Fat32 максимальный объем. Microsoft Windows и файловые системы. Файловая система CDFS

Сегодня файловые системы являются динамично развивающейся сферой IT. Вряд ли кто-то в 1996 году мог подумать, что максимального размера файла fat 32 через 5-6 лет будет уже недостаточно. Стоит отметить, что ограничение размера файла в fat32 является далеко не единственным недостатком данной файловой системы по сравнению с более совершенными собратьями. Fat 32 традиционно сравнивают с файловой системой NTFS, которая представляет собой еще одно детище компании Microsoft. К достоинствам данной файловой системы можно отнести практически неограниченный размер файла. Теоретическим пределом является объем в 2 экзабайта. Также преимуществами файловой системы данного типа является поддержка сжатия папок и файлов, устойчивость к сбоям ОС, небольшой размер одного кластера и так далее.

Имеется у этого типа файловой системы и свой недостаток, причем довольно существенный. Популярные нынче флэш-накопители в режиме записи, чтения или копирования данных быстрее работают с устаревшей файловой системой fat32. Так, например, популярные среди энтузиастов накопители CorsairVoyagerGTв FAT32 в режиме записи демонстрируют скорость на уровне 17-19 MB/s. В NTFS данные устройства демонстрируют скорость всего 12-13 MB/s. Согласитесь, существенная разница. От объема флэшки эта порция не зависит, поскольку пользователь получает проигрыш в скорости и для накопителя объемом 4Gb, и для накопителя объемом 16 Gb. У многих пользователей по этой причине может возникнуть проблема следующего рода: каким образом можно записать файл, объем которого превышает максимальный размер файла fat32, на USB флэш-накопитель? Тут имеется только один вариант: необходимо разделить файл на несколько частей. Способов сделать это достаточно много. Какой из них лучше использовать будет зависеть от многих факторов, в том числе от типа файла и квалификации пользователя. Одним из самых простых способов является использование архиватора WinRAR. Этот архиватор мог работать уже с первой версии с многотомными архивами. Так называются архивы, которые, по сути, представляют собой отдельные части одного большого архива.

Неопытному пользователю будет не слишком сложно разобраться в необходимых настройках. В окне, которое открывается при создании нового архива, в соответствующем поле ввода необходимо указать размер одного тома, который немного меньше, чем максимальный размер файла fat32. В результате архиватор самостоятельно создаст требуемое количество томов нового архива. При этом можно также указать минимальную степень сжатия. Таким образом, процесс архивирования займет намного меньше времени, чем обычное копирование. Извлечь файл из многотомного архива можно при разархивации. Еще одним способом дробления файлов на меньшие части является использование специальных утилит. Сегодня существует довольно много таких утилит. К ним можно отнести программы HJSplit, Split Files, Piranja и т.д. Имеется среди них и большое количество бесплатных программ. Единственным существенным недостатком данного подхода является необходимость наличия такой же утилиты на компьютере, на котором вы будете объединять различные части такого файла в одно целое. Исключения из правила редко, но все-таки встречаются. Скорее всего, придется таскать с собой на флэш-накопителе либо дистрибутив, либо портативную версию данной программы. В качестве варианта можно попробовать использовать файловый менеджер Total Commander.

Данная программа сегодня пользуется большой популярностью и встречается на многих персональных компьютерах. В ней в меню «Файлы» необходимо выбрать пункт «Разбить файлы», в открывшемся окне указать необходимый размер в байтах или выбрать один из часто используемых вариантов. Вот и все. Теперь на том компьютере, где вам нужно вновь создать исходный файл, необходимо выбрать пункт «Собрать файлы». При этом курсор ненужно удерживать на первой части. Через некоторый промежуток времени вы получите исходный файл. Более продвинутые пользователи могут для разбиения больших мультимедийных файлов использовать специализированные видео и аудио-конверторы. В данном процессе есть много тонкостей. Новичку необходимо помнить о том, что размер получаемых файлов с точностью до байта установить не удастся. Значит в расчетах необходимо использовать размер файла, который на 5-10% меньше, чем максимальный размер файла fat32.

FAT32 (File Allocation Table — «таблица размещения файлов») — файловая система, автором и создателем которой является компанией Microsoft. FAT32 является разновидностью FAT. Если точнее, FAT32 — это ее последняя версия, она является модернизацией предыдущей версии (FAT16). Целью создания FAT32 является преодоление ограничения на размер тома в FAT16. При этом новая файловая система допускает использование старого кода программ MS-DOS.

В FAT32 применяется 32-разрядная адресация кластеров.

FAT32 вышла вместе с Windows 95 OSR2.

Разработчик
Дата выхода	Август 1996
Структура
Содержимое папок
Размещение файлов	Линейный список
Сбойные сектора	Тегирование кластера
Ограничения
Максимальный размер файла	4 GiB - 1 байт
Максимальная длина имени файла	8.3 или 255 символов при использовании LFN
Максимальный размер тома	2 TiB 8 TiB (2 Кб на сектор)
Возможности
Диапазон дат
Точность хранения даты

FAT 32 и Windows

Максимально возможное число кластеров в FAT32 составляет 268 435 445 . Это позволяет использовать тома (логические диски) объемом до 8 ТБ . Если используется кластер размером в 32768 байт, максимальный размер тома будет составлять чуть менее 1024 ТБ.

Несмотря на то, что размер сектора может быть любым, традиционно он считается равным 1 сектору диска и равен 512 байт. Поскольку эта величина не менялась с момента создания, она может браться в качестве константы (в рамках определенного программного обеспечения), что, в свою очередь, может повлечь за собой проблемы совместимости.

