NTFS позволяют оптