Whether Windows 8 should use NTFS or Fat32 file system depends on the user’s preference. While both are popular file systems, each has its pros and cons. This article will explore the differences between both file systems. Read on to discover why NTFS is the better choice for Windows 8.
FAT32 is a legacy file system that used the FAT16 standard. This file system supported larger media and over 2GB of storage capacity. It was used on older versions of Windows including the XP operating system. While FAT32 is still widely used in PCs, NTFS is more secure and offers a variety of features. The latter supports disk quotas for system administrators, which allows users to manage disk space more efficiently.
NTFS is the newer drive format. Microsoft first introduced NTFS in 1993, including it in its corporate-oriented Windows NT 3.1 and 2000. Despite being popular in corporate environments, it only became widespread on consumer PCs in 2001. Windows 7 and 8 are default file systems for new PCs. FAT32 is read/write compatible with most modern operating systems, including Windows 8.
Does Windows 8 Support FAT32?
Is Windows 8 compatible with FAT32? Yes, it does! If you have an older hard drive, you may be wondering if Windows 8 supports FAT32. FAT is an older file system, and its use is less widespread than NTFS. Many portable devices still use FAT32 as their standard file system. In fact, some XP machines only support FAT32. Windows will not display the FAT32 option if you have an older drive.
The maximum size limit on FAT32 is 4 GB, which is slightly smaller than the maximum supported by exFAT. ExFAT, on the other hand, allows file sizes to be unlimited. It also supports FAT mirroring, allowing a copy of the original FAT to be active. In addition, FAT32 allows for dynamic resizing of partitions, which Microsoft will not implement in its initial release.
While Windows doesn’t support formatting larger drives as FAT32, it does support larger external drives. Unless you have a terabyte-sized external drive, you can format it as FAT32 using a 3rd-party utility. Fortunately, FAT32 Format is an easy, portable GUI tool that requires no installation. To format larger drives, simply double-click Computer and click File Explorer. On the File System tab, click FAT32.
What File System Does Windows 8 Use?
What file system does Windows 8 use? will be a question that you’ve probably asked yourself many times. Microsoft’s latest file system, ReFS, is a hybrid that uses a subset of NTFS features. Because of this, it maintains backward compatibility with NTFS. However, clients running Windows 8 will be able to read and write to ReFS hard-drive partitions and shares. What’s more, it supports shared storage pools.
While Windows 7 and 8 use NTFS, there are many other file systems you can use. The first is FAT, which was originally derived from old DOS and carries an exFAT extension. In addition, Windows also uses NTFS and ReFS as new generation formats for servers starting with Windows Server 2012. In addition to these, there’s HPFS, which was developed by Microsoft and IBM, but only exists on very old machines running Windows NT or 3.5.
NTFS is the most widely used file system on Windows. It was first introduced in 1993 and is the standard file system for end-user computers. All Windows versions of Windows Server use NTFS. However, it has many shortcomings. It is slow and requires lots of processing power. Its write journal occupies valuable space and adds extra load on NAND flash storage devices. Moreover, NTFS is patented by Microsoft and it is difficult to find competitors who are willing to license it.
Should Windows Be NTFS Or FAT32?
As the name suggests, file systems use a set of rules to organize data on a storage device. NTFS, FAT32, and exFAT all have pros and cons. Let’s compare the differences between these three file systems to see which one works best for your computer. Both file systems have their own advantages and disadvantages, so choose the one that works best for you. We’ll also examine how they are backed up and what they have to offer.
FAT32 is the most popular file system for desktops. However, there are certain restrictions with this format. Windows cannot save Windows System Images on a FAT32 disk. It can also’t store files larger than 4GB. The modern OS consumes 40 to 100 gigabytes of storage space. To avoid this, you can format your Windows 8 PC to use the NTFS file system.
How Do I Format a USB on Windows 8?
If you’re looking to back up important personal documents or store personal data, you’ll need to know how to format a USB drive. To perform this task, open the Run dialog or Command Prompt and type diskpart. Run this command as an administrator to get the full list of disks on your computer. Next, type the clean command to remove all partitions and locks on the USB drive. Once you’ve done that, you’re ready to format your USB.
After choosing the format, you’ll have two options: FAT32 and exFAT. FAT32 is the most compatible with Windows, while exFAT is better suited for storing and sharing files. You’ll also need to change the allocation unit size, which describes the size of each cluster. A larger cluster size will increase the speed of the USB drive. When deciding between the two options, always remember to backup your data before formatting.
Does Windows 8 Support exFAT?
How to format partitions in Windows 8 with exFAT format? This method will require you to have at least 32GB of free space on the partition. Moreover, formatting partitions with exFAT format will only work with larger partitions than 32GB. To perform this task, you need to install Windows PE or CMD bootable media. Once done, you can format your hard drive with exFAT format.
To format an external hard drive with exFAT format, you can run the free partition manager. It will detect the hard drive and will show you its properties. Click the hard drive and click “Disk Management.” You can then right-click the hard disk partition to remove it. Alternatively, right-click the unallocated space on the disk to create a new simple volume. Select the option “Format hard drive partition with exFAT format” and follow the prompts. Click “Next” to proceed.
The EXFAT file system is a universal file system used by Windows, Mac OS, and mobile devices. It is compatible with both platforms and can support files as large as 16EB. If you use Windows, make sure to back up any important files before ejecting it from a shared drive. If you have any questions, follow the links below. There are instructions for Windows 7 and Windows 10 in the exFAT format.
What Format is NTFS?
When you’re wondering what file system you have on your computer, NTFS is one of the most commonly used formats. Its advantage is that it supports hard disks with a maximum size of 16 EB. The drawback is that it limits the size of individual files to under 256 TB in Windows 8 and Windows 10.
NTFS supports disk quotas, which are set by the administrator. They help you manage the amount of disk space you use for user files and warn you if you exceed that amount. However, disk quotas do not take into account NTFS’s transparent file compression. So, if you are constantly running out of space, NTFS can save you from a disaster.
Before converting the disk, make sure you backup your data first. The formatted data is vulnerable to data corruption, so be sure to backup the file system first. If you’re unsure about whether to convert your partition to NTFS, you can use the command prompt. To open the command prompt, type cplc (command) in your keyboard. If you get an error message, press ESC to cancel the conversion.
Which is Faster NTFS Or FAT32?
While the Windows 8 system will make the hard drive format choice automatically, you can still format an external drive with different file formats. NTFS is generally faster and more convenient for Windows environments, while FAT32 is best for non-Windows environments and smaller file sizes. But do both have the same advantages and disadvantages? Read on to find out! NTFS is the default file system in Windows, while FAT32 is compatible with other operating systems.
NTFS was developed by Bill Gates and Marc McDonald. Its first version, FAT32, was widely used until the advent of 4-GB hard disks. NTFS is a more advanced version of the file system, using advanced data structures to improve disk space utilization, reliability, and overall performance. Unlike FAT32, NTFS is not as widely supported as FAT32. Hence, this article will compare these two file systems.
Learn More Here:
1.) Windows Help Center
2.) Windows – Wikipedia
3.) Windows Blog
4.) Windows Central
Операционная система Windows 8, Windows 8.1 поддерживает несколько файловых систем: NTFS, FAT и FAT32. Но работать может только на NTFS, то есть установлена может быть только на раздел жесткого диска, отформатированного в данной файловой системе.
Обусловлено это теми особенностями и инструментами безопасности, которые предусмотрены в NTFS, но отсутствуют в файловых системах Windows предыдущего поколения: FAT16 и FAT32.
Далее мы остановимся на всей линейке файловых систем для Windows, чтобы понять, какую роль они играют в работе системы и как они развивались в процессе становления Windows плоть до Windows 8.
Содержание
- Общие сведения о файловых системах
- Файловая система FAT
- Файловая система FAT32
- Файловая система NTFS
- Устройство NTFS. Главная таблица файлов MFT
- Конвертирование разделов FAT32 в NTFS без потери данных. Утилита convert
Общие сведения о файловых системах
Преимущества NTFS касаются практически всего: производительности, надежности и эффективности работы с данными (файлами) на диске. Так, одной из основных целей создания NTFS было обеспечение скоростного выполнения операций над файлами (копирование, чтение, удаление, запись), а также предоставление дополнительных возможностей: сжатие данных, восстановление поврежденных файлов системы на больших дисках и т.д.
Другой основной целью создания NTFS была реализация повышенных требований безопасности, так как файловые системы FAT, FAT32 в этом отношении вообще никуда не годились. Именно в NTFS можно разрешить или запретить доступ к какому-либо файлу или папке (разграничить права доступа).
Сначала рассмотрим сравнительные характеристики файловых систем, а потом остановимся на каждой из них поподробнее. Сравнение, для большей наглядности, приведены в табличной форме.
Файловая система FAT для современных жестких дисков просто не подходит (ввиду ее ограниченных возможностей). Что касается FAT32, то ее еще можно использовать, но уже с натяжкой.
Если купить жесткий диск на 1000 ГБ, то вам придется разбивать его как минимум на несколько разделов. А если вы собираетесь заниматься видеомонтажом, то вам будет очень мешать ограничение в 4 Гб как максимально возможный размер файла.
Всех перечисленных недостатков лишена файловая система NTFS. Так что, даже не вдаваясь в детали и специальные возможности файловой системы NTFS, можно сделать выбор в ее пользу.
| Файловая система |
Параметры | |
|---|---|---|
| Размеры тома | Максимальныйразмерфайла | |
| FAT | От 1.44 МБ до 4 ГБ | 2ГБ |
| FAT32 | Теоретически возможен размер тома от 512 МБ до 2 Тбайт. Сжатие не поддерживается на уровне файловой системы | 4ГБ |
| NTFS | Минимальный рекомендуемый размер составляет 1,44 МБ, а максимальный — 2 Тбайт. Поддержка сжатия на уровне файловой системы для файлов, каталогов и томов. | Максимальный размер ограничен лишь размером тома (Теоретически — 264 байт минус 1 килобайт. Практически — 244 байт минус 64 килобайта) |
Вообще использование FAT32 может быть оправдано лишь в тех случаях, когда у вас на компьютере установлено несколько операционных систем, а какая-либо из них не поддерживает NTFS. Но на сегодняшний день таких практически нет. Разве что вы захотите установить у себя антиквариат типа Windows 98.
Файловая система FAT
Файловая система FAT (обычно под ней понимается FAT 16) была разработана достаточно давно и предназначалась для работы с небольшими дисковыми и файловыми объемами, простой структурой каталогов. Аббревиатура FAT расшифровывается как File Allocation Table (с англ. таблица размещения файлов). Эта таблица размещается в начале тома, причем хранятся две ее копии (в целях обеспечения большей устойчивости).
Данная таблица используется операционной системой для поиска файла и определения его физического расположения на жестком диске. В случае повреждения таблицы (и ее копии) чтение файлов операционной системой становится невозможно. Она просто не может определить, где какой файл, где он начинается и где заканчивается. В таких случаях говорят, что файловая система «упала».
Файловая система FAT изначально разрабатывалась компанией Microsoft для дискет. Только потом они стали ее применять для жестких дисков. Сначала это была FAT12 (для дискет и жестких дисков до 16 МБ), а потом она переросла в FAT16, которая была введена в эксплуатацию с операционной системой MS-DOS 3.0.
Далее она поддерживается в Windows 3.x, Windows 95, Windows 98, Windows NT/2000 и т.д.
Файловая система FAT32
Начиная с Windows 95 OSR2, компания Microsoft начинает активно использовать в своих операционных системах FAT32 — тридцатидвухразрядную версию FAT. Что поделать, технический прогресс не стоит на месте и возможностей FAT 16 стало явно недостаточно.
По сравнению с ней FAT32 стала обеспечивать более оптимальный доступ к дискам, более высокую скорость выполнения операций ввода/вывода, а также поддержку больших файловых объемов (объем диска до 2 Тбайт).
В FAT32 реализовано более эффективное расходование дискового пространства (путем использования более мелких кластеров). Выгода по сравнению с FAT16 составляет порядка 10.15%. То есть при использовании FAT32 на один и тот же диск может быть записано информации на 10. 15% больше, чем при использовании FAT16.
Кроме того, необходимо отметить, что FAT32 обеспечивает более высокую надежность работы и более высокую скорость запуска программ.
Обусловлено это двумя существенными нововведениями:
- Возможностью перемещения корневого каталога и резервной копии FAT (если основная копия получила повреждения)
- Возможностью хранения резервной копии системных данных.
Файловая система NTFS
Ни одна из версий FAT не обеспечивает хоть сколько-нибудь приемлемого уровня безопасности. Это, а также необходимость в добавочных файловых механизмах (сжатия, шифрования) привело к необходимости создания принципиально новой файловой системы. И ею стала файловая система NT (NTFS)
NTFS — от англ. New Technology File System, файловая система новой технологии. Как уже упоминалось, основным ее достоинством является защищенность: для файлов и папок NTFS могут быть назначены права доступа (на чтение, на запись и т.д.). Благодаря этому существенно повысилась безопасность данных и устойчивость работы системы.
