Отличие FAT от NTFS и exFAT. Чем отличается FAT32 от NTFS

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 – 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.

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.

Каждый раз, когда пользователь собирается форматировать накопитель, будь то жесткий диск или же обычная флешка, он сталкивается с вопросом, какую файловую систему выбрать: NTFS, FAT32 или exFAT. Отличия между ними для простого пользователя незначительны, а то и совсем отсутствуют, поэтому дальше по тексту будут рассказаны особенности каждой файловой системы.

Что такое файловая система

Перед перечислением отличий FAT32 от NTFS стоит разобраться в том, что это вообще такое. Как можно было сделать вывод из вышесказанного, это файловые системы. Необходимы они для единственного: предоставления пользователям возможности взаимодействия с данными на накопителе с помощью инструментов операционной системы. Если говорить проще, то файловая система - это библиотека, в которой на полках вместо книг стоят файлы.

Файловых систем на самом деле существует намного больше, чем было представлено выше. Из неупомянутых можно выделить, например, ext4 и HFC, которые используются в операционных системах Linux и Mac OS соответственно. Но в статье разобраны будут всего три: FAT32, NTFS и exFAT, потому что они являются самыми популярными, если не единственными, в рамках операционной системы Windows.

Для удобства определения отличий файловых систем NTFS, FAT32 и exFAT сравнивать мы их будем по трем важнейшим критериям: совместимости, влиянию на износ накопителя и ограничениям.

Совместимость

Начнем мы, пожалуй, с самого важного аспекта - с совместимости. Отличие FAT32 от NTFS и exFAT в этом плане довольно большое, но обо всем по порядку.

Данная файловая система является самой старой из представленных. Соответственно, поддерживают ее по большей мере все устройства, начиная от стационарных компьютеров на базе операционной системы Windows XP и заканчивая магнитолами, установленными в автомобилях. С ней работают все передовые операционные системы: Windows, Linux, Mac OS. При желании флешки с этой файловой системой можно посмотреть и на смартфонах, правда, для этого понадобится специальный переходник OTG.

NTFS принято считать файловой системой Windows. Так это неспроста. Она была создана разработчиками из Microsoft в ту пору, когда их система перешла на архитектуру NT, отсюда и такое название. Данный факт накладывает некоторые ограничения на ее совместимость. Так, вы без проблем сможете применять ту же флешку на компьютерах под управлением Windows и Linux, а с использованием дополнительного ПО - и на компьютерах Mac OS, однако старенький проигрыватель откажется распознавать устройство.

Эта файловая система новомодная. Отсюда вытекает ее главный недостаток - плохая совместимость. Использовать флешку с этой файловой системой можно только в рамках ОС Windows и на смартфонах Android и iOS.

Влияние на износ чипа

Теперь рассмотрим отличие FAT32 от NTFS для флешки в плане влияния на ее износ. Дело в том, что любой флеш-накопитель имеет ограничения на перезапись ячеек памяти, соответственно, чем чаще флешка будет перезаписываться, тем скорее она придет в негодность.

Здесь ситуация прямо противоположная предыдущей - FAT32 имеет такую организацию, которая отлично подходит для работы с мелкими файлами, но и их она умудряется фрагментировать, вследствие чего вытекает большое количество перезаписей в отдельных ячейках памяти.

Так как NTFS — более новая файловая система в сравнении с FAT32, то и дела с влиянием на износ флешки у нее обстоят получше. Ввиду внедрения в нее технологии индексирования файлов разработчикам удалось снизить число их фрагментаций. Отсюда вытекает, что с системой NTFS ваша флешка прослужит на порядок дольше.

Если NTFS - более новая система по сравнению с FAT32, то exFAT и вовсе новейшая. Она лучше всех умеет обращаться с флешкой, продлевая ее срок службы до максимума. Так это, потому что разработчики изначально ее создавали для портативных накопителей.

Ограничения на размер записываемых данных

Если вы записывали большие файлы на флешку, то, скорее всего, вам знакома ситуация, когда появляется ошибка в таких случаях. Связано это с ограничениями файловой системы. Какие отличия FAT32 от NTFS имеются в этом плане?