К примеру, программа ScanDisk, являющаяся частью Microsoft Windows 95 и Microsoft Windows 98 - 16-разрядная программа. Максимальный размер кластера отдельного фрагмента памяти для такого рода программного обеспечения составляет 16 МБ минус 64 КБ. Соответственно, ScanDisk в операционных системах Windows 95 или Windows 98 не может работать с томами FAT32, у которых размер таблицы FAT превышает 16 МБ минус 64 КБ. Запись в таблице FAT на томе с файловой системой FAT32 имеет размер 4 байта, что мешает программе ScanDisk работать с таблицей FAT на диске FAT32. С учетом самих таблиц FAT и при максимальном размере кластера 32 КБ размер тома может быть до 127,53 ГБ.

Штатные средства операционных систем Windows 2000, Windows XP, Windows Vista и Windows 7 не позволяют создать разделы FAT32 более 32 ГБ, но с такими разделами возможно работать, если они были предварительно созданы в других операционных системах. Причиной этого является то, что при увеличении размера тома FAT32 выше 32 ГБ резко падает производительность. В этом случае более подходящим решением будет использованить NTFS , то есть родной формат файловой системы для Windows 2000 и Windows XP. Однако NTFS нецелесообразно использовать на флеш-накопителях, вот почему была разработана специальная файловая система exFAT, которая снимает ряд подобных ограничений.

Windows XP работает с томами объемом до 2 ТБ. Программа Partition Magic позволяет создавать FAT32-раздел размером не более ~192 ГБ. Программа EASEUS Partition Master создает FAT32-раздел размером 250 ГБ и более.

Максимально возможный размер файла для тома FAT32 — ~ 4 ГБ — 4 294 967 295 байт (2 32 -1 — 4 294 967 295 байт).

В FAT32 отсутствует поддержка на установку разрешений на доступ к файлам и папкам и некоторые другие функции современных файловых систем. Все эти ограничения в совокупности привели к тому, что сейчас наблюдается тенденция отказа от FAT32 в пользу более продвинутых файловых систем (NTFS, Ext2/Ext3).

Что касается NTFS (главной альтернативы), то недоверие в отношении этой файловой системы возникает у пользователей ввиду трудностей с назначением прав доступа и ее закрытости. Сегодня существуют полноценные бесплатные драйверы, предоставляющие полный доступ к Linux Ext2/Ext3 разделам из под Windows NT4.0/2000/XP/Vista:

• ext2fsd — Open source Ext2/Ext3 file system driver for Windows (NT/2K/XP/VISTA, X86/AMD64)
• ext2ifs — Ext2 Installable File System For Windows

USB Flash

Что мешает окончательно отказаться от FAT32? Функциональность и прозводительность FAT32 на flash-накопителях. Переходу на другие файловые системы на USB флеш-накопителях препятствует именно производительность. Несмотря на описанные ограничения, у FAT32 есть и ряд преимуществ (по меньшей мере, перед NTFS). Они заключаются как в скорости записи на флеш-накопитель, так и в скорости чтения/копирования данных с него. Новейшие FAT32 обладают отдельными атрибутами (архивным, системным, скрытым, временным, чтения).

FAT32 и Mac OS X

Ассистент Boot Camp от компании Apple, внедренный в операционную систему Mac OS X, имеет поддержку запуска Windows XP с тома FAT32, однако сама система Mac OS X не может запускаться с такого тома. Mac OS X по умолчанию (без применения дополнительных драйверов) определяет и поддерживает как чтение, так и запись на FAT32 разделы.

При форматировании внутреннего или внешнего диска, флешки или карты памяти, Windows предлагает выбрать между NTFS, FAT32 и exFAT, однако разницу между ними не объясняет. Объясним мы.

FAT32 – старая файловая система, которая сейчас используется в основном для флеш-накопителей и прочих внешних дисков. Файловая система NTFS применяется для системного диска Windows и идеально подходит для остальных внутренних дисков. exFAT представляет собой современную альтернативу FAT32 (хотя уступает ей по популярности) и имеет гораздо более широкую поддержку, чем NTFS.

FAT32

FAT32 – самая старая из трех перечисленных файловых систем. Появилась она во времена Windows 95, сменив собой еще более старую файловую систему FAT16.

Почтенный возраст – одновременно и достоинство, и недостаток FAT32. С одной стороны, за долгие годы эта файловая система успела стать фактическим стандартом. Почти все флешки по умолчанию отформатированы под FAT32, чтобы обеспечить максимально широкую совместимость не только с современными компьютерами, но и с прочими системами – от игровых консолей до любых других устройств, снабженных USB-портами.

С другой стороны, возраст накладывает свои ограничения. Размер файла на диске, отформатированном под FAT32, не может превышать 4 Гбайт. А сам раздел FAT32 должен быть менее 8 Тбайт – ограничение уже менее заметное, но ощутимое при наличии современного диска большой емкости.

Эта файловая система годится для флешек и прочих внешних накопителей, но не для внутренних дисков. В ней нет разграничения прав и других функций безопасности, доступных в более современной файловой системе NTFS. Современные версии Windows не поддерживают установку на диски, отформатированные под FAT32, – для них годится только NTFS.

Совместимость: со всеми версиями Windows, Mac, Linux, игровыми консолями и почти любыми другими устройствами, снабженными USB-портами.

Ограничения: максимальный размер файла – 4 Гбайт, максимальный размер раздела – 8 Тбайт.

Идеальна для: внешних накопителей, так как обеспечивает максимальную совместимость с широким спектром устройств, при условии, что не требуется хранить файлы размером более 4 Гбайт.

NTFS

NTFS – современная файловая система, оптимизированная для Windows. При установке Windows системный диск автоматически форматируется под NTFS. Максимально допустимый размер файла и размер раздела в NTFS так велики, что столкнуться с ограничениями практически невозможно. В потребительских версиях Windows система NTFS начала применяться с выходом Windows XP.

Отсутствие серьезных ограничений – не единственное достоинство NTFS. Файловая система имеет множество современных функций. Среди них – управление правами доступа, журнал изменений для быстрого исправления ошибок в случае сбоя, теневые копии для резервного копирования, шифрование, выделение квот на диске, жесткие ссылки и масса других полезных возможностей. Многие из них, особенно разграничение прав доступа к файлам, жизненно необходимы для диска, на который установлена операционная система.

Системный раздел для Windows обязательно должен быть отформатирован под NTFS. Если компьютер снабжен вторым жестким диском, на который предполагается ставить программы, его тоже лучше отформатировать под NTFS.

Однако с другими операционными системами NTFS менее совместима. Она поддерживается во всех версиях Windows начиная с Windows XP, но может работать с другими ОС лишь в ограниченном режиме. Так, Mac OS X по умолчанию может читать диски с NTFS, но не может на них писать. Многие дистрибутивы Linux позволяют включить поддержку записи на NTFS, но в некоторых эта файловая система доступна только для чтения. Игровые приставки Sony PlayStation ее и вовсе не поддерживают. Даже Xbox 360, собственная консоль Microsoft, не умеет читать диски с NTFS, хотя Xbox One уже может. В прочих устройствах вероятность встретить поддержку NTFS еще меньше.

Совместимость: со всеми версиями Windows; только чтение на Mac со стандартными настройками; только чтение в некоторых дистрибутивах Linux со стандартными настройками; на прочих устройствах, за исключением Microsoft Xbox One, скорее всего, не поддерживается.

Ограничения: неощутимы.

Идеальна для: системного раздела Windows и других внутренних дисков, которые предполагается использовать только с Windows.

exFAT

Файловая система exFAT появилась в 2006 году, а после выхода обновлений стала поддерживаться в Windows XP и Windows Vista. Она оптимальна для флеш-накопителей, поскольку изначально была задумана как легкая файловая операционная система уровня FAT32, но без ограничений и без дополнительных функций, свойственных NTFS.

Как и в NTFS, в exFAT максимально допустимые размеры файла и раздела очень велики. Это позволяет хранить на флешке или карте памяти файлы размером больше 4 Гбайт каждый. exFAT значительно лучше FAT32 и является идеальным решением для внешних накопителей, на которых требуется легкая файловая система без ограничений, свойственных FAT32.

Кроме того, exFAT имеет более широкую совместимость с различными устройствами, чем NTFS. Например, Mac OS X может только читать NTFS, но поддерживает запись на exFAT. В Linux диски с exFAT тоже поддерживаются после установки специального ПО.

Но хотя exFAT совместима с Mac и со многими устройствами, не поддерживающими NTFS (например, с цифровыми камерами), ограничения все-таки есть. Например, Microsoft Xbox 360 ее не поддерживает (но в Xbox One поддержка есть). PlayStation 3 не поддерживает тоже, хотя PlayStation 4, по слухам, может работать с exFAT. А многие устройства прежних поколений поддерживают только FAT32.

Совместимость: со всеми версиями Windows и современными версиями Mac OS X; в Linux требуется установка специального ПО; поддерживается более широким спектром устройств, чем NTFS, но некоторые устройства прежних поколений могут работать только с FAT32.

Ограничения: неощутимы.

Идеальна для: флешек и прочих внешних накопителей, особенно если предполагается хранить файлы размером более 4 Гбайт каждый. Если все имеющиеся устройства поддерживают exFAT, следует использовать именно эту файловую систему вместо FAT32.

В данной статье пойдет речь об использовании различных файловых систем на внешних носителях данных: флешках, карточках памяти, внешних жестких дисках и т. д. Итак, на сегодняшний день для накопителей используются следующие файловые системы: …

* FAT32
* NTFS
* exFAT

Пройдемся подробно по каждой из них и рассмотрим преимущества, недостатки и особенности использования на различных устройствах.

Файловая система, созданная компанией Microsoft на замену умирающей FAT16. На данный момент самая распространенная система. Большая часть карточек памяти и флэшек поставляется в FAT32. Кроме того, при форматировании носителя в бытовом устройстве, например фотоаппарате, он будет работать именно в этой файловой системе. В этом заключается ее главный плюс - совместимость. Вставив такой накопитель в бытовой ДВД-плеер, медиапроигрыватель или фотопринтер, вы будете уверены, что все файлы доступны и могут нормально прочитаться. На этом плюсы заканчиваются.

Самым главным недостатком данной системы является ограничение на размер файла в 4 Гбайта. Поэтому записать большой файл (например, резервную копию системного диска или переписанное с камеры видео) не получится. Кроме того, в Windows имеется ограничение на размер раздела в 32 Гбайт. Обойти последнее ограничение можно скачав утилиту HP USB Disk Storage Format Tool, которая позволит отформатировать в FAT32 хоть внешний жесткий диск.

Впрочем, если у вас нет нужды записывать и переносить такие большие файлы, а также если у вас небольшой размер носителя: 4, 8 или даже 16 Гбайт, можете не раздумывая форматировать в FAT32.
Кстати, компания Transcend , выпускающая мобильные носители данных, свои внешние жесткие диски форматирует именно в FAT32.

Современная надежная файловая система, берущая начало с Windows NT.
В стационарных компьютерах и ноутбуках заменила FAT32. Проверьте, если у вас все еще установлена FAT32 (щелкните правой кнопкой по диску в Моем компьютере и выберите пункт Свойства), настоятельно рекомендую заменить ее на NTFS.

Как преобразовать FAT32 в NTFS без потери данных

Сделать это можно следующим образом. В командной строке (Пуск-Выполнить) наберите

convert e: /fs:ntfs

Вместо e: можно подставить необходимый диск. Это позволит сменить файловую систему на NTFS без потери данных .

Однако на флешках и внешних жестких дисках NTFS работает несколько своеобразно. При копировании на такой накопитель Windows включает механизм кэширования, когда файлы копируются сначала в специальную память (так называемый кэш), а потом на конечный носитель. В стационарных жестких дисках это позволяет получить выигрыш в скорости копирования и сгладить задержки. В мобильных устройствах это будет выглядеть следующим образом. Сначала скорость копирования будет очень высокой и может достигать 100 Мбайт/с (теоретически равна скорости чтения жесткого диска, с которого вы копируете), затем, когда память кэша закончится, скорость упадет до критически малой величины. Более того, перед тем как перейти к копированию следующего файла система должна дописать текущий из кэша. Поэтому может показаться, что копирование зависло на 99 процентах, хотя индикатор жесткого диска будет показывать активность. Если сравнить скорость копирования с кэшем и без него, то окажется, что она почти идентична. То есть при использовании NTFS мы почти ничего не теряем, кроме неверной скорости копирования и информации о времени его окончания. Хотя некоторым такая «информативность» может потрепать нервы.

Вот такую скорость копирования \”развивает\”
жесткий диск USB 2.0 в системе NTFS

NTFS \”творит чудеса\”, копирование на флешку объемом на 512 Мбайт,
реальная скорость записи которой составляет несколько Мбайт/с

С другой стороны NTFS крайне надежная файловая система, выдерживающая не один внезапный ресет. Такая надежность обеспечивается журналированием. Это приведет к тому, что система будет чаще обращаться к определенным областям накопителя. Для флешек и карт памяти такой подход критичен. Они будут изнашиваться быстрее.

Новая файловая система от Microsoft. Предназначена в первую очередь для флеш-накопителей. Утрируя, можно сказать, что это FAT32 со снятыми ограничениями. Размеры файлов и разделов могут достигать космических величин, да и количество файлов в одной папке теперь не ограничено. По моему мнению, идеально подходит для флешек и карт памяти.

Но и у этой системы есть недостаток. Ее не поддерживают многие бытовые устройства, а компьютеры с Windows XP такой носитель тоже не увидят. Однако компания Microsoft выпустила патч KB955704, позволяющий использовать exFAT в Windows XP. Windows Vista и Windows 7 дружат с данной системой безо всяких дополнительных манипуляций.

Но если вы часто используете флеш-накопитель на разных компьютерах, использующих Windows XP, то придется таскать дополнительную флешку с драйверами. Это уже просто смешно.

А вот в случае, если у вас только компьютеры с Windows 7 или вы носите флешку/диск всего в 2-3 места, где есть возможность поставить вышеуказанное обновление, то exFAT подойдет идеально.

Дополнение
Статья взята из открытых источников: http://winitpro.ru/index.php/2011/06/20/fajlovaya-sistema-exfat/
Файловая система exFAT

Вместе с выходом Vista SP1 Microsoft представила новую файловую систему. ExFAT (Extended File Allocation Table) - это преемник старой файловой системы FAT32. Так в чем же основные преимущества и недостатки файловой системы exFAT. В чем отличия между exFAT и FAT32? И когда лучше использовать систему exFAT а не NTFS?

Файловая система FAT32 это достаточно старая и привычная всем файловая систем, однако она имеет ряд существенных недостатков:она не поддерживает разделы больше, чем 2 Тб, и файлы, размер которых более 4 Гб. Для решения описанных проблем в FAT32 и была создана файловая система exFAT. ExFAT - это разработка Microsoft, предназначенная в основном для мобильных носителей (флешки, SSD-диски, смарткарты). Сразу стоит отметить, что ExFAT не используется для форматирования жестких дисков. Все последние версии Windows, а также Mac OS X поддерживают эту файловую систему. ExFAT также часто называют FAT64, что подразумевает возможность работы с накопителями и файлами большего размера.

Основные преимущества файловой системы exFAT:

* Максимальный размер кластера увеличен до 32 Мб
* Увеличен максимальный размер файла в exFAT с 4Гб до 264 байт (16 EB).
* Нет ограничения на количество файлов в каталоге
* Поддержка прав доступа на файлы/каталоги
* Поддержка транзакций при записи (если поддерживается физическим устройством)
* Эффективное использование свободного места, что помогает существенно снизить фрагментацию диска.

Стоит отметить, что при форматировании в exFAT количество доступного места на устройства хранения больше, чем при использовании FAT32. Например, если USB флешку размеров 4 Гб (номинальная емкость 4023 Мб) отформатировать в различных файловых системах, то получится следующее:

* FAT32 - 4014 Мб
* HFS+ - 3997 Мб
* NTFS - 3974 Мб
* exFAT - 4022 Мб

ExFAT оптимизирована для работы с флеш накопителями, такими USB флешки, карты памяти и SSD диски, размер кластера в 32 Кб хорошо подходит для карт большого объёма и устройств с повышенным износом при выполнении операций чтения-записи. В системе exFAT также появилась возможность управления правами доступа на файлы/каталоги, а время доступа к данным уменьшилось. Одним из главных недостатком системы exFAT является то, что эта на эту технологию распространяется лицензионная политика Microsoft, и ни в каких open source решениях она применяться не может. Для ее использования в любой операционной системе необходимо будет осуществить лицензионные отчисления в Microsoft (данное правило не относится к простым мобильным устройствам, таким как фотоаппараты, плееры и т.д.).

exFAT в современных операционных системах Windows 7

Новая версия ОС Microsoft Windows 7 полностью поддерживает файловую систему exFAT и все ее функции как в 32- так и в 64-битной версии. Кроме того, внешние флешки, отформатированные в exFAT можно использовать для работы с технологией ReadyBoost (причем лимита на 4 Гб больше не будет).

Windows Vista

Windows Vista поддерживает exFAT только начиная с Service Pack 1. Кроме того некоторые фичи, такие как управление доступом также не поддерживаются. В отличии от Windows 7, устройства с exFAT в Vista не поддерживаются для ReadyBoost.

Windows XP

ExFAT в Windows XP не поддерживается, однако на сайте Microsoft можно скачать драйвер (описание в KB 9555704 - http://support.microsoft.com/kb/955704), однако он требует установленного Service Pack 2.

Для более старых версий Windows официальная поддержка exFAT отсутствует.

Windows Server

ExFAT целиком поддерживается в Windows Server 2008, а при установке вышеуказанного драйвера и в Windows Server 2003.

Snow Leopard

Mac OS X поддерживает exFAT начиная с версии 10.6.4 (15 июня 2010), однако только на Mac-ах с кард-ридером SDXC. Mac mini и iMac совместимы с exFAT.

На системах семейства Linux поддержка exFAT отсутствует, хотя и есть несколько решений, но большинство из них платно или неудобно, кроме того еще и Microsoft со своей пропри тарной лицензией вставляет палки в колеса независимым разработчикам.

ExFAT и FAT32

При тестировании на Windows 7 показала такую же производительность, как и FAT32, однако NTFS все таки немного быстрее. Заменит ли exFAT FAT32? Вероятно, это произойдёт только после массового переходу на Windows 7 или более новые версии Windows. Для потребителей же основное преимущество exFAT будет заключаться в преодолении файловых ограничений FAT32 (увеличение размера файла в exFat).

Нужно не забывать так же, что файловая система exFAT требует более новой версии ОС (может потребоваться апгрейд железа), а также тот факт, что на старых устройствах (фотоаппараты, mp3-плееры) exFAT может просто не поддерживаться.

exFat или NTFS

ExFAT можно считать конкурентом NTFS на системах с ограниченной вычислительной мощности и памяти. Кроме того файловую систему NTFS на флэш-картах использовать очень неудобно и неэффективно (падает скорость работы и уменьшается срок службы флеш памяти), и именно ExFAT будет идеальной файловой системой для таких устройств.

В заключение приведу несколько общих рекомендаций по выбору наиболее подходящей файловой системы. Если у вас флеш-накопитель небольшого объема, форматируйте его в FAT32. Флешки большого объема форматируйте exFAT, так как «скачки скорости» на них будут особенно заметны. Внешние жесткие диски обычно имеют большой объем и высокую производительность (особенно те, которые обладают разъемами USB 3.0), поэтому их лучше форматировать в NTFS.

Статья взята из открытых источников: http://pc-hard.ru/softarticles/1-fat32-ntfs-exfat-comparsion.html

Файловые системы FAT

FAT16

Файловая система FAT16 начала свое существование еще во времена, предшествовавшие MS-DOS, и поддерживается всеми операционными системами Microsoft для обеспечения совместимости. Ее название File Allocation Table (таблица расположения файлов) отлично отражает физическую организацию файловой системы, к основным характеристикам которой можно отнести то, что максимальный размер поддерживаемого тома (жесткого диска или раздела на жестком диске) не превышает 4095 Мбайт. Во времена MS-DOS 4-гигабайтные жесткие диски казались несбыточной мечтой (роскошью были диски объемом 20-40 Мбайт), поэтому такой запас был вполне оправданным.

Том, отформатированный для использования FAT16, разделяется на кластеры. Размер кластера по умолчанию зависит от размера тома и может колебаться от 512 байт до 64 Кбайт. В табл. 2 показано, как размер кластера зависит от размера тома. Отметим, что размер кластера может отличаться от значения по умолчанию, но должен иметь одно из значений, указанных в табл. 2 .

Не рекомендуется задействовать файловую систему FAT16 на томах больше 511 Мбайт, так как для относительно небольших по объему файлов дисковое пространство будет использоваться крайне неэффективно (файл размером в 1 байт будет занимать 64 Кбайт). Независимо от размера кластера файловая система FAT16 не поддерживается для томов больше 4 Гбайт.

FAT32

Начиная с Microsoft Windows 95 OEM Service Release 2 (OSR2) в Windows появилась поддержка 32-битной FAT. Для систем на базе Windows NT эта файловая система впервые стала поддерживаться в Microsoft Windows 2000. Если FAT16 может поддерживать тома объемом до 4 Гбайт, то FAT32 способна обслуживать тома объемом до 2 Тбайт. Размер кластера в FAT32 может изменяться от 1 (512 байт) до 64 секторов (32 Кбайт). Для хранения значений кластеров FAT32 требуется 4 байт (32 бит, а не 16, как в FAT16). Это означает, в частности, что некоторые файловые утилиты, рассчитанные на FAT16, не могут работать с FAT32.

Основным отличием FAT32 от FAT16 является то, что изменился размер логического раздела диска. FAT32 поддерживает тома объемом до 127 Гбайт. При этом, если при использовании FAT16 с 2-гигабайтными дисками требовался кластер размером в 32 Кбайт, то в FAT32 кластер размером в 4 Кбайт подходит для дисков объемом от 512 Мбайт до 8 Гбайт (табл. 4).

