідає одному кластеру диска і характеризує його стан: вільний, зайнятий або є збійних кластерів (bad clаster) . Для вказівки номера кластера в системі управління файлами FAT16 використовується 16-ти бітове слово, і можна адресувати 65536 кластерів.

Кластер - це мінімально адресується одиниця дискової пам'яті, що виділяється для файлу. Файл або каталог займає ціле число кластерів. Розбиття області даних на кластери замість використання секторів дозволяє: зменшити розмір таблиці FAT, зменшити фрагментацію файлів, скорочується довжина ланцюжків файлу, прискорюється доступ до файлу. Останній кластер може бути задіяний в повному обсязі, що призведе до помітної втрати дискового простору при великому розмірі кластера. На дискеті кластер займає 1 або 2 сектори. На жорсткому диску - 4, 8, 16, 32, 64 - сектору в одному кластері. Кожен елемент має наступну структуру: ім'я файлу, атрибут файлу, резервне поле, час створення, дата створення, дата останнього доступу, резерв, дата останньої модифікації, час останньої модифікації, номер початкового кластера Fat, розмір файлу.

В даному прикладі файл з ім'ям MyFile.txt розміщується, починаючи з 8-го кластера і займає 12 кластерів. Ланцюжок кластерів для даного випадку: 8,9, А, В, 15,16,17,19,1А, 1В, 1C, 1D. Кластер з номером 18 позначений кодом F7 як поганий. Він не може бути використаний для розміщення даних. Цей код виставляється утилітами форматування і перевірки дисків. Кластер 1D позначений кодом FF як кінцевий, що належить даного файлу. Вільні кластери позначені кодом 0. При виділенні нового кластера для запису в файл береться 1-ий вільний кластер. Оскільки файли на диску змінюються, видаляються, переміщаються, збільшуються і зменшуються, то дане правило розміщення призводить до фрагментації, тобто дані одного файлу розташовуються не в суміжних кластерах, а часом дуже віддалених один від одного. Утворюється складна ланцюжок. Це призводить до уповільнення роботи з файлами. Так як Fat використовується при доступі до диска дуже інтенсивно, вона завантажується в оперативну пам'ять. Система Fat32 набагато ефективніше витрачає дисковий простір, так як використовує кластери меншого розміру в порівнянні з попередніми версіями Fat. У порівнянні з Fat16 це дає економію 10-16%.

Елемент каталогу в поле атрибут може зберігати такі значення:

1) архівний (встановлюється при зміні файлу і знімається програмою виконує резервне копіювання файлів на інший носій);

2) директорія;

3) мітка тому;

4) системний;

5) прихований;

6) тільки для читання.

Довгі імена в FAT32 забезпечуються використанням декількох елементів записи каталогу: для одного файлу (один елемент - одна запис для імені 8.3, і 24 записи для найдовшого імені, яке може містити до 256 символів. Тому не рекомендується використовувати довгі імена.

Основний недолік FAT - повільна робота з файлами. При створенні файлу працює правило - виділяється перший вільний кластер. Це веде до фрагментації диска і складним ланцюжках файлів. Звідси випливає уповільнення роботи з файлами.

В принципі, файлова система FAT - це те, що потрібно сьогодні уникати. Тому життєво важливо вибрати відповідний, який дозволить вам уникнути це файлової системи.

NTFS: зручність і висока швидкість.

Одним з основних понять, які використовуються при роботі з NTFS, є поняття томи. Можливе створення отказоустойчивого томи, що займає кілька розділів, тобто використання RAID-технології. NTFS ділить все корисне дисковий простір томи на кластери - блоки даних, адресовані як одиниці даних. NTFS підтримує розміри кластерів від 512 байт до 64 Кбайт; 2 або 4 Кбайт диска відводяться під MFT-зону - простір, яке може займати, збільшуючись в розмірі, головний службовий метафайл MFT. Запис даних в цю область неможлива. MFT-зона порожня, щоб службовий файл (MFT) по можливості не фрагментований при своєму зростанні.