Пожалуй, FAT32 снова проигрывает своим «конкурентам» в этом вопросе. Ввиду ее «возраста» не способна поместить в себя файл размером больше 4 гигабайт. В те времена, когда она создавалась, данный показатель являлся недосягаемым, однако все изменилось, и 4 гигабайта сейчас — очень маленькое значение. Помимо всего прочего, вы не сможете на флешку с FAT32 записать более 512 файлов в корневой каталог.

Данная файловая система уже справляется с нагрузками, которые не в силах выдержать предыдущая. На самом деле ограничения есть и в ней, но в ближайшем будущем к ним никак не удастся приблизиться, поэтому сейчас принято считать, что они попросту отсутствуют. Вы без труда можете записывать сколько угодно файлов в корневую директорию и помещать на накопитель файл любого размера.

Если NTFS не имеет ограничений, то exFAT и подавно. Вы столкнетесь с ошибкой только в том случае, если попытаетесь записать файл размером больше 16 зеттабайт, что просто нереально, ведь нет такого файла и нет флешки такого объема. Ну а о количестве файлов в корневой директории лучше промолчать.

Какую файловую систему выбрать

Вот мы и рассмотрели все отличия FAT32 от NTFS и exFAT. В результате можно дать некоторые рекомендации к выбору файловой системы:

• Если вы хотите использовать свою флешку для проигрывания мультимедийных файлов на старых устройствах, то выбирайте FAT32.
• Если вы дорожите долговечностью своего накопителя, форматируйте его в NTFS, а лучше в exFAT.
• При работе с большими данными категорически откажитесь от файловой системы FAT32.
• Если вам важна скорость записи данных, используйте exFAT, а если вы еще работаете с мелкими файлами, то FAT32.

Заключение

Надеемся, вам теперь ясна разница между FAT32, NTFS и exFAT. Выше мы попытались разобрать все их особенности и нюансы. За вами остается право выбрать, какая файловая система из перечисленных подойдет вам лучше всего.

Без возможности работы с информацией наши компьютеры сразу же превращаются в необыкновенно дорогую кучу железа, не более. Файловая система есть основа основ, на которой базируется любая манипуляция с данными, производимая на ПК: от загрузки операционной системы до чтения текстовых файлов в "блокноте".

В эпоху DOS и Windows 3.1 не было возможности выбирать файловую систему (ФС) - все работали в FAT16 и были довольны. Конечно, не из-за того, что причин для недовольства не было, просто альтернативы на то время не существовало. С выходом в свет Windows 95 OSR2 альтернатива появилась, но выбор между FAT16 и FAT32 был настолько очевиден, что без лишних вопросов более новая версия одержала верх. Операционные системы Windows NT/2000, несмотря на поддержку NTFS, революцию в умах обладателей домашних ПК так и не совершили, поскольку это были системы, больше ориентированные на серверы.

А вот с появлением Windows XP на беззащитные головы пользователей таки свалилась проблема выбора между FAT32 и NTFS. Ведь каждому из нас хочется, как минимум, не отставать от прогресса и применять к своему железному другу последние достижения научно-технического прогресса. Однако кое-что все-таки заставляет нас размышлять на тему "Стоит или не стоит?", и это кое-что - увы, отнюдь не безграничные ресурсы нашего компьютера. Итак, какую же из двух ФС предпочесть? Как вы убедитесь далее, ответ на этот вопрос сугубо индивидуален.

Что такое файловая система?

ФС управляет хранением и доступом к файлам на компьютере - и этим все сказано. Одним из базовых понятий ФС является кластер - минимальный размер данных на диске. Например, если ваш файл "весит" всего 1 байт, а размер кластера на винчестере - 8 Кб, то в итоге на жестком диске размер файла будет тоже 8 Кб (один кластер). Если же файл реально занимает 8,1 Кб, на диске он будет "весить" все 16 Кб (два кластера). Теперь попробуйте прикинуть, сколько сотен файлов хранится на винчестере, и вам покажется, что все прошедшие годы вы просто недооценивали роль кластера в вашей жизни.