Назначение прав доступа позволяет запретить/разрешить каким-либо пользователям и программам проделывать какие-либо операции над файлами. Например, не обладая достаточными правами, посторонний пользователь не сможет изменить какой-либо файл. Или не обладая достаточными правами, вирус не сможет испортить файл.
Кроме того, NTFS, как было сказано выше, обеспечивает лучшую производительность и возможность работы с большими объемами данных.
Начиная с Windows 2000, используется версия NTFS 5.0, которая, помимо стандартных, позволяет реализовывать следующие возможности:
- Шифрование данных — эта возможность реализуется специальной надстройкой NTFS, которая называется Encrypting File System(EFS) — шифрующая файловая система. Благодаря этому механизму шифрованные данные могут быть прочитаны только на компьютере, на котором произошла шифровка.
- Дисковые квоты — стало возможно назначать пользователям определенный (ограниченный) размер на диске, который они могут использовать.
- Хранение разреженных файлов. Встречаются файлы, в которых содержится большое количество последовательных пустых байтов. Файловая система NTFS позволяет оптимизировать их хранение.
- Использование журнала изменений — позволяет регистрировать все операции доступа к файлам и томам.
И еще одно нововведение NTFS — точки монтирования. С помощью точек монтирования можно определить различные не связанные между собой папки и даже диски в системе, как один диск или папка. Это имеет большую важность для сбора в одном месте разнородной информации, находящейся в системе.
Напоследок необходимо иметь в виду, что если для файла под NTFS были установлены определенные права доступа, а потом вы его скопировали на раздел FAT, то все его права доступа и другие уникальные атрибуты, присущие NTFS, будут утеряны. Так что будьте бдительны.
Устройство NTFS. Главная таблица файлов MFT
Как и любая другая файловая система, NTFS делит все полезное место на кластеры — минимальные блоки данных, на которые разбиваются файлы. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров — от 512 байт до 64 Кбайт. Однако общепринятым стандартом считается кластер размером 4 Кбайт. Именно он используется по умолчанию. Принцип существования кластеров можно проиллюстрировать следующим примером.
Если у вас размер кластера составляет 4 Кбайт (что скорее всего), а нужно сохранить файл, размером 5 Кбайт, то реально под него будет выделено 8 Кбайт, так как в один кластер он не помещается, а под файл дисковое пространство выделяется только кластерами.
Для каждого NTFS-диска имеется специальный файл — MFT (Master Allocation Table — главная таблица файлов). В этом файле содержится централизованный каталог всех имеющихся на диске файлов. При создании файла NTFS создает и заполняет в MFT соответствующую запись, в которой содержится информация об атрибутах файла, содержимом файла, имя файла и т.п.
Помимо MFT, имеется еще 15 специальных файлов (вместе с MFT — 16), которые недоступны операционной системе и называются метафайлами. Имена всех метафайлов начинаются с символа $, но стандартными средствами операционной системы просмотреть их и вообще увидеть не представляется возможным. Далее для примера представлены основные метафайлы:
- SMFT — сам MFT.
- $MFTmirr — копия первых 16 записей MFT, размещенная посередине диска (зеркало).
- $LogFile — файл поддержки журналирования.
- $Volume — служебная информация: метка тома, версия файловой системы, и т.д.
- $AttrDef — список стандартных атрибутов файлов на томе.
- $ — корневой каталог.
- $Bitmap — карта свободного места тома.
- $Boot — загрузочный сектор (если раздел загрузочный).
- $Quota — файл, в котором записаны права пользователей на использование дискового пространства.
- $Upcase — файл-таблица соответствия заглавных и прописных букв в именах файлов на текущем томе.
Нужен в основном потому, что в NTFS имена файлов записываются в кодировке Unicode, которую составляют 65 тысяч различных символов, искать большие и малые эквиваленты которых очень нетривиально.
Что касается принципа организации данных на диске NTFS, то он условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT-зону — пространство, в которое растет метафайл MFT.
Запись каких-либо пользовательских данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой. Это делается для того, чтобы самый главный служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.
Однако при нехватке дискового пространства MFT-зона может сама уменьшаться (если это возможно), так что никакого дискомфорта вы замечать не будете. При этом новые данные уже будут записываться в бывшую MFT-зону.
В случае последующего высвобождения дискового пространства MFT-зона снова будет увеличиваться, однако в дефрагментированном виде (то есть не единым блоком, а несколькими частями на диске). В этом нет ничего страшного, просто считается, что система более надежна, когда MFT-файл не дефрагментирован.
Кроме того, при не дефрагментированном MFT-файле вся файловая система работает быстрее. Соответственно чем более дефрагментированным является MFT-файл, тем медленней работает файловая система.
Что касается размера MFT-файла, то он примерно вычисляется, исходя из 1 МБ на 1000 файлов.
Конвертирование разделов FAT32 в NTFS без потери данных. Утилита convert
Вы можете без особого труда конвертировать существующий FAT32-раздел в NTFS. Для этого в Windows 8, Windows 8.1 предусмотрена утилита командной строки convert.
Параметры ее работы показаны на скриншоте.
Таким образом, чтобы конвертировать в NTFS диск D:, в командную строку следует ввести следующую команду:
convert d: /fs:ntfs /v
После этого от вас попросят ввести метку тома, если такая есть (метка тома указывается рядом с именем диска в окне Мой компьютер. Она служит для более подробного обозначения дисков и может использоваться, а может не использоваться. Например, это может быть Files Storage (D:).
Здесь Files Storage — это метка тома d:.
Для конвертации флешки команда выглядит так:
convert e: /fs:ntfs /nosecurity /x
где e – это буква вашей флешки.
Вы знаете, что Windows Phone использует NTFS? Почему большинство карт памяти и почти все USB-накопители по-прежнему используют старый-добрый FAT? Почему вы можете хранить полноразмерные HD-фильмы на некоторых флеш-накопителях и не можете на других? Почему некоторые устройства поддерживают только карты памяти SDHC до 32 ГБ, и что можно сделать, чтобы заставить их использовать 64 ГБ SDXC? Эти и многие другие вопросы связаны с типом файловой системы, используемой конкретным устройством хранения. Но как это связано с Windows?
Содержание
- Файловые системы Windows
- FAT32: Очевидный выбор
- NTFS: системный диск
- exFAT: лучшее, если поддерживается…
- ReFS: лучшее решение для сервера
- Сравнение файловых систем или какую файловую системы выбрать?
- Открытие файловых систем в Windows и восстановление данных
Файловые системы Windows
В начале истории персональных компьютеров (думаю, в эпоху текстовых DOS-боксов и дискет) единственной используемой файловой системой была FAT12. С появлением жестких дисков, способных хранить несколько мегабайт данных (да, именно мегабайт, а не гигабайт!) была разработана новая версия FAT под названием FAT16. Под эту файловую систему и разрабатывался Windows 95, получив лишь «апгрейд» в виде поддержки более длинных имен файлов. В Windows 98 Microsoft добавили поддержку еще одной новой версии FAT под названием FAT32 для поддержки больших жестких дисков (да, к тому времени мы уже начали измерять дисковое пространство в гигабайтах).
В параллельной вселенной Windows NT Microsoft все время использовала файловую систему новых технологий, или NTFS. Windows NT 4, Windows 2000, а затем Windows XP, Vista, Windows 7, 8, 8.1 и новые Windows 10 используют NTFS.
В еще одной параллельной вселенной – вселенной съемного хранилища вы можете выбирать между универсальным FAT32 (при этом столкнувшись с его ограничением в размерах файлов в 4 ГБ) и более новым, но не так широко поддерживаемым (из-за ограничений по лицензированию) exFAT. Кстати, exFAT используется в качестве файловой системы по выбору на всех картах SDXC емкостью 64 ГБ и более.
Итак, в настоящее время у нас есть три различных семейства файловых систем: древняя, но все же широко применяемая FAT32, новая NTFS и свежеразработанная, оптимизированная на основе Solid ExFAT. Какую из этих файловых систем использовать, и когда? И каковы различия между ними?
FAT32: Очевидный выбор
FAT32 по-прежнему остается единственной файловой системой, используемой в Windows 98 или Windows ME. FAT32 фактически является файловой системой выбора для карт памяти SD до 32ГБ включительно. Наконец, FAT32 часто используется для форматирования USB-накопителей, в том числе емкостью 64ГБ и выше.
Старичок FAT32… Его основные ограничения хорошо известны. FAT32 поддерживает работу с файлами размером не более 4 ГБ. Если кажется, что для одного файла это много, вспомните о том, что один видеоролик в формате HD занимает от 4,5 до 10 ГБ, и сразу станет понятно, насколько данное ограничение существенно в современных реалиях. Его другие ограничения включают в себя отсутствие надежной поддержки, абсолютное отсутствие контроля доступа, отсутствия шифрования, сжатия или отказоустойчивости.
Иначе говоря, это совершенно простая и легкая файловая система, которая подходит практически для любой портативной электроники с низкой производительностью, такой как цифровые камеры и видеокамеры, простые смартфоны, MP3-плееры и аналогичные устройства. Из-за его почтенного возраста и широкой популярности в Windows с 1997 года FAT32 поддерживается практически всей техникой, включая холодильник и кофеварку. Другими словами, если вы хотите носить с собой одно съемное запоминающее устройство и быть уверенным, что его можно использовать с любым подключаемым модулем, FAT32 – то, что вам нужно.
NTFS: системный диск
Однако ограничения FAT32 не позволят эффективно использовать ее в современных вычислительных средах. Отсутствие контроля доступа – это одно, абсолютное отсутствие ведения журнала и каких-либо намеков на отказоустойчивость – это другое. Ограниченный размер файла также является огромным минусом. В результате Microsoft представила новую файловую систему, которую они назвали файловой системой новых технологий, или NTFS.
В NTFS есть все, чего не хватает FAT. Мощные параметры контроля доступа? Пожалуйста. Отказоустойчивость и ведение журнала? Получите. Мгновенное сжатие и шифрование отдельных файлов, папок и целых томов диска? Конечно. Альтернативные потоки данных, повышенные меры безопасности, резервное копирование самой файловой системы и важных системных файлов и многие другие функции… Начиная с его первоначального выпуска в 1994 году, NTFS получала все новые обновления, в том числе, повышающие ее совместимость. Ее великолепный дизайн и простая реализация по-прежнему не имеют аналогов среди других файловых систем даже сегодня. Она достаточно универсальна для использования даже на смартфонах начального уровня под управлением Windows Phone 8 и 8.1. Но, если это такая отличная файловая система, почему ее не используют все и везде?
Как вы могли ожидать, NTFS не лишена недостатков. Разработанная еще в 1994 году для серверных операций, эта файловая система всегда требовала большой вычислительной мощности для поддержания своих многочисленных структур. Ее системные записи быстро растут, занимают драгоценное пространство и добавляют дополнительную нагрузку на эти устройства хранения, использующие флэш-память NAND. Наконец, если использовать что-либо, кроме больших жестких дисков, ее накладные расходы окажутся слишком велики, поэтому всеобщее признание система пока так и не завоевала. И последнее, но не менее важное: NTFS запатентована Microsoft, которые не желают открывать лицензии на эту файловую систему конкурентам.
exFAT: лучшее, если поддерживается…
Чтобы преодолеть ограничения FAT32 и уменьшить дополнительную нагрузку, оказываемую NTFS на носители на основе NAND, Microsoft разработала еще одну файловую систему под названием Extended FAT или exFAT. Эта файловая система в значительной степени основана на той же концепции, что и оригинальный FAT, только теперь она является настоящей 64-битной файловой системой без ограничения размера файла, существующего в FAT32. Именно поэтому exFAT используется как стандарт для больших SD-карт (стандарт SDXC требует, чтобы все SD-карты размером 64 ГБ и более были отформатированы с помощью exFAT). Поэтому, если вы покупаете 64-гигабайтную карту microSDXC, она будет работать на основе exFAT … и по этой причине она может не распознаваться вашим смартфоном или планшетом.
Причина, по которой exFAT не заменила древний FAT32 повсюду – платное лицензирование. В отличие от FAT32, которая бесплатна для всех без роялти, с производителей, которые хотят использовать exFAT на своих устройствах Microsoft взимает плату за лицензирование. В результате создатели телефонов Android, низкоуровневых Android-планшетов и дешевых камеры предпочитают сэкономить несколько центов стоимости устройств (в пересчете на единицу выпущенной техники) на лицензировании, предпочитая исключить exFAT из списка поддерживаемых файловых систем. В результате, если вы вставляете новую 64-гигабайтную микро SD-карту в такое устройство, карта, скорее всего, не будет распознана.
Можете ли вы самолично преодолеть это ограничение? В большинстве случаев да, и довольно легко. Просто подключите свою SD-карту к ПК через устройство чтения карт и отформатируйте ее с помощью … вы догадались… FAT32! Таким образом, вы потеряете возможность хранить на ней файлы размером более 4 ГБ, но ваша карта памяти, скорее всего, будет распознана и будет бесперебойно работать на устройстве Android, которое по техническим характеристикам вроде как и не должно поддерживать SD-карты емкостью более 32 ГБ.
(Обратите внимание, что некоторые устройства могут быть слишком старыми, чтобы распознавать карты памяти SDXC чисто физически. Да, таковые не производятся вот уже несколько лет, но выпущенные ранее устройства могут по-прежнему не поддерживать карту SDXC независимо от того, с какой файловой системой она поставляются)
Однако минуточку… Windows Phone – это ОС Microsoft, так не будут ли устройства Windows Phone поддерживать exFAT по умолчанию? Так и есть! Windows Phone 8 и 8.1 действительно поставляются со встроенной поддержкой exFAT, бесплатной для производителей, которые хотят выпускать устройства для платформы Windows Phone. Microsoft предлагает бесплатную лицензию exFAT в рамках своего «пакета стимулирования», призванного побудить большее число производителей присоединиться к платформе Windows Phone.
Наконец, все или почти все планшеты с операционной системой Windows RT и полной версией Windows 8 или 8.1 поддерживают exFAT и распознают 64-ГБ и более крупные SD-карты без труда.
ReFS: лучшее решение для сервера
Еще одной отличной файловой системой является ReFS. Изначально она была добавлена в Windows 10 по умолчанию, однако позже ее убрали. Одной из причин является то, что ReFS вполне способна заменить файловую систему NTFS, так как с самого начала ReFS была призвана исправить её недостатки.
Немного позже компания Microsoft оценила потенциал ReFS и ее модернизировали под нужды Windows Server, удалив некоторые функции, которые использовались для обычной Windows.
Таким образом, получилось, что NTFS осталась основной файловой системой обычной Windows, а ReFS переехала в Windows Server чтобы обеспечить более быструю работу серверов и новые возможности.
Несмотря на все это, пользователи настольной версии Windows могут без проблем открывать ReFS накопители, но возможность создать ReFS диск при помощи встроенных средств отсутствует.
Но в чем же особенности файловой системы ReFS?
Начать, пожалуй, стоит с постоянной проверки контрольных сумм. Благодаря этому значительно возрастает уровень защиты данных от повреждения, так как файловая система автоматически обнаруживает и исправляет проблемы с некорректными данными.
Еще появилась возможность быстрого масштабирования данных без падения скорости работы.
В ReFS реализована технология copy-on-write, благодаря чему риск потери данных во время переноса сведен к минимуму.
ReFS отлично подходит для клонирования виртуальных машин за счет более быстрого создания фиксированных виртуальных жестких дисков (VHD). Таким образом получается сэкономить немало времени.
В ReFS было уделено большое внимание работе в зеркальными томами. Восстановление поврежденных данных на зеркальном диске (томе) происходит в разы быстрее чем в других файловых системах.
Постоянный анализ ReFS самой себя избавляет от нужды периодического сканирования диска на наличие ошибок и битых секторов. Все проблемы находятся и исправляются автоматически в реальном времени.
Помимо этих нововведений можно также отметить базовые, такие как увеличенный размер одного тома (до 262144 экзабайт) и возможность использовать до 32768 символов в пути файла, а также поддержку шифрования BitLocker (хотя, в настоящее время поддерживается только этот метод шифрования).
Таким образом получилось, что обычный пользователь не реализовал бы многие из них по ненадобности, в то время, как для сервера это базовые необходимые вещи.
В то же время у файловой системы ReFS есть несколько недостатков в виде отсутствия поддержки сжатия файловой системы, жестких ссылок, транзакций, укороченных имен, которые используются для взаимодействия со старым ПО, отсутствие квот и уровней хранилища, а также отсутствие поддержки дедупликации данных. Несмотря на это, файловая система ReFS это лучшее решение для пулов серверных носителей, где важно безопасное хранение большого количества данных.
На последок, хотелось бы сказать, что в сети интернет появляется все больше слухов о том, что в ближайшем будущем будет создана еще одна версия файловой системы ReFS, полностью адаптирована для работы на настольных версиях Windows, которая сможет ускорить работу компьютера и полностью заменит NTFS.
Сравнение файловых систем или какую файловую системы выбрать?
Не существует файловой системы, которая была бы идеальной и обладала только одними преимуществами. Каждая файловая система приносит какие-то свои функции, принося в жертву другие. Именно поэтому, при выборе файловой системы для накопителя, в первую очередь следует ориентироваться на то, где именно накопитель будет использоваться и что именно вы хотите получить.
Если речь идет о переносе файлов большого размера лучше всего отказаться от использования файловой системы FAT (16, 32), так как они не поддерживают хранение файлов больше 4 ГБ. В таком случае, если вы используете операционную систему Windows, вам лучше обратить внимание на файловую систему exFAT.
То, как именно вы планируете использовать ваш накопитель тоже играет огромную роль. К примеру, если накопитель используется для переноса данных с одного компьютера на другой – лучше использовать NTFS или exFAT, так как их поддерживает большинство операционных систем и у вас не будет возникать проблем с совместимостью.
Если же речь идет об использовании на серверах или NAS системах – есть смысл обратить внимание на ReFS, UFS, ZFS. Тут многое зависит от типа сервера и в какой отрасли он используется, так как каждая из этих файловых систем обладает своими преимуществами и недостатками. Больше информации об этих файловых системах вы можете найти в статьях «ReFS – и восстановление данных», «UFS – преимущества и недостатки», «ZFS – особенности работы, преимущества и недостатки».
Если же речь идет об использовании операционной системы Linux – то для нее наиболее предпочтительным вариантом будет ext4, так как она поддерживается на уровне ядра и достаточно производительна для большинства задач.
Открытие файловых систем в Windows и восстановление данных
По умолчанию операционная система Windows поддерживает только такие файловые системы как FAT, NTFS и exFAT. Но если вы использовали ваш накопитель в другой операционной системе, которая использует, к примеру, Btrfs или UFS, тогда у вас возникнут проблемы с открытием такого накопителя в Windows. А поскольку Windows является самой популярной системой – необходимость открыть диск, отформатированный в «чужой» для Windows файловой системе возникает довольно часто. Ну и нельзя не упомянуть, к примеру, что многие телевизоры используют в своей работе файловую систему ext3, которая не поддерживается в Windows.