MFT (загальна таблиця файлів) - централізований каталог всіх інших файлів диска, в тому числі і себе самого. MFT поділений на записи фіксованого розміру в 1 Кбайт, кожна запис відповідає якому-небудь файлу. Перші 16 файлів носять службовий характер і недоступні операційній системі - вони називаються метафайлами, причому найперший метафайл - сам MFT. Ці перші 16 елементів MFT - єдина частина диска, що має строго фіксоване положення. Копія цих же 16 записів зберігається в середині томи для надійності, оскільки вони дуже важливі. Решта частини MFT-файлу можуть розташовуватися в довільних місцях диска - відновити його положення можна за допомогою його самого, «зачепившись» за саму основу - за перший елемент MFT. Кожен файл в NTFS представлений за допомогою потоків, у нього немає даних, а є «потоки». Один з потоків - дані файлу. Для одного файлу можна визначити кілька потоків даних.

Основні особливості NTFS:

Робота на дисках великого обсягу відбувається ефективно (набагато ефективніше, ніж в FAT);

Є кошти для обмеження доступу до файлів і каталогів;

Розділи NTFS забезпечують локальну безпеку як файлів, так і каталогів;

Запроваджено механізм транзакцій, при якому здійснюється журнал файлових операцій;

Істотне збільшення надійності;

Зняті багато обмежень на максимальну кількість дискових секторів і / або кластерів;

Файл в NTFS, на відміну від файлових систем FAT і HPFS, може містити будь-які символи, включаючи повний набір національних алфавітів, так як дані представлені в Unicode - 16-бітному поданні, яке дає 65535 різних символів. Максимальна довжина імені файлу в NTFS - 255 символів.

Система NTFS також має убудовані засоби стиску, які можна застосовувати до окремих файлів, цілим каталогам і навіть томам (і згодом скасовувати або призначати їх на свій розсуд). Каталог в NTFS являє собою спеціальний файл, який зберігає посилання на інші файли і каталоги.

NTFS забезпечує безпеку на рівні файлів; це означає, що права доступу до томів, каталогам і файлам можуть залежати від облікового запису користувача і тих груп, до яких він належить. Кожен раз, коли користувач звертається до об'єкта файлової системи, його права доступу перевіряються за списком дозволів даного об'єкта. Якщо користувач має достатній рівень прав, його запит задовольняється; в іншому випадку запит відхиляється. Ця модель безпеки застосовується як при локальній реєстрації користувачів на комп'ютерах з NT, так і при віддалених мережевих запитах.

Система NTFS також має певні засобами самовідновлення. NTFS підтримує різні механізми перевірки цілісності системи, включаючи ведення журналів транзакцій, що дозволяють відтворити файлові операції запису по спеціальному системному журналу.

Основний недолік файлової системи NTFS - службові дані займають багато місця (наприклад, кожен елемент каталогу займає 2 Кбайт) - для малих розділів службові дані можуть займати до 25% обсягу носія.

Таким чином, вибираючи тип файлової системи, ми вибираємо не якесь абстрактне дію, ми приймаємо комплекс рішень, які впливають на всю систему в цілому. Навіщо ж знати так докладно всю таємницю файлової системи? Це необхідно для її можливого відновлення, про що ми розповімо в одній з наступних статей \u003d)

Існує безліч способів зберігання інформації і програм на жорсткому диску. Дуже відома система, яка зберігає різну інформацію у вигляді файлів, групуючи їх в папки з присвоєнням унікального. Однак, мало хто замислювався як насправді відбувається фізичне збереження інформації на носії.

Для того, щоб на фізичному носії можна було зберегти інформацію, його потрібно підготувати для використання в комп'ютерній операційній системі. Операційна система для збереження інформації виділяє вільну область диска. Для цього необхідно поділити диск на малі контейнери - сектора. Форматування диска на низькому рівні виділяє для кожного сектора певний розмір. Операційна система групує ці сектора в кластери. Форматування на вищому рівні задає всім кластерам однаковий розмір, зазвичай в інтервалі від 2 до 16 секторів. Надалі на кожен файл виділяється по одному або кілька кластерів. Розмір кластера залежить від операційної системи, ємності диска, а також необхідної швидкості роботи.

Крім області для зберігання файлів на диску є області, необхідні для роботи операційної системи. Ці області призначені для зберігання завантажувального інформації та інформації для зіставлення адрес файлів з фізичним становищем на диску. Завантажувальна область використовується для запуску операційної системи. Після завантаження BIOS відбувається зчитування та виконання завантажувального області диска для запуску операційної системи.

Файлова система FAT

Файлова система FAT з'явилася разом з операційною системою Microsoft DOS, після чого була кілька разів вдосконалена. У неї є версії FAT12, FAT16 і FAT32. Сама назва FAT походить від використання файлової системою своєрідної бази даних у вигляді «таблиці розміщення файлів» (File Allocation Table), яка містить запис для кожного кластера на диску. Номери версій посилаються на кількість біт, що використовуються в номерах елементів в таблиці. Таким чином файлова система має обмеження на підтримуваний розмір диска. У 1987 році вона не підтримувала диску розміром понад 32 Мб. З появою Windows 95 вийшла нова версія файлової системи FAT32 з теоретичної підтримкою дисків ємністю до 2 ТБ. Постійні проблеми з підтримкою дисків великих розмірів з'являються через фіксованої кількості елементів, обмеженого кількістю біт, що використовуються у визначенні положення кластера. Наприклад, версія FAT16 не підтримує більше 2 16 або 65536 кластерів. Кількість секторів в кластері теж обмежена.

Ще одна проблема з великими дисками полягала в неможливості використання величезного простору, виділеного для дрібних файлів. Через те, що кількість кластерів обмежена, збільшувався їх розмір, щоб можна було охопити всю ємність диска. Це призводить до неефективного використання простору при зберіганні більшості файлів, розмір яких не кратний розміру кластера. Наприклад, FAT32 виділяє кластери розміром 16 Кб для розділів диска в інтервалі від 16 до 32 ГБ. Для зберігання файлу розміром 20 Кб потрібно два кластери розміром 16 Кб, які займуть на диску 32 Кб. Файли розміром 1 Кб займають 16 Кб на диску. Таким чином в середньому 30-40% розміру ємності диска пропадає для зберігання дрібних файлів. Розбиття диска на дрібні розділи дозволяє зменшити розмір кластера, але для дисків ємністю понад 200 Гб на практиці не застосовується.

Фрагментація файлів теж не мала проблема файлової системи. Оскільки для розміщення файлу може знадобитися кілька кластерів, які можуть і не бути фізично розташовані послідовно один за одним, час, який потрібен на зчитування уповільнює роботу програм. Тому постійно виникає необхідність в.

Файлова система NTFS

На початку 90-х Microsoft почала розробку абсолютно нового ПО, призначеного для оточення з великим споживанням ресурсів, ніж звичайні домашні користувачі. Для потреб бізнесу і індустрії ресурсів, наданих операційними системами Windows заснованих на DOS, стало недостатньо. Корпорація Microsoft спільно з IBM працювали над операційною системою OS / 2 з файлової системою HPFS (High Performance File System - файлова система високої ефективності). Корпоративна розробка не принесла успіху і незабаром кожна компанія знову пішла своїм шляхом. Microsoft розробила різні версії операційної системи Windows NT, на основі яких побудовані Windows 2000 і Windows XP. У кожній з них використовується власна версія файлової системи NTFS, яка продовжує розвиток.

NTFS (New Technology File System - «файлова система нової технології») є стандартною файлової системою для операційних систем на основі Windows NT. Вона була розроблена для заміни FAT. NTFS найбільш гнучка в порівнянні з FAT. В її системних областях зберігаються в основному файли, а не фіксовані структури як в FAT, що дозволяє їх змінювати, розширювати або переміщати в процесі використання. Простим прикладом є Master File Table (MFT) - «головна таблиця файлів». MFT - це своєрідна база даних з різною інформацією про файлах на диску. Файли малого розміру (1 Кб і менш) можуть зберігається безпосередньо в MFT. Для великих файлів NTFS виділяє кластери, але на відміну від FAT розмір кластера зазвичай не перевищує 4 КБ, а вбудований метод стиснення позбавляє від проблем з невикористаним місцем, виділеним під файли. А ще в NTFS можна використовувати.

Файлова система NTFS розроблена для багатокористувацького оточення і має вбудовані механізми захисту і розмежування прав доступу. Наприклад, операційні системи Windows 2000 і Windows XP (крім «Домашньої редакції») дозволяють встановлювати дозволу доступу до окремих файлів і шифрувати їх. Однак високий рівень безпеки ускладнює роботу звичайних користувачів з комп'ютером. Необхідно бути гранично обережним при установці паролів і дозволів на файли, щоб не втратити важливі дані.

Файлова система FAT (File Allocation Table - таблиця розміщення файлів) отримала свою назву завдяки простій таблиці, в якій зазначаються:

Безпосередньо адресовані ділянки логічного диска, відведені для розміщення в них файлів або їх фрагментів;

Вільні області дискового простору;

Дефектні області диска (ці області містять дефектні ділянки і не гарантують читання і запис даних без помилок).

У файлової системи FAT дисковий простір будь-якого логічного диска ділиться на дві області (рис. 6.1): системну областьі область даних.

Мал. 6.1. Структура логічного диска в FAT

Системна область логічного диска створюється і ініціалізується при форматуванні, а в подальшому оновлюється при роботі з файловою структурою. Область даних логічного диска містить звичайні файли і файли-каталоги; ці об'єкти утворюють ієрархію, підпорядковану кореневого каталогу. елемент катало-

Файлова система FAT________________________________________________ 167

га описує файловий об'єкт, який може бути або звичайним файлом, або файлом-каталогом. Область даних, на відміну від системної області, доступна через користувальницький інтерфейс операційної системи. Системна область складається з наступних компонентів (розташованих в логічному адресному просторі один за одним):

Завантажувального запису (Boot Record, BR);

Зарезервованих секторів (Reserved Sectors, ResSec);

Таблиці розміщення файлів (File Allocation Table, FAT);

Кореневого каталогу (Root Directory, RDir).

Таблиця розміщення файлів

Таблиця розміщення файлів є дуже важливою інформаційною структурою. Можна сказати, що вона являє собою адресну карту області даних, в якій описується і стан кожної ділянки області даних, і приналежність його до того чи іншого файлового об'єкту.

Всю область даних розбивають на так звані кластери.Кластер являє собою один або кілька суміжних секторів в логічному дисковому адресному просторі (точніше - тільки в області даних). Кластер - це мінімальна адресується одиниця дискової пам'яті, що виділяється файлу (або некореневим каталогу). Кластери введені для того, щоб зменшити кількість адресованих одиниць в області даних логічного диска.

Кожен файл займає ціле число кластерів. Останній кластер при цьому може бути задіяний в повному обсязі, що при великому розмірі кластера може призводити до помітної втрати дискового простору. На дискетах кластер займає один або два сектора, а на жорстких дисках його розмір залежить від обсягу розділу (табл. 6.1). У таблиці FAT кластери, що належать одному файлу (або файлу-каталогу), зв'язуються в ланцюжки. Для вказівки номера кластера в файлової системі FAT 16 використовується 16-розрядне слово, отже, можна мати до 2 10 \u003d 65 536 кластерів (з номерами від 0 до 65 535).

Таблиця 6.1. Співвідношення між розміром розділу і розміром кластерів в FAT16

Ємність розділу, Мбайт Кількість секторів в кластері Розмір кластерів, Кбайт

Зауважимо, що в Windows NT / 2000 / XP розділи файлової системи FAT можуть мати розмір до 4097 Мбайт. В цьому випадку кластер буде об'єднувати вже 128 секторів.

Номер кластера завжди відноситься до області даних диска (простору, зарезервованих для файлів і підкаталогів). Номери кластерів відповідають еле

168____________________________________________ Глава 6, Файлові системи

ментам таблиці розміщення файлів. Перший допустимий номер кластера завжди починається з 2.

Логічне розбиття області даних на кластери як сукупності секторів замість використання одиночних секторів має наступний сенс:

Перш за все, зменшується розмір самої таблиці FAT; - зменшується можлива фрагментація файлів;

Прискорюється доступ до файлу, так як в кілька разів скорочується довжина ланцюжків фрагментів дискового простору, виділених для нього.

Однак занадто великий розмір кластера призводить до неефективного використання області даних, особливо в разі великої кількості маленьких файлів. Як ми тільки що помітили, в середньому на кожен файл втрачається близько половини кластера. З табл. 6.1 випливає, що при розмірі кластера в 32 сектора (обсяг розділу при цьому - від 512 до 1023 Мбайт), тобто 16 Кбайт, середня величина втрат на файл дорівнює 8 Кбайт, і при декількох тисячах файлів 1 втрати можуть становити понад 100 Мбайт. Тому в сучасних файлових системах розміри кластерів обмежуються (зазвичай від 512 байт до 4 Кбайт), або надається можливість вибирати розмір кластера.

Досить наочно ідею файлової системи, що використовує таблицю розміщення файлів, ілюструє рис. 6.2.

Мал. 6.2. Ілюстрація основної концепції FAT

З малюнка видно, що файл MYFILE.TXT розміщується, починаючи з восьмого кластера. Всього файл MYFILE.TXT займає 12 кластерів. Ланцюжок (chain) кластерів для нашого прикладу може бути записана наступним чином: 8, 9,0А, 0В, 15,16,17,19,

1 Наприклад, число 10 000-15 000 файлів (або навіть більше, особливо коли файли невеликого розміру) на логічному диску з об'ємом в 1000 Мбайт зустрічається досить часто.

Файлова система FAT169

1А, 1B, 1С, 1D. Кластер з номером 18 позначений спеціальним кодом F7 як поганий (bad), він не може бути використаний для розміщення даних. При форматуванні зазвичай перевіряється поверхню магнітного диска, і ті сектори, при контрольному читанні з яких відбувалися помилки будуть позначені на FAT як погані. Кластер 1D позначений кодом FF як кінцевий (останній в ланцюжку) кластер, що належить даному файлу. Вільні (незайняті) кластери позначаються кодом 00; при виділенні нового кластера для запису файлу береться перший вільний кластер. Можливі значення, які можуть підписуватися елементам таблиці FAT, наведені в табл. 6.2.

Таблиця 6.2.Значення елементів FAT

значення Опис

OOOOh Вільний кластер

fffOh-fff6hзарезервований кластер

fff7h Поганий кластер

fffSh-ffffhОстанній кластер в ланцюжку

0002h-ffefh Номер наступного кластера в ланцюжку

Оскільки файли на диску змінюються (видаляються, переміщаються, збільшуються або зменшуються), то згадане правило виділення першого вільного кластера для нової порції даних призводить до фрагментаціїфайлів, тобто дані одного файлу можуть розташовуватися не в суміжних кластерах, а часом в дуже віддалених один від одного, утворюючи складні ланцюжки. Природно, що це призводить до істотного уповільнення роботи з файлами.

У зв'язку з тим, що таблиця FAT використовується при доступі до диска дуже інтенсивно, вона зазвичай завантажується в оперативну нам'яти (в буфери введення-виведення або в кеш) і залишається там настільки довго, наскільки це можливо. Якщо таблиця велика, а файловий кеш, навпаки, відносно невеликий, в пам'яті розміщуються тільки фрагменти цієї таблиці, до яких зверталися останнім часом.

У зв'язку з надзвичайною важливістю таблиці FAT вона зазвичай зберігається в двох ідентичних примірниках, другий з яких безпосередньо випливає за першим. Оновлюються копії FAT одночасно, використовується ж тільки перший екземпляр. Якщо він з яких-небудь причин виявиться зруйнованим, то станеться звернення до другого примірника. Так, наприклад, утиліта перевірки і відновлення файлової структури ScanDisk з ОС Windows 9x при виявленні невідповідності первинної та резервної копії FAT пропонує відновити головну таблицю, використовуючи дані з копії.

Кореневої каталог відрізняється від звичайного файлу-каталогу тим, що він крім розміщення в фіксованому місці логічного диска має ще й фіксований число елементів. Для кожного файлу і каталогу в файлової системі зберігається інформація відповідно до структури, представленої в табл. 6.3.

Для роботи з даними на магнітних дисках в системах DOS, які мають файлову систему FAT, зручно використовувати широко відому утиліту Disk Editor з

170___________________________________________ Глава 6. Файлові системи

комплекту утиліт Пітера Нортона. У неї багато достоїнств. Перш за все, вона компактна, легко розміщується на системній дискеті з MS DOS, забезпечена вбудованою системою підказок і необхідною довідковою інформацією. Використовуючи її, можна зберігати, модифікувати і відновлювати завантажувальний запис, відновлювати таблицю FAT в разі її пошкодження, а також виконувати багато інших операцій. Основними недоліками цієї програми на сьогоднішній день є обмеження на розміри диска і розділів і відсутність підтримки роботи з такими поширеними файловими системами, як FAT32 і NTFS. Замість неї тепер часто використовують утиліту Partition Magic, однак найкращою альтернативою цією програмою на сьогоднішній день можна вважати утиліту Адміністратор дисків від Acronis.