Помимо размера кластера (он может меняться в зависимости от ФС), немаловажно, каким образом файловая система заполняет свободную область на диске, плохой алгоритм ведет к фрагментации данных (когда части одного файла на диске находятся далеко друг от друга). Скажу, забегая вперед, что в NTFS алгоритм заполнения не очень хорош. Но обо всем по порядку...

FAT32

Теоретически размер логического диска FAT32 ограничен 8 Тб. На практике же встроенные в Windows 2000/XP средства администрирования дисков не позволят создать раздел размером более 32 Гб. Но даже этого для сегодняшних ПК хватает с лихвой.

Имена файлов в FAT32 могут содержать до 255 символов. Максимально возможный размер одного файла составляет 4 Гб.

Пожалуй, одной из важнейших характеристик ФС является стабильность, то есть устойчивость к ошибкам. У FAT32 с этим дела обстоят, прямо говоря, не важно. Наиболее распространенная ошибка, которая знакома всем обладателям Windows 98, - неправильно записанные данные о количестве свободного места. Она возникает по причине того, что данные о количестве свободного места не вычисляются, как это происходило в FAT16, а просто записываются в загрузочную область. И когда возникает сбой в процессе копирования (удаления, перемещения) файла, ОС не успевает записать обновленные данные о свободном месте на диске, хотя на самом деле оно изменилось. В результате возникает ошибка, исправить которую можно лишь полной проверкой винчестера специальной программой.

К тому же FAT32 довольно сильно подвержен фрагментации (особенно при заполнении диска более чем на 80%) - это существенно замедляет работу. В особо запущенных случаях фрагментация может привести даже к "падению" всей ФС.

NTFS

Ограничения на размер жесткого диска, выставляемые NTFS, сегодня недостижимы - 2 000 000 Гб, так что, можно сказать, ограничений попросту нет. Первые 12% диска под управлением NTFS отводятся под основную таблицу файлов MFT (Master File Table). Она представляет собой каталог всех имеющихся файлов, причем файлы небольшого размера (100 байт) хранятся прямо в MFT - это заметно ускоряет доступ к ним. Для работы ФС очень важны первые 16 элементов MFT (указатели на системные файлы) и поэтому на диске хранится копия этих записей. В результате "снести" NTFS довольно непросто: система в состоянии обойти серьезные неисправности поверхности диска и пережить даже повреждение MFT (аналогичная ситуация для FAT закончилась бы фатально).

Каталог в NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги. Его внутренняя структура подобна бинарному дереву, что позволяет в десятки раз сократить время поиска нужного файла (так называемый метод деления пополам). Чем больше файлов в каталоге, тем больше преимущество перед FAT32 при поиске.

Отказоустойчивость NTFS связана с тем, что работа с данными производится на основе транзакций - действий, совершаемых целиком и корректно или не совершаемых вообще.

Представим себе, что осуществляется запись данных на диск, и вдруг на середине процесса выясняется, что в том месте, куда мы решили записать очередную порцию данных - физическое повреждение поверхности. В этом случае транзакция записи откатывается целиком (отменить изменения можно благодаря журналу транзакций). Место помечается как сбойное, а данные записываются в другое место - начинается новая транзакция.

Разграничение прав доступа к файлам в NTFS далеко не всегда защищает от несанкционированного доступа к секретным данным. Злоумышленник может подключить ваш жесткий диск к другому компьютеру и без труда прочесть нужные файлы, поскольку ограничение прав доступа не распространяется за пределы вашей ОС. Поэтому в NTFS была введена дополнительная мера - шифрование данных на уровне файловой системы, что позволяет скрывать информацию более успешно.

Сжатие данных в NTFS тоже производится на уровне ФС, что позволяет работать с ними относительно быстро, распаковывая информацию "налету". Механизм сжатия чрезвычайно гибок - можно упаковывать даже половину файла, другую часть оставляя несжатой.

Имя файла может содержать любые символы, включая полный набор национальных алфавитов, так как данные представлены в Unicode (65535 разных символов).

Каждый, кто когда-либо инсталлировал операционную систему, сталкивался с тем, что на этапе форматирования установочного раздела жесткого диска программа предлагает выбрать тип файловой системы FAT или NTFS.

А тем, кому довелось выполнять форматирование флешки или другого внешнего накопительного устройства нужно было определиться между тремя файловыми системами FAT32, NTFS и exFAT. Чаще всего пользователи выбирают форматирование, предложенное по умолчанию, так как не знают, какова их разница.

Данная статья адресована тем, кто желает восполнить этот пробел в своих знаниях.

Файловая структура FAT: принципы и назначение

Файловая структура или File system была разработана в 70-х годах прошлого столетия компанией Microsoft и представляла собой определенный порядок организации пространства для хранения и доступа к данным на компьютерах и других цифровых устройствах.

Назначением функционала является обеспечение пользователю удобного управления информацией, хранящейся на диске или внешнем гаджете. В файловую систему входят файлы, папки и каталоги, а также комплекс системных инструментов, реализующих взаимодействие с ними для выполнения функций чтения-записи, создания-удаления, копирования, именования и т.п. Кроме того, данная структура организует совместный доступ к информации между пользователями и обеспечивает защиту от несанкционированных действий путем шифрования, работы в режиме «только чтение» и прочее.

Структурно вся область дискового пространства поделена на кластеры, как лист бумаги в клетку. Каждая клетка – это блок, размер которого задается при форматировании и должен быть кратным 2. Минимальный размер может быть 512 байт (у флешки), для жесткого диска он составляет 32 Кб. Один файл может занимать несколько таких кластеров. Образно можно представить дисковое пространство в виде тетради, где кластер – это буква, файл – слово, а файловая структура – оглавление тетради.

При обращении к файлу, операционная система должна найти его в нескольких кластерах, расположенных в разных местах на диске, так образуется цепочка кластеров. Каждый кластер имеет свою метку, которая определяет его как один из трех видов:

1. Свободный, готовый к записи данных.
2. Занятый, который хранит часть информации и имеющий в метке данные о следующем кластере в цепочке, при этом последний помечается особой меткой.
3. BAD-блок – кластер с ошибками, который стане недоступен после форматирования.

Размер метки определяется видом файловой структуры: для FAT32 он равен 32 байтам.

Вся файловая система состоит из следующих частей:

• загрузочного сектора, который располагается в начале диска, активируется после загрузки ОС и хранит параметры раздела;
• таблицы размещения файлов («оглавления»), хранящей метки кластеров;
• копии таблицы размещения файлов, чтобы восстановить данные при повреждении файловой структуры;
• корневого каталога;
• области данных;
• цилиндра для выполнения операций чтения/записи.

Всего существует три типа файловой системы FAT: FAT12, FAT16 и FAT32. На смену FAT пришла NTFS, а exFAT является расширенной версией FAT32 и используется в основном для флеш-накопителей.

Достоинства и недостатки файловых структур FAT32, NTFS и exFAT

Для того чтобы определиться с выбором наиболее оптимальной файловой системы при форматировании, рассмотрим описания всех трех вариантов, останавливаясь на достоинствах и недостатках каждой.

FAT32

Среди трех рассматриваемых файловых структур FAT32 является самой старшей. Она пришла на смену FAT16 и до недавнего времени была наиболее прогрессивной. Выход FAT32 приурочили к выпуску операционной системы Windows 95 OSR2 в 1996 году. Главные отличительные особенности: 32-разрядная адресация кластеров и ограничения в размерах: файла не более 4 Гб и тома в 128 Гб.

Достоинства

Несмотря на некоторую моральную отсталость, FAT32 обладает рядом преимуществ перед другими файловыми системами. Ее главная привлекательность - совместимость и универсальность. FAT32 работает со всеми версиями операционных систем, включая Windows (сравнение всех версий), Linux и MacOS, подходит к любыми игровым консолям и прочим гаджетам с USB портом. Сегодня она используется во всех внешних накопителях (флешках, CD-картах) по умолчанию, так как многие старые устройства: ПК, ноутбуки, приставки с USB-входом могут работать только с FAT32.