Это соответственно означает более эффективное использование дискового пространства - чем меньше кластер, тем меньше места требуется для хранения файла и, как следствие, диск реже становится фрагментированным.

При применении FAT32 максимальный размер файла может достигать 4 Гбайт минус 2 байта. Если при использовании FAT16 максимальное число вхождений в корневой каталог ограничивалось 512, то FAT32 позволяет увеличить это число до 65 535.

FAT32 накладывает ограничения на минимальный размер тома - он должен быть не менее 65 527 кластеров. При этом размер кластера не может быть таким, чтобы FAT занимала более 16 Мбайт–64 Кбайт / 4 или 4 млн. кластеров.

При использовании длинных имен файлов данные, необходимые для доступа из FAT16 и FAT32, не перекрываются. При создании файла с длинным именем Windows создает соответствующее имя в формате 8.3 и одно или более вхождений в каталог для хранения длинного имени (по 13 символов из длинного имени файла на каждое вхождение). Каждое последующее вхождение хранит соответствующую часть имени файла в формате Unicode. Такие вхождения имеют атрибуты «идентификатор тома», «только чтение», «системный» и «скрытый» - набор, который игнорируется MS-DOS; в этой операционной системе доступ к файлу осуществляется по его «псевдониму» в формате 8.3.

Файловая система NTFS

В состав Microsoft Windows 2000 входит поддержка новой версии файловой системы NTFS, которая, в частности, обеспечивает работу с сервисами каталогов Active Directory, точки пересчета (reparse points), средства защиты информации, контроль за доступом и ряд других возможностей.

Как и при использовании FAT, основной информационной единицей в NTFS является кластер. В табл. 5 показаны размеры кластеров по умолчанию для томов различной емкости.

При формировании файловой системы NTFS программа форматирования создает файл Master File Table (MTF) и другие области для хранения метаданных. Метаданные используются NTFS для реализации файловой структуры. Первые 16 записей в MFT зарезервированы самой NTFS. Местоположение файлов метаданных $Mft и $MftMirr записано в загрузочном секторе диска. Если первая запись в MFT повреждена, NTFS считывает вторую запись для нахождения копии первой. Полная копия загрузочного сектора располагается в конце тома. В табл. 6 перечислены основные метаданные, хранимые в MFT.

Остальные записи MFT содержат записи для каждого файла и каталога, расположенных на данном томе.

Обычно один файл использует одну запись в MFT, но если у файла большой набор атрибутов или он становится слишком фрагментированным, то для хранения информации о нем могут потребоваться дополнительные записи. В этом случае первая запись о файле, называемая базовой записью, хранит местоположение других записей. Данные о файлах и каталогах небольшого размера (до 1500 байт) полностью содержатся в первой записи.

Атрибуты файлов в NTFS

Каждый занятый сектор на NTFS-томе принадлежит тому или иному файлу. Даже метаданные файловой системы являются частью файла. NTFS рассматривает каждый файл (или каталог) как набор файловых атрибутов. Такие элементы, как имя файла, информация о его защите и даже данные в нем, являются атрибутами файла. Каждый атрибут идентифицируется кодом определенного типа и, опционально, именем атрибута.

Если атрибуты файла вмещаются в файловую запись, они называются резидентными атрибутами. Такими атрибутами всегда являются имя файла и дата его создания. В тех случаях, когда информация о файле слишком велика, чтобы вместиться в одну MFT-запись, некоторые атрибуты файла становятся нерезидентными. Резидентные атрибуты хранятся в одном или более кластерах и представляют собой поток альтернативных данных для текущего тома (об этом - чуть ниже). Для описания местонахождения резидентных и нерезидентных атрибутов NTFS создает атрибут Attribute List.

В табл. 7 показаны основные атрибуты файлов, определенные в NTFS. В будущем этот список может быть расширен.

Файловая система CDFS

В Windows 2000 обеспечивается поддержка файловой системы CDFS, отвечающей стандарту ISO’9660, описывающему расположение информации на CD-ROM. Поддерживаются длинные имена файлов в соответствии с ISO’9660 Level 2.

При создании CD-ROM для использования под управлением Windows 2000 следует иметь в виду следующее:

• все имена каталогов и файлов должны содержать менее 32 символов;
• все имена каталогов и файлов должны состоять только из символов верхнего регистра;
• глубина каталогов не должна превышать 8 уровней от корня;
• использование расширений имен файлов не обязательно.

Сравнение файловых систем

Под управлением Microsoft Windows 2000 возможно использование файловых систем FAT16, FAT32, NTFS или их комбинаций. Выбор операционной системы зависит от следующих критериев:

• того, как используется компьютер;
• аппаратной платформы;
• размера и числа жестких дисков;
• безопасности информации

Файловые системы FAT

Как вы уже могли заметить, цифры в названии файловых систем - FAT16 и FAT32 - указывают на число бит, необходимых для хранения информации о номерах кластеров, используемых файлом. Так, в FAT16 применяется 16-битная адресация и, соответственно, возможно использование до 2 16 адресов. В Windows 2000 первые четыре бита таблицы расположения файлов FAT32 необходимы для собственных нужд, поэтому в FAT32 число адресов достигает 2 28 .

В табл. 8 показаны размеры кластеров для файловых систем FAT16 и FAT32.

Помимо существенных отличий в размере кластера FAT32 также позволяет корневому каталогу расширяться (в FAT16 число вхождений ограничено 512 и может быть даже ниже при использовании длинных имен файлов).

Преимущества FAT16

Среди преимуществ FAT16 можно отметить следующие:

• файловая система поддерживается операционными системами MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, а также некоторыми операционными системами UNIX;
• существует большое число программ, позволяющих исправлять ошибки в этой файловой системе и восстанавливать данные;
• при возникновении проблем с загрузкой с жесткого диска система может быть загружена с флоппи-диска;
• данная файловая система достаточно эффективна для томов объемом менее 256 Мбайт.

Недостатки FAT16

К основным недостаткам FAT16 относятся:

• корневой каталог не может содержать более 512 элементов. Использование длинных имен файлов существенно сокращает число этих элементов;
• FAT16 поддерживает не более 65 536 кластеров, а так как некоторые кластеры зарезервированы операционной системой, число доступных кластеров - 65 524. Каждый кластер имеет фиксированный размер для данного логического устройства. При достижении максимального числа кластеров при их максимальном размере (32 Кбайт) максимальный объем поддерживаемого тома ограничивается 4 Гбайт (под управлением Windows 2000). Для поддержания совместимости с MS-DOS, Windows 95 и Windows 98 объем тома под FAT16 не должен превышать 2 Гбайт;
• в FAT16 не поддерживается встроенная защита файлов и их сжатие;
• на дисках большого объема теряется много места за счет того, что используется максимальный размер кластера. Место под файл выделяется исходя из размера не файла, а кластера.

Преимущества FAT32

Среди преимуществ FAT32 можно отметить следующие:

• выделение дискового пространства выполняется более эффективно, особенно для дисков большого объема;
• корневой каталог в FAT32 представляет собой обычную цепочку кластеров и может находиться в любом месте диска. Благодаря этому FAT32 не накладывает никаких ограничений на число элементов в корневом каталоге;
• за счет использования кластеров меньшего размера (4 Кбайт на дисках объемом до 8 Гбайт) занятое дисковое пространство обычно на 10-15% меньше, чем под FAT16;
• FAT32 является более надежной файловой системой. В частности, она поддерживает возможность перемещения корневого каталога и использования резервной копии FAT. Помимо этого загрузочная запись содержит ряд критичных для файловой системы данных.

Недостатки FAT32

Основные недостатки FAT32:

• размер тома при использовании FAT32 под Windows 2000 ограничен 32 Гбайт;
• тома FAT32 недоступны из других операционных систем - только из Windows 95 OSR2 и Windows 98;
• не поддерживается резервная копия загрузочного сектора;
• в FAT32 не поддерживается встроенная защита файлов и их сжатие.

Файловая система NTFS

При работе в Windows 2000 Microsoft рекомендуется отформатировать все разделы жесткого диска под NTFS, за исключением тех конфигураций, когда используется несколько операционных систем (кроме Windows 2000 и Windows NT). Применение NTFS вместо FAT позволяет использовать функции, доступные в NTFS. К ним, в частности, относятся:

• возможность восстановления. Эта возможность «встроена» в файловую систему. NTFS гарантирует сохранность данных за счет того, что использует протокол и некоторые алгоритмы восстановления информации. В случае системного сбоя NTFS использует протокол и дополнительную информацию для автоматического восстановления целостности файловой системы;
• сжатие информации. Для томов NTFS Windows 2000 поддерживает сжатие отдельных файлов. Такие сжатые файлы могут использоваться Windows-приложениями без предварительной распаковки, которая происходит автоматически при чтении из файла. При закрытии и сохранении файл снова упаковывается;
• помимо этого можно выделить следующие преимущества NTFS:

Некоторые функции операционной системы требуют наличия NTFS;

Скорость доступа намного выше - NTFS минимизирует число обращений к диску, требуемых для нахождения файла;

Защита файлов и каталогов. Только на томах NTFS возможно задание атрибутов доступа к файлам и папкам;

При использовании NTFS Windows 2000 поддерживает тома объемом до 2 Тбайт;

Файловая система поддерживает резервную копию загрузочного сектора - она располагается в конце тома;

NTFS поддерживает систему шифрования Encrypted File System (EFS), обеспечивающую защиту от неавторизованного доступа к содержимому файлов;

При использовании квот можно ограничить объем дискового пространства, занимаемого пользователями.

Недостатки NTFS

Говоря о недостатках файловой системы NTFS, следует отметить, что:

• NTFS-тома недоступны в MS-DOS, Windows 95 и Windows 98. Помимо этого ряд функций, реализованных в NTFS под Windows 2000, недоступен в Windows 4.0 и более ранних версиях;
• для томов небольшого объема, содержащих много файлов небольшого размера, возможно снижение производительности по сравнению с FAT.

Файловая система и скорость

Как мы уже выяснили, для томов небольшого объема FAT16 или FAT32 обеспечивает более быстрый доступ к файлам по сравнению с NTFS, так как:

• FAT обладает более простой структурой;
• размер каталогов меньше;
• FAT не поддерживает защиту файлов от несанкционированного доступа - системе не нужно проверять права доступа к файлам.

NTFS минимизирует число обращений к диску и время, необходимое для нахождения файла. Кроме того, если размер каталога достаточно мал, чтобы поместиться в одной записи MFT, вся запись считывается за один раз.

Одно вхождение в FAT содержит номер кластера для первого кластера каталога. Для просмотра файла FAT требуется поиск по всей файловой структуре.

Сравнивая скорость операций, выполняемых для каталогов, содержащих короткие и длинные имена файлов, следует учитывать, что скорость операций для FAT зависит от самой операции и размера каталога. Если FAT ищет несуществующий файл, поиск выполняется по всему каталогу - эта операция занимает больше времени, чем поиск по структуре, основанной на B-деревьях, используемой в NTFS. Среднее время, необходимое для поиска файла, в FAT выражается как функция от N/2, в NTFS - как log N, где N - это число файлов.

Ряд следующих факторов влияет на скорость чтения и записи файлов под управлением Windows 2000:

• фрагментация файла. Если файл сильно фрагментирован, NTFS обычно требуется меньше обращений к диску, чем FAT для нахождения всех фрагментов;
• размер кластера. Для обеих файловых систем размер кластера по умолчанию зависит от объема тома и всегда выражается степенью числа 2. Адреса в FAT16 - 16-битные, в FAT32 - 32-битные, в NTFS - 64-битные;
• размер кластера по умолчанию в FAT базируется на том факте, что таблица расположения файлов может иметь не более 65 535 вхождений - размер кластера представляет собой функцию от объема тома, деленного на 65 535. Таким образом, размер кластера по умолчанию для тома FAT всегда больше, чем размер кластера для тома NTFS того же объема. Отметим, что больший размер кластера для томов FAT означает, что тома FAT могут быть менее фрагментированными;
• расположение файлов небольшого размера. При использовании NTFS файлы небольшого размера содержатся в MFT-записи. Размер файла, помещающегося в одну запись MFT, зависит от числа атрибутов этого файла.

Максимальный размер томов NTFS

Теоретически NTFS поддерживает тома с числом кластеров до 2 32 . Но тем не менее помимо отсутствия жестких дисков такого объема существуют и другие ограничения на максимальный размер тома.

Одним из таких ограничений является таблица разделов. Индустриальные стандарты ограничивают размер таблицы разделов 2 32 секторами. Другим ограничением является размер сектора, который обычно равен 512 байт. Поскольку размер сектора может измениться в будущем, текущий размер дает ограничение на размер одного тома - 2 Тбайт (2 32 x 512 байт = 2 41). Таким образом, 2 Тбайт является практическим пределом для физических и логических томов NTFS.

В табл. 11 показаны основные ограничения NTFS.

Управление доступом к файлам и каталогам

При использовании томов NTFS можно устанавливать права доступа к файлам и каталогам. Эти права доступа указывают, какие пользователи и группы имеют доступ к ним и какой уровень доступа допустим. Такие права доступа распространяются как на пользователей, работающих за компьютером, на котором располагаются файлы, так и на пользователей, обращающихся к файлам через сеть, когда файл располагается в каталоге, открытом для удаленного доступа.

Под NTFS можно также устанавливать разрешения на удаленный доступ, объединяемые с разрешениями на доступ к файлам и каталогам. Помимо этого файловые атрибуты (только чтение, скрытый, системный) также ограничивают доступ к файлу.

Под управлением FAT16 и FAT32 тоже возможно устанавливать атрибуты файлов, но они не обеспечивают права доступа к файлам.

В версии NTFS, используемой в Windows 2000, появился новый тип разрешения на доступ - наследуемые разрешения. Вкладка Security содержит опцию Allow inheritable permissions from parent to propagate to this file object , которая по умолчанию находится в активном состоянии. Данная опция существенно сокращает время, требуемое на изменение прав доступа к файлам и подкаталогам. Например, для изменения прав доступа к дереву, содержащему сотни подкаталогов и файлов, достаточно включить эту опцию - в Windows NT 4 необходимо изменить атрибуты каждого отдельного файла и подкаталога.

На рис. 5 показаны диалоговая панель Properties и вкладка Security (раздел Advanced) - перечислены расширенные права доступа к файлу.

Напомним, что для томов FAT можно управлять доступом только на уровне томов и такой контроль возможен только при удаленном доступе.

Сжатие файлов и каталогов

В Windows 2000 поддерживается сжатие файлов и каталогов, расположенных на NTFS-томах. Сжатые файлы доступны для чтения и записи любыми Windows-приложениями. Для этого нет необходимости в их предварительной распаковке. Используемый алгоритм сжатия схож с тем, который используется в DoubleSpace (MS-DOS 6.0) и DriveSpace (MS-DOS 6.22), но имеет одно существенное отличие - под управлением MS-DOS выполняется сжатие целого первичного раздела или логического устройства, тогда как под NTFS можно упаковывать отдельные файлы и каталоги.

Алгоритм сжатия в NTFS разработан с учетом поддержки кластеров размером до 4 Кбайт. Если величина кластера больше 4 Кбайт, функции сжатия NTFS становятся недоступными.

Самовосстановление NTFS

Файловая система NTFS обладает способностью самовосстановления и может поддерживать свою целостность за счет использования протокола выполняемых действий и ряда других механизмов.

NTFS рассматривает каждую операцию, модифицирующую системные файлы на NTFS-томах, как транзакцию и сохраняет информацию о такой транзакции в протоколе. Начатая транзакция может быть либо полностью завершена (commit), либо откатывается (rollback). В последнем случае NTFS-том возвращается в состояние, предшествующее началу транзакции. Для того чтобы управлять транзакциями, NTFS записывает все операции, входящие в транзакцию, в файл протокола, перед тем как осуществить запись на диск. После того как транзакция завершена, все операции выполняются. Таким образом, под управлением NTFS не может быть незавершенных операций. В случае дисковых сбоев незавершенные операции просто отменяются.

Под управлением NTFS также выполняются операции, позволяющие «на лету» определять дефектные кластеры и отводить новые кластеры для файловых операций. Этот механизм называется cluster remapping.

В данном обзоре мы рассмотрели различные файловые системы, поддерживаемые в Microsoft Windows 2000, обсудили устройство каждой из них, отметили их достоинства и недостатки. Наиболее перспективной является файловая система NTFS, которая обладает большим набором функций, недоступных в других файловых системах. Новая версия NTFS, поддерживаемая Microsoft Windows 2000, обладает еще большей функциональностью и поэтому рекомендуется для использования при установке операционной системы Win 2000.

КомпьютерПресс 7"2000