Таблиця 6.3.Структура елемента каталогу

Розмір поля даних, байт Зміст поля

11 Ім'я файлу або каталогу

1 Атрибути файлу

1 Резервне поле

3 Час створення

2 Дата створення

2 Дата останнього доступу

2 Зарезервовано

2 Час останньої модифікації

2 Дата останньої модифікації

2 Номер початкового кластера в FAT

4 Розмір файлу

структура завантажувального запису DOS

Сектор, який містить системний завантажувач DOS, є найпершим на логічному диску С :. Нагадаємо, що на дискеті системний завантажувач розміщується в самому першому секторі; його фізичну адресу дорівнює 0-0-1. Завантажувальний запис складається, як ми вже знаємо, з двох частин: блоку параметрів диска(Disk Parameter Block, DPB) і системного завантажувача(System Bootstrap, SB). Блок параметрів диска служить для ідентифікації фізичної і логічного форматів логічного диска, а системний завантажувач грає істотну роль в процесі завантаження DOS. Ця інформаційна структура приведена в табл. 6.4.

Перші два байта завантажувального запису займає команда безумовного переходу (JMP) на програму SB. Третій байт містить код 90н (NOP - немає операції). Далі розташовується восьмібайтовий системний ідентифікатор, що включає інформацію про фірму-розробника і версії операційної системи. Потім слід блок параметрів диска, а після нього - системний завантажувач.

Для роботи з завантажувального блоку DOS, як і з іншими службовими інформаційними структурами, зручно використовувати вже згадану програму Disk

Файлова система FAT________________________________________________ 171

Editor з комплекту утиліт Пітера Нортона. Використовуючи її, можна зберігати, модифікувати і відновлювати завантажувальний запис, а також виконувати багато інших операцій. Досить докладно робота з цією програмою описана в.

Таблиця 6.4. Структура завантажувального запису для FAT16

Зсув поля, Довжина поля, Позначення Вміст поля
байт байт поля

ООН (0) 3 JUMP 3EH Безумовний перехід на початок

системного завантажувача

ОЗН (3) 8 Системний ідентифікатор

ОВН (11) 2 SectSize Розмір сектора, байт

ООН (13) 1 ClastSize Число секторів в кластері

0ЕН (14) 2 ResSecs Число зарезервованих секторів

10Н (16) 1 FATcnt Число копій FAT

11Н (17) 2 RootSize Максимальне число елементів Rdir

13Н (19) 2 TotSecs Число секторів на логічному диску,

якщо його розмір не перевищує 32 Мбайт; інакше 0000Н

15Н (21) 1 Media Дескриптор носія

16Н (22) 2 FATsize Розмір FAT, секторів

18Н (24) 2 TrkSecs Число секторів на доріжці

1АН (26) 2 HeadCnt Число робочих поверхонь

1СН (28) 4 HidnSecs Число прихованих секторів

20Н (32) 4 Число секторів на логічному диску,

якщо його розмір перевищує 32 Мбайт

24Н (36) 1 Тип логічного диска (ООН - гнучкий,

80Н - жорсткий)

25Н (37) 1 Зарезервовано

26н (38) 1 Маркер з кодом 29Н

27н (39) 4 Серійний номер томи 1

2ВН (43) 11 Мітка тому

36н (54) 8 Ім'я файлової системи

ЗЕН (62) Системний завантажувач

1FEH (510) 2 Сигнатура (слово АА55Н)

1 Том (volume) являє собою єдине логічне адресний простір. Томом може бути звичайний логічний диск або кілька дискових просторів.

Кожен з нас хоча б раз у житті форматувати флешку, SD-карту, зовнішній або внутрішній жорсткий диск і напевно пам'ятає, що перед початком форматування будь-якого з перерахованих вище пристроїв операційна система Windows завжди задає питання - в яку файлову систему ви хочете відформатувати ваш пристрій: FAT32 , NTFS або exFAT?

Зрозуміло, більшість користувачів не знають різниці між ними, і зазвичай вибирають той варіант, який встановлений за замовчуванням. А все тому що Windows, ставлячи це питання, ніяк не пояснює різницю між ними. Ми ж в цій статті постараємося зрозумілою мовою вам її пояснити і розповісти, чим відрізняється файлова система FAT32 від NTFS і exFAT.

FAT32 є найстарішою з розглянутих файлових систем і найчастіше використовується на переносних флеш-накопичувачах - флешках або SD-картах.

NTFS використовується Windows як основна файлова система для диска, на якому встановлена \u200b\u200bця операційна система, і вона також відмінно підходить і для інших вбудованих дисків і розділів жорсткого диска комп'ютера під керуванням Windows.

exFAT є більш сучасним аналогом застарілої системи FAT32 і її підтримує більшу кількість пристроїв, ніж NTFS, але все ще не так багато, як "класичну" FAT32.

Тепер давайте розглянемо докладніше кожну з цих файлових систем.

Файлова система FAT32

FAT32 є найстарішою файлової системою з розглянутих у цій статті. Вона почала активно використовуватися починаючи з Windows 95 і прийшла на заміну ще більш застарілій системі - FAT16.

Великий вік цієї файлової системи має свої переваги і недоліки.

До переваг в даному випадку можна віднести той факт, що FAT32 стала своєрідним стандартом і використовується до цих пір у всіх змінних носіях за замовчуванням. Якщо ви сьогодні купите флешку або SD-карту - "з заводу" на ній буде встановлена \u200b\u200bфайлова система FAT32. Зроблено це в першу чергу для того, що б ваш змінний носій могли підтримувати не тільки сучасні комп'ютера і гаджета, але і старі пристрої та ігрові консолі, які мають USB порт і вміють працювати тільки з файлової системою FAT32.

Однак, у зв'язку з віком цієї системи, вона має і деякі недоліки, основним з яких є обмеження за розміром файлу і всього томи. Кожен окремий файл в цій файлової системи не може мати розмір більше 4 гігабайт, а весь розділ з файловою системою FAT32 не може бути більше 8 терабайт.

І якщо з другим мінусом ще цілком можна змиритися (поки що мало хто використовує накопичувачі розміром більше 8ТБ), то обмеження на розмір файлу є досить серйозним мінусом - більшість відео у високій якості зараз вже не вкладаються в розмір 4 Гб, особливо якщо вони в сучасному форматі 4K.

Однак поки що ця файлова система ще цілком підходить для переносних пристроїв (На кшталт флешок і SD-карт, на яких розміщуються безліч невеликих файлів), але ось для жорсткого диска комп'ютера вона вже зовсім не годиться. В першу чергу, їй не вистачає деяких функцій безпеки, які є в більш сучасної файлової системи NTFS, і частково через це ви вже не зможете встановити сучасну версію Windows на диск з системою FAT32, вам буде потрібно переформатувати його в NTFS.

сумісність FAT32

Пристрої з файлової системою FAT32 є найбільш універсальними і сумісні зі всіма версіями операційних систем Windows, Mac OS, Linux, будь-якими ігровими консолями і в загальному практично всім, що має USB порт.

обмеження FAT32

Основним мінусом цієї файлової системи є обмеження на розмір файлу і томи - максимальний розмір файлу не може перевищувати 4 GB, а максимальний розмір розділу обмежений 8 TB.

застосування FAT32

Основною сферою використання цієї файлової системи є зовнішні накопичувачі даних, на яких не передбачається зберігання файлів великого розміру і яким потрібна максимальна сумісність з якомога більшою кількістю різноманітних пристроїв.

Файлова система NTFS

NTFS - це більш сучасна і технологічна файлова система, про що говорить навіть розшифровка абревіатури її назви - " new technology file system ". Найбільше її любить операційна система Windows, що в загальному й не дивно - адже і те, і інше, розроблене компанією Microsoft.

Починаючи з версії операційної системи від Microsoft під назвою XP, в якій система NTFS вперше і стала стандартному, при установці Windows діалогове вікно обов'язково попросить вас відформатувати системний розділ саме в цю файлову систему. на наразі вважається, що про обмеження файлової системи NTFS вам, теоретично, не доведеться турбуватися ще довгі роки.

Крім відсутності серйозних обмежень на розмір файлу і розділу, NTFS має кілька додаткових переваг, таких як: підтримка прав доступу до файлів (для підвищення безпеки даних), журнал роботи змін (для відновлення файлової структури в разі збою), шифрування, дискові квоти, жорсткі посилання , та інші сучасні функції, Які роблять NTFS ідеальної для системного диска.

Саме тому розділ вашого диска, на який встановлена \u200b\u200bопераційна система Windows, обов'язково повинен бути в відформатований в NTFS. Якщо ви збираєтеся встановлювати програми на інші розділи того ж диска або інші жорсткі диски, вони також повинні мати відповідну файлову систему.

На жаль, NTFS не сумісна з більшістю інших операційних систем, так як вона була розроблена під вимоги ОС Windows. З нею відмінно працюють всі версії операційної системи від Microsoft починаючи з XP і закінчуючи останньою на сьогоднішній день Windows 10, але от інші ОС мають значні обмеження при роботі з нею.

Наприклад, Mac OS може тільки зчитувати дані з дисків з файловою системою NTFS, але не може записувати на них. Деякі рідкісні дистрибутиви Лінукса можуть мати можливість запису на диски з NTFS, але більшість все ж обмежені лише читанням інформації. Жодна з версії Playstation не може працювати з NTFS, так само як і Xbox 360 від Microsoft, і лише нова Xbox One підтримує цю файлову систему.

сумісність NTFS

Ця файлова система відмінно працює з усіма останніми версіями операційної системи Windows починаючи з XP, має обмеження на запис в Mac OS і Linux, і не працює з більшістю інших пристроїв, за винятком хіба що Xbox One.

обмеження NTFS

Обмеження на розмір фалів або розділів в NTFS ще довго не повинні впертися в рамки, так що можна сказати, що на даний момент їх немає.

застосування NTFS

Використання цієї файлової системи розумно тільки на жорстких дисках і SSD, на яких встановлена \u200b\u200bопераційна система Windows, так як тільки з нею цей формат розкриває всі свої переваги.

Файлова система exFAT

exFAT була вперше представлена \u200b\u200bв 2008 році і є найбільш сучасною з розглянутих у цій статті файлових систем, її підтримка була додана в Windows починаючи з версії XP за допомогою оновлень ОС.

Файлова система exFAT була створена і оптимізована для використання на зовнішніх накопичувачах - флешках, SD-картах і зовнішніх жорстких дисках, і покликана замінити собою застарілу систему FAT32. Вона є найлегшою і простий файлової системою завдяки відсутності різних спеціалізованих особливостей, властивих NTFS, так само як і практично повній відсутності обмежень на розмір файлу і розділу, які має FAT32.

Також exFAT має кращу сумісністю з різними операційними системами, ніж NTFS, і пристрої з нею відмінно читаються і перезаписувати як на Windows і Mac OS, так і на Linux (за умови установки деякого програмного забезпечення).

Так як exFAT підтримується операційною системою Mac OS за умовчанням, то ймовірно вона буде підтримуватися і більшістю інших сучасних девайсів, з яким працюють пристрої від Apple, наприклад, цифровими камерами.

сучасні версії ігрових консолей, Такі як Xbox One і Playstation 4, також підтримують пристрої з файлової системою exFAT, на відміну від їх попередніх версій (Xbox 360 і Playstation 3).

сумісність exFAT

exFAT відмінно працює з усіма сучасними версіями Windows (починаючи з XP) і Mac OS. Для роботи з Linux буде потрібно установка додаткового програмного забезпечення. Цю файлову систему підтримує набагато більше різних пристроїв, ніж NTFS, проте деякі з них (в основному старі версії) все ще можуть працювати тільки з FAT32.

обмеження exFAT

Також, як і у випадку з NTFS, реалістичних обмежень на розмір файлу або розділу в системі exFAT поки що немає.

застосування exFAT

Ця файлова система відмінно підходить для використання на різних знімних носіях, розмір файлів на яких може перевищувати 4 GB ( зовнішні жорсткі диски, флешки великого обсягу). Якщо всі пристрої, з якими ви працюєте, є сучасними, ви цілком можете відмовитися від FAT32 на знімних накопичувачах на користь exFAT.

Підводячи підсумок можна зробити наступні висновки: NTFS відмінно підходить для системного жорсткого диска з ОС Windows, exFAT краще використовувати на знімних носіях інформації, а FAT32 варто використовувати лише в тому випадку, якщо ви хочете домогтися максимальної сумісності з усім розмаїттям ваших пристроїв.