Другими важными достоинствами файловой системы являются: высокоскоростная производительность, нетребовательность к объему оперативной памяти, продуктивная работа с файлами среднего и небольшого размера, а также небольшая изнашиваемость диска из-за меньших движений головки. Впрочем, она также подвержена фрагментации, и периодическая дефрагментация не помешает однозначно.

Недостатки

Главным минусом данной файловой системы являются ограничения в размере. Для кластеров он не может быть более 64 Кб, иначе некоторые приложения могут неправильно рассчитывать дисковое пространство.

Размер файла не должен превышать 4 ГБ, таким образом, максимальный размер диска при размере кластера для таблицы размещения файлов в 32 КБ будет около 8 ТБ.

При форматировании диска средством ScanDisk, являющимся 16-разрядной программой, с учетом самих таблиц FAT и при максимальном размере кластера в 32 КБ размер тома ограничивается 128-ю гигабайтами.

С учетом того, что не многие компьютерные устройства оснащены винчестером объемом более 8 Тб, этот недостаток не будет ощутимым для большинства пользователей. Однако тот момент, что FAT32 работает с файлами размером до 4 Гб, является существенным минусом, так как большинство качественных видеофайлов современного формата 4К сегодня имеют размер свыше этих 4 Гб, а значит, не совместимы с данной файловой системой.

Кроме ограничений в размерах, FAT32 имеет другие недостатки. Она не поддерживает длинные имена файлов, что не очень удобно пользователям, которые желают идентифицировать файлы по логическому принципу, исходя из его содержимого. Есть претензии к системе безопасности (не помешает дополнительный антивирусный сканер) и защищенности файлов при сбоях (особенности жестких дисков), а также низкая скорость при работе с каталогами, содержащими множество файлов.

Таким образом, FAT32 больше годится для переносных не слишком емких устройств и старых компьютеров. Последние версии Windows уже невозможно установить на диск, отформатированный с системой FAT32, необходимо переформатирование в NTFS.

Главное применение файловой системы FAT32 сегодня – это переносные флешки и SD-карты (особенности), которые содержат не много файлов и совместимы с разнообразными цифровыми устройствами.

NTFS

Данная файловая система была разработана компанией Microsoft в 1993 году и представлена вместе версией Windows NT 3.1. В самом названии new technology file system , что означает файловая система новой технологии , заложена ее прогрессивная сущность.

После форматирования диска в системе NTFS он делится на три зоны:

• MFT - зона или общая таблица файлов (Master File Table), где хранится информация о файлах и каталогах;
• данные пользователя;
• метафайлы, в которых содержится служебная информация.

Каждый из метафайлов ответственен за определённую область. Например, LogFile - это файл журналирования, в котором выполняется запись всех операций в журнал, Boot – загрузочный сектор, Bitmap контролирует свободное место в разделе и т.п. Такая структура надежно защищает файлы от любых сбоев, будь то зависания ОС или отключение электричества.

Достоинства

В отличие от FAT32 в данной файловой структуре практически отсутствуют ограничения в объеме файлов и каталогов. Размер кластера может варьироваться от 512 байт до 64 Кб, оптимальным считается размер в 4 Кб.

Благодаря множеству существенных доработок для повышения безопасности, таких как поддержка прав доступа к файлам, HPFS квотирование, шифрование, журналирование, разграничение доступа и аудит, жесткие ссылки и прочее, NTFS является идеальной для форматирования диска под системную область. Прочие разделы винчестера также могут быть отформатированы в данной системе, так как NTFS позволяет оптимально использовать дисковое пространство при наличии множеств мелких файлов.

Достоинством этой файловой организации является быстрая скорость доступа к файлам небольшого размера, высокая производительность при работе с большими файлами, а также возможность использования длинных названий файлов.

Недостатки

Главным минусом системы NTFS является несовместимость со всеми операционными системами ниже Windows NT, а также ограничения в совместимости с прочими ОС. Так, Mac OS читает файлы с дисков NTFS, но не может выполнять их запись, такая же ситуация с совместимостью файлов Linux. Самые популярные игровые консоли Playstation и Xbox 360 не работают с NTFS, только Xbox One может с ней взаимодействовать.

Среди недостатков NTFS можно назвать также высокие требования к объему оперативной памяти, более низкая скорость по сравнению с FAT32 и трудности управления каталогами среднего объема.

Таким образом, целесообразнее использовать файловую структуру NTFS на жестких дисках, в том числе и SSD под управлением последних версий Windows, начиная с NT.

exFAT

Эта файловая система является последней из рассматриваемых по времени выпуска. Она появилась в 2008 году с очередными обновлениями к Windows XP и является, по сути, расширенной версией FAT32.

Главная цель разработчиков – создать производительную, удобную и универсальную файловую структуру для переносных накопительных устройств: флешек, SD-карт и съемных жестких дисков.

Достоинства:

• Простая организация без специализированных особенностей и ограничений в размерах файлов и раздела.
• Отличная совместимость со всеми ОС Windows, а также Mac OS и Linux. В последнем варианте необходима установка дополнительного софта.
• Поддержка со стороны всех современных яблочных девайсов, а также игровых приставок Xbox One и Playstation 4.

Основным недостатком файловой организации exFAT является лицензионная политика Microsoft, запрещающая ее бесплатное использование в открытом доступе.

Наиболее оптимальная файловая структура

Рассмотрев описания трех популярных файловых систем, можно сделать следующие выводы:

• для компьютерных устройств с операционной системой выше Windows NT целесообразнее будет форматирование жесткого диска в системе NTFS;
• для старых устройств, а также с целью совместимости с разными современными цифровыми гаджетами, оптимальным вариантом станет выбор FAT32;
• для любых съемных носителей идеальной будет применение системы

И последнее: информацию о том, какая файловая структура реализована на ваших дисках, можно узнать во вкладке «Общие» (правая клавиша мышки «Свойства»).

Эту файловую систему используют такие операционные системы, как Windows NT/2000/XP. При установке NTFS, диск разделяется на две неравные части: первая отводиться под MFT (Master File Table - общая таблица файлов), называется MFT - зоной и занимает порядка 12% от общего размера диска, вторую часть занимают собственно Ваши данные. Есть еще и третья зона, но о ней позже. Что за зверь этот MFT? Это основа NTFS. Он лежит, как было сказано ранее, в MFT - зоне т. е. в начале диска. Каждая запись в MFT соответствует какому-либо файлу и занимает около 1 Kb. По своей сути это каталог всех файлов находящихся на диске. Надо заметить, что любой элемент данных в NTFS рассматривается как файл, даже MFT. Первые 16 файлов (метафайлы) в MFT - зоне являются особой кастой. В них содержится служебная информация, они имеют фиксированное положение и они недоступны даже операционной системе. Кстати, первым из этих 16 является сам MFT - файл. Существует копия первых трех записей. Помните, я говорил о третьей зоне, так вот там она и лежит и своим положением, если можно так выразиться, делит диск пополам. Зачем это сделано? Да для надежности, в случае утери информации в MFT - файле, всегда можно восстановить информацию, а там уже дело техники, как говориться. Все остальные файлы в MFT - зоне могут располагаться произвольно. Надо заметить, что в MFT - зоне теоретически кроме служебных файлов ничего не находиться. Но бывают случаи, когда места на той части диска, что отведена для пользователя не остается:-(и тогда MFT - зона уменьшается. Соответственно появляется место во второй половине диска для записи данных. Когда же в этой зоне освобождается достаточное количество свободного места, MFT - зона опять расширяется. И вот тут то появляется проблема. В MFT - зону попадают обычные файлы и она начинает фрагментироваться. Это не смертельно конечно, но и приятного тут мало. Но вернемся к нашим баранам, то бишь метафайлам. Каждый из них отвечает за какую-либо область работы. Начинаются они с символа имени $ (тем, кто занимается программированием значок известен). Приведу пример некоторых из них:

• MFT - не что иное как сам MFT
• MFTmirr - та самая копия, что по серединке диска
• LogFile - это файл журналирования
• Boot - как видно из названия, его величество загрузочный сектор
• Bitmap - карта свободного места раздела

Ну и так далее. Информация о метафайлах находиться в MFT - файле. Сложно? Есть такое дело. Но вся эта фигня придумана для увеличения надежности NTFS и себя оправдывает. Едем дальше. NTFS практически не имеет ограничения на размеры диска (во всяком случае при нынешних технологиях производства жестких дисков). Размер кластера может варьироваться от 512 b до 64 Kb, хотя обычный его размер равен 4 Kb.

Поговорим теперь о каталоге. Это метофайл с обозначением $. . Он разделен на части в каждой из которых содержится имя файла, его атрибуты и ссылка на MFT - файл. А там уже есть вся остальная информация. Каталог представляет собой бинарное дерево. Попробуем разобраться, что это за фигня такая. В каталоге информация о данных на диске расположена таким образом, что при поиске какого-либо файла каталог разбивался на две части и ответ заключался в том, в какой именно части находиться искомое. Затем та же самая операция повторяется в выбранной половине. И так до тех пор, пока не будет найден нужный файл.

А теперь о файлах. Их как таковых нет. Нормально, да! Есть так называемые стримы, или говоря нормальным русским языком - потоки. То есть, любая единица информации представляет собой несколько потоков. Один поток - это сами данные, он является основным. Другие потоки - атрибуты файла. К любому файлу можно прикрепить любой другой файл. Проще говоря, к потокам одних данных можно прикрепить совершенно новый поток и записать туда новые данные. Вот только информация по объему файла берется по объему основного потока. Пустые или малоразмерные файлы на диске отображены только в метафайлах. Сделано это в целях экономии дискового пространства. Вообще надо отметить, что понятие файл намного глубже и шире и все свойства описать довольно сложно. Отмечу, что максимальная длина имени файла может достигать 255 символов.

Ко всему прочему, файлы NTFS имеют такой замечательный атрибут как сжатый. Любой файл или даже каталог может быть сжат. Сама операция сжатия происходит незаметно, так как скорость ее довольно высока. До кучи, используется так называемое виртуальное сжатие т. е. одна часть файла может быть сжата, а другая нет. Сжатие осуществляется блоками. Каждый блок равен 16 кластерам.

В NTFS используется шифрование данных. Таким образом, если Вы снесли систему и установили ее по новой, зашифрованные файлы без соответствующей санкции прочитать не сможете.

Теперь о журналировании. Но сначала определимся с понятием транзакция. Транзакция - это действие, которое должно быть выполнено целиком и полностью (читай - корректно), в противном случае оно вообще не будет выполнено. Так вот, на основе этой фигни, при сбое во время записи данных на диск, пометок о новом файле в метафайлах сделано не будет. А место, куда была начата запись будет считать чистым. Это необходимо для предохранения:-) от различного рода геморроев. Короче, выполнил действие до конца - сделал запись, не удалось - и записывать об этом незачем. Но следует заметить, что функция журналирования сохраняет работоспособность файловой системы, а не ваших данных.

И наконец в NTFS есть еще две такие функции, как Symbolic Links - возможность создания виртуальных каталогов, и Hard Links - поддержка нескольких имен для одного и того же файла.Вот пожалуй что и все.

На данный момент времени эта файловая система является самой распространенной, хотя и сдает постепенно свои позиции после выхода Windows XP. Поддерживают FAT 32 все операционные системы семейства Windows начиная с Windows 95 OSR2. Итак, FAT 32 (File Allocation Table) - это электронная таблица размещения файлов. Находиться она практически в самом начале диска. Структура диска FAT:

1. загрузочные секторы главного и дополнительного разделов;

2. загрузочный сектор логического диска;

3. корневой каталог;

4. область данных;

5. цилиндр для выполнения диагностических операций чтения/записи;

Основное преимущество FAT 32 перед FAT 16 заключается в том, что вместо 16 разрядных записей используются 32х разрядные. Это в свою очередь увеличивает количество кластеров в разделе до 268 435 456 (в FAT - 65 536). При использовании FAT 32 размер тома равен 2 Tb, а размер одного файла может достигать 4 Gb. Заметное отличие FAT 32 от предшествующих таблиц заключается в том, что корневой каталог не занимает фиксированного места на диске и может иметь любой размер.

Размер кластера при использовании FAT 32 в разделе размером 2 Gb с 5 000 файлами равен 4 Kb (в FAT 16 - 32 Kb), в таблице будет использоваться до 524 288 записей. При этом сама таблица будет весить порядка 2 Мb.

Сравнение NTFS и FAT 32.

Ну что, займемся неблагодарным делом - сравнением двух файловых систем.

Достоинства:

1. Быстрая скорость доступа к файлам малого размера;

2. Размер дискового пространства на сегодняшний день практически не ограничен;

3. Фрагментация файлов не влияет на саму файловую систему;

4. Высокая надежность сохранения данных и собственно самой файловой структуры;

5. Высокая производительность при работе с файлами большого размера;

Недостатки:

1. Более высокие требования к объему оперативной памяти по сравнению с FAT 32;

2. Работа с каталогами средних размеров затруднена из-за их фрагментации;

3. Более низкая скорость работы по сравнению с FAT 32

Достоинства:

1. Высокая скорость работы;

2. Низкое требование к объему оперативной памяти;

3. Эффективная работа с файлами средних и малых размеров;

4. Более низкий износ дисков, вследствие меньшего количества передвижений головок чтения/записи.

Недостатки:

1. Низкая защита от сбоев системы;

2. Не эффективная работа с файлами больших размеров;

3. Ограничение по максимальному объему раздела и файла;

4. Снижение быстродействия при фрагментации;

5. Снижение быстродействия при работе с каталогами, содержащими большое количество файлов;

Итак, некоторые соображения. Обе файловые системы хранят данные в кластерах минимальный размер которого равен 512 b. Как правило обычный размер кластера равен 4 Kb. На этом сходства пожалуй и заканчиваются. Кое-что о фрагментации: скорость работы NTFS резко снижается при заполнении диска на 80 - 90 %. Это связано с фрагментацией служебных и рабочих файлов. Чем больше Вы работаете с таким загруженным диском, тем сильнее фрагментация и тем ниже производительность. В FAT 32 фрагментация рабочей области диска происходит и на более ранних этапах. Дело тут зависит от того, насколько часто Вы записываете/стираете данные. Как и в NTFS, фрагментация сильно снижает производительность. Теперь об оперативной памяти. Объем самой электронной таблицы FAT 32 может занимать в ОЗУ порядка нескольких мегабайт. Но на помощь приходит кэширование. Что записывается в кэш:

1. Наиболее используемые каталоги;

2. Данные о всех используемых в данный момент времени файлах;

3. Данные о свободном пространстве диска;

А что же NTFS? Кэшированию трудно поддаются каталоги больших размеров, а они могут достигать размеров нескольких десятков мегабайт. Плюс MFT, плюс информация о свободном месте на диске. Хотя надо заметить, что NTFS все же довольно экономно расходует ресурсы оперативной памяти. В наличии удачная система хранения данных, в MFT каждая запись примерно равна 1 Kb. Но все же требования к объему ОЗУ выше, чем для FAT 32. Короче, если Ваша память меньше или равна 64 Mb, то эффективнее с точки зрения скорости окажется FAT 32. Если больше - разница в скорости будет маленькая, а зачастую вообще никакой. Теперь о самом жестком диске. Для использования NTFS желательно наличие Bus Mastering. Что это? Это особый режим работы драйвера и контроллера. При использовании BM обмен происходит без участия процессора. Отсутствие ВМ скажется на производительности системы. Кроме этого, вследствие использования более сложной файловой системы количество движений головок чтения/записи возрастает, что так же влияет на скорость. Наличие дискового кэша одинаково положительно сказывается, как на NTFS, так и на FAT 32.