К счастью есть простое решение как быстро и без проблем открыть такой накопитель в Windows. Речь идет о программе RS Partition Recovery, которая проста в использовании и не требовательна к ресурсам компьютера.
Кроме того, RS Partition Recovery поддерживает ВСЕ современные файловые системы, такие как FAT, NTFS, exFAT, Ext2,3,4, UFS, Btrfs, ReFS, APFS, HFS+, XFS, ReiserFS, HikvisionFS.
Просто подключите ваш накопитель и извлеките нужные данные.
Однако самое важное преимущество RS Partition Recovery заключается в возможности восстановления утерянных данных.
Зачастую бывает, что при подключении накопителя с файловой системой, не знакомой Windows сразу же выскакивает окно с предложением отформатировать диск. Но наихудшим является тот факт, что нередко из-за того, что Windows не знает, как правильно работать с диском — она может повредить логическую структуре диска и сделать данные нечитаемыми.
Ну и нельзя исключать человеческий фактор, так как чаще всего именно действия пользователя приводят в потере ценной информации.
Во всех этих случаях RS Partition Recovery станет отличным помощником, который благодаря интуитивно-понятному интерфейсу и встроенному помощнику восстановит ваши данные в несколько кликов.
Часто задаваемые вопросы
Windows использует четыре основных типа файловых систем: exFAT, FAT32, NTFS и ReFS. NTFS — это наиболее распространенная файловая, FAT32 — это старая файловая система, соответственно exFAT — новая версия FAT32, которая разработана для использования на внешних устройствах хранения, таких как USB-накопители. ReFS — спроектирована для использования на серверах и имеет улучшенную поддержку больших файлов, дисков и производительность, чем NTFS
Для большинства компьютеров, используемых для повседневных задач, лучше всего подходит файловая система NTFS. Если у вас компьютер с большим количеством дискового пространства и вы храните большие файлы, используйте ReFS.
Изменить файловую систему диска можно только с помощью форматирования носителя. Это можно сделать из Проводника, Диспетчера дисков и командной строки.
Легче всего восстановить данные с файловой системы NTFS. Это связано с тем, что файловая система NTFS имеет более сложную структуру, которая позволяет хранить больше метаданных о файлах. Эти метаданные могут быть использованы для восстановления файлов, даже если они были повреждены или удалены.
Файловые системы FAT
FAT16
FAT32
Файловая система NTFS
Атрибуты файлов в NTFS
Файловая система CDFS
Universal Disk Format
Сравнение файловых систем
Файловые системы FAT
Файловая система NTFS
Файловая система и скорость
Максимальный размер тома
Максимальный размер томов FAT
Максимальный размер томов NTFS
Одной из важнейших характеристик операционной системы помимо управления памятью, ресурсами компьютера и задачами является поддержка файловой системы — основного хранилища системной и пользовательской информации. В данном обзоре мы рассмотрим основные файловые системы, поддерживаемые в Microsoft Windows 2000, — FAT16, FAT32, NTFS, а также такие файловые системы, как CDFS и UDF. Каждая файловая система имеет свои достоинства и недостатки, которые мы обсудим ниже.
Начнем с того, что вспомним, какие файловые системы поддерживаются в различных операционных системах фирмы Microsoft (табл. 1).
Как видно из данной таблицы, наиболее популярной и широко используемой файловой системой является FAT. Именно с нее мы и начнем наше знакомство с файловыми системами Windows.
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.
На рис. 1 показано, как организован том при использовании файловой системы FAT16.
В файловой системе FAT16 кластеры могут иметь различное значение. Например, это может быть свободный (неиспользуемый) кластер, кластер, занятый файлом, дефектный кластер или последний кластер файла.
Единственным различием между корневым и другими каталогами является то, что первый располагается в определенном месте и имеет фиксированное число вхождений. Каждый каталог и файл используют одно или более вхождений. Например, если число фиксированных вхождений для корневого каталога равно 512 и создано 100 подкаталогов, в корневом каталоге можно создать не более 412 файлов (512 – 100).
Для каждого файла и каталога в файловой системе хранится информация (в табл. 3 приведены данные для коротких имен файлов).
В структуре каталогов файлу отводится первый незанятый кластер, доступный на томе. Номер начального кластера позволяет определить местонахождение файла: каждый кластер содержит указатель на следующий кластер или значение FFFF, указывающее на то, что это последний кластер в цепочке кластеров, занимаемых файлом. Расположение файлов по кластерам показано на рис. 2.
Как видно из рис. 2, в папке расположены три файла. Первый из них — FILE1.EXT занимает три кластера (файл не фрагментирован, кластеры 2, 3 и 4 расположены последовательно), второй файл — FILE2.EXT фрагментирован и располагается в кластерах 5, 6 и 8, а третий — FILE2.EXT занимает всего один кластер. Вхождение для каждого файла содержит адрес его начального кластера (2, 5 и 7 соответственно). Последний кластер каждого файла (4, 8 и 7) в качестве адреса следующего кластера содержит значение FFFF, указывающее на то, что это последний кластер для данного файла.
Так как все вхождения имеют одинаковый размер информационного блока, они различаются по байту атрибутов. Один из битов в данном байте может указывать, что это каталог, другой — что это метка тома. Для пользователей доступны четыре бита, позволяющих управлять атрибутами файла — архивный (archive), системный (system), скрытый (hidden) и доступный только для чтения (read-only) (рис. 3).
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.
Universal Disk Format
Поддержка файловой системы UDF является одним из новшеств в Windows 2000. Universal Disk Format — это файловая система, отвечающая стандарту ISO’13346 и используемая для обмена данными с накопителями CD-ROM и DVD. В настоящее время поддерживаются только диски версий UDF 1.02 и 1.50.
На этом мы закончим рассмотрение файловых систем, поддерживаемых в Microsoft
Windows 2000, и перейдем к обсуждению их достоинств и недостатков, а также приведем
рекомендации по их использованию.
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 216 адресов. В Windows 2000 первые четыре бита таблицы
расположения файлов FAT32 необходимы для собственных нужд, поэтому в FAT32 число
адресов достигает 228.
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; - не поддерживается резервная копия загрузочного сектора;
- 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 тома
Максимальный размер тома зависит от используемой файловой системы. Windows
2000 позволяет форматировать тома для трех файловых систем: FAT16, FAT32 и NTFS.
Максимальный размер томов FAT
Как мы уже отмечали, FAT16 поддерживает до 65 535 кластеров на одном томе.
Из этого факта вытекают ограничения, показанные в табл.
9.
Под управлением Windows NT и Windows 2000 размер кластера FAT16 для томов размером
от 2 до 4 Гбайт равен 64 Кбайт. Этот размер кластера используется для обеспечения
совместимости с некоторыми приложениями (например, с программами установки,
которые неверно высчитывают объем свободного пространства). Поэтому рекомендуется
использовать FAT32 для томов размером от 2 до 4 Гбайт.
FAT32 работает с томами, на которых есть как минимум 65 527 кластеров, а максимальное
число кластеров, поддерживаемых этой файловой системой для одного тома, — 4
177 918. Windows 2000 позволяет создавать тома размером до 32 Гбайт.
В табл. 10 показаны основные ограничения FAT32.
Максимальный размер томов NTFS
Теоретически NTFS поддерживает тома с числом кластеров до 232. 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 232 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 (232 x 512 байт = 241). 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
Windows, как и любая другая операционная система, поддерживает работу с разнообразными файловыми системами. Каждая из них предусматривает свои ключевые особенности и нюансы, о которых необходимо знать каждому ПК-пользователю.
Далее предстоит изучить файловые системы Windows. Необходимо выяснить, что они собой представляют, какими бывают, для чего используются. Особое внимание будет уделено NTFS как наиболее распространенной файловой системе. Информация, представленная далее, рассчитана на широкую публику. Она пригодится и обычному ПК-пользователю, и IT-специалисту.
Файловая система – это…
Данные обычно записываются, хранятся, обрабатываются на различных цифровых носителях в виде файлов. Далее, в зависимости от типа того или иного документа, осуществляется кодирование в виде знакомых каждому расширений – .exe, .pdf, .doc и других, а затем производится его открытие и обработка в соответствующем программном обеспечении.
Файловая система (file system или ФС) – это порядок, определяющий способ хранения, организации и именования данных на информационных носителях компьютеров и другого оборудования. Она будет определять формат содержимого, а также способ физического хранения данных, которые группируются в файлы.
Файловая система используется для связи хранилища (информации) с прикладным программным обеспечением, организуя доступ к конкретным документам через функционал взаимодействия программ API. Приложение, при обращении к файлам, знает только их имена, атрибуты и размеры. Все остальные сведения относительно типа носителя, на котором записан обрабатываемый документ, а также информация о структуре хранения данных, может быть получена от драйвера файловой системы.
Основные функции
Файловая система отвечает за оптимальное логическое распределение данных на определенном физическом носителе. Ее драйвер организует взаимодействие между:
- информационным хранилищем;
- операционной системой;
- прикладным программным обеспечением.
Грамотный выбор файловой системы для определенных пользовательских задач оказывает прямое воздействие на скорость обработки данных, принципы распределения и иные функциональные возможности, необходимые для стабильной работы компьютерных систем.
К основным функциям файловых систем относят:
- определение максимального объема данных, который может поддерживать тот или иной информационный носитель;
- создание, чтение и удаление файлов;
- поиск документов;
- определение структуры файла;
- организация каталогов;
- защита документов от системных сбоев и попыток получения несанкционированного доступа;
- назначение и изменение атрибутов файлов (размера, времени создания/изменения, владельца и создателя документа, максимальная длина имени файла и так далее);
- размещение и упорядочивание информации в виде файлов на выбранном носителе.
Эти функции характерны не только файловой системе NTFS, но и другим ФС. Другие функции рассматриваемый элемент не выполняет.
Задачи файловой системы
Функциональные возможности файловых систем направлены на решение определенного спектра задач. К ним относят:
- присвоение документам имен;
- поддержка устойчивости системы файлов ко всевозможным ошибкам и сбоям;
- содержание параметров документа, необходимых для корректного взаимодействия с другими объектами системы (ядром, приложениями и так далее);
- формирование программного интерфейса для взаимодействия приложений с документами;
- отображение логической модели файловой системы на физическую организацию информационного хранилища.
Во многопользовательских системах обеспечивается защита файлов от несанкционированного доступа, а также предоставляются возможности для совместной работы. Если один документ открыт пользователем, для других он будет временно доступен в режиме «только для чтения».
Все данные о файлах хранятся в специальных областях раздела – томах. Их структура полностью зависит от типа используемой файловой системы. Справочник файлов дает возможность ассоциировать числовые идентификаторы уникальных документов и дополнительные сведения о них с непосредственным содержимым файла, находящегося в другом области тома.
У операционных систем Windows встречаются различные файловые системы. К ним можно отнести:
- NTFS;
- FAT;
- ReFS.
Далее каждая из них будет рассмотрена более подробно. Особое внимание предстоит уделить файловой системе NTFS.
FAT – таблица распределения файлов
FAT – это самая первая ФС, которая появилась в Windows. Она была разработана по договоренности Билла Гейтса с первым наемным сотрудником Microsoft Марком Макдональдом в 1977 году. Ключевой задачей FAT стала работа с информацией в Microsoft 8080/x80 на базе платформы MDOS/MIDAS.
FAT перетерпела за время своего существования несколько модификаций: FAT12, FAT16, FAT32. Последняя до сих пор используется на большинстве внешних накопителей. Модификации отличаются друг от друга объемом доступной для хранения информации. Цифры 12, 16 и 32 указывают на количество бит, используемых для перечисления блока файловой системы.
FAT32 – это фактический стандарт в Windows. Он устанавливается на большинстве сменных носителей по умолчанию. FAT32 может использоваться не только на современных компьютерах, но и на устаревшем оборудовании/консолях, оснащенных USB-разъемом.
FAT32 предусматривает логическое разделение на три области:
- табличная форма указателей;
- место, зарезервированное для служебных структур;
- непосредственное пространство записи содержимого документов.
Пользуясь файловой системой FAT32, необходимо помнить о недостатке этого стандарта – ограничение размера документов на диске до 4 Гб, а всего раздела – до 8 Гб. Из-за соответствующей особенности FAT32 обычно устанавливается на USB-накопители и иные внешние информационные хранилища.
Для устранения ограничений упомянутого стандарта Microsoft создали обновленную файловую систему – exFAT. Она дает возможность хранить документы большего размера. Число перезаписей секторов, ответственных за непосредственное хранение файлов, здесь значительно снижено. Стандарт exFAT поддерживает совместимость с Android, macOS, Windows. Для Linux необходимо воспользоваться вспомогательным программным обеспечением.
ReFS
ReFS – это свежая разработка от компании Microsoft. Она доступна для серверов Windows 8 и 10. Архитектура тут представлена преимущественно в виде B + -tree. ReFS обладает высокой отказоустойчивостью. Это обусловлено наличием следующих функций:
- Copy-on-Write (CoW) – никакие метаданные не будут изменяться без копирования;
- информация записывается на новое дисковое пространство, а не поверх существующих документов;
- при модификации новая копия хранится на свободном дисковом пространстве, после чего система формирует ссылку из метаданных на новую версию.
ReFS – это файловая система, которая обеспечивает надежное хранение документов. А еще – гарантирует быстрое и легкое восстановление данных в случае необходимости.
NTFS
NTFS – это файловая система новой технологии. Стандарт, который достоин более детального изучения. Он был разработан с целью устранения недостатков FAT.
Первая реализация NTFS встретилась в Windows NT в 1995 году. С тех пор она используется в качестве основной файловой системы семейства Windows. Этот стандарт может расширить максимальный размер файла до 16 ГБ. NTFS поддерживает возможность формирования разделов диска до 16 Эб.
Свойства
NTFS – это файловая система, которая поддерживает следующие свойства:
- работа с большими документами;
- надежность за счет использования журналирования;
- простая процедура восстановления данных;
- управление доступом и безопасностью;
- поддержка шифрования и сжатия;
- поддержка дополнительных атрибутов.
Все эти особенности будут рассмотрены далее более подробно. Они помогут лучше изучить файловую систему NTFS и ее особенности.
Структура
NTFS предусматривает следующую структуру:
- Загрузочный сектор. Это самый первый сектор на диске. Он включает в себя информацию о файловой системе, а также позволяет операционной системе запуститься на устройстве. поддерживает код загрузчика и таблицу разделов.
- Мастер файловой таблицы (MFT). Так называется центральная структура NTFS, включающая данные обо всех файлах и папках на диске. Каждый документ и каталог предусматривают наличие собственной записи в MFT, которая содержит метаданные: имя файла, атрибуты, ссылки на физические блоки информации.
- Атрибуты файлов и папок. В NTFS они используются для хранения дополнительных данных о файлах и папках. Пример – информация о владельце документа, времени создания и изменения, пользовательские сведения. За счет соответствующей особенности NTFS получает инструменты гибкого управления и организации файлов.
- Аллокационные единицы (кластеры). Они представлены информационными блоками, на которые разбивается диск. Каждый кластер NTFS обладает фиксированным размером и содержит данные документов или метаданные. Изучаемый стандарт задействует алгоритмы сжатия и фрагментации для эффективного использования дискового пространства.
- Журнал файловой системы (NTFS journal). Представлен механизмом, записывающим любые изменения, происходящие в пределах используемого диска. С его помощью удастся восстановить файловую систему NTFS при сбоях и ошибках. Журнал также отвечает за целостность данных и защиту от информационных потерь.
Такой состав NTFS позволяет обеспечить эффективное управление данными и возможность их восстановления, а также обезопасить имеющиеся документы. Windows за счет NTFS будет эффективно работать с имеющимися элементами и папками, обеспечивая высокий уровень производительности и надежности.
Журналирование
NTFS использует журналирование. Оно присуще всем современным операционным системам. За счет журналирования NTFS и другие ФС при системной сбое или аварийном завершении работы можно восстановить до последнего рабочего состояния. Документы утрачены не будут.
Работа с информацией за счет журналирования в NTFS осуществляется по принципу транзакций: операция будет совершена полностью или не совершаться вовсе. Примером может послужить запись системного документа на диск. Компьютер с NTFS создает пометки в метафайле MFT и ведет мини-журнал процесса копирования. Это происходит до тех пор, пока документ не будет записан полностью на необходимый раздел диска. Если устройство в процессе записи перезагружается, при следующем включении система обратится к журналу NTFS, узнает о совершенных и несовершенных транзакция, а затем оставит лишь те, что помечены как завершенные. Остальные транзакции вычеркиваются, а файлы удаляются или возвращаются на место.
Такая схема эффективна только с системными документами. Это связано с тем, что пользовательская информация может быть повреждена или вовсе удалиться при системном сбое. NTFS и другие использующие журналирование стандарты допускают проверку при помощи контрольных точек восстановления – их компьютер создает время от времени. Соответствующие точки можно использовать для отказа до прежних состояний ОС.
Шифрование
Шифрование – это отдельная надстройка над ФС устройства. Она дает возможность закрыть пользовательские данные от посторонних практически на аппаратном уровне. В NTFS шифрование имеет значимую роль. Защищенные таким образом файлы не получится просмотреть на другом компьютере, а также после смены операционной системы или материнской платы.
NTFS в Windows формирует ключи и сертификаты, актуальные только для той сборки системы, на которой было подключено соответствующее шифрование. Рассматриваемый стандарт также выделяется:
- поддержкой крупных томов и документов;
- несколькими уровнями безопасности;
- возможностью сжатия;
- поддержкой огромного количества файлов;
- возможностью распределения прав доступа.
NTFS ориентирована на работу с операционной системой, а также на взаимодействие с носителями с большим объемом и несколькими разделами.
Преимущества и недостатки NTFS
NTFS – стандарт организации файлов и папок, который предусматривает следующие преимущества:
- Надежность. NTFS гарантирует целостность информации и высокую надежность.
- Огромные возможности хранения. Стандарт поддерживает большие размеров документов и разделов: 16 Эб и 256 Тб соответственно.
- Безопасность.
- Управление дисками. NTFS позволяет организовать эффективное управление жестким диском и его разделами. У него есть функции динамического разделения дискового пространства, сжатия файлов и создания теневых копий.
- Поддержка многопользовательской среды.
Изучая информацию о файловой системе NTFS, необходимо обратить внимание и на ее недостатки. К ним можно отнести:
- Скорость работы. NTFS может работать чуть медленнее, чем другие файловые системы.
- Сложность. Структура и механизмы стандарта более сложные. За счет этого у пользователей могут возникать проблемы в процессе отладки и восстановления данных.
- Совместимость. У NTFS нет полной совместимости с отдельными операционными системами. Из-за соответствующей особенности не исключены проблемы при обмене документами между разными ОС.
Несмотря на это, NTFS пользуется спросом в Windows. Лучше изучить особенности этого стандарта помогут дистанционные компьютерные курсы. Они рассчитаны на срок от нескольких месяцев до года. Весь образовательный процесс сопровождается богатой практикой и формированием портфолио. В конце курса каждый успешно завершивший его получит электронный сертификат, подтверждающий приобретенные навыки и знания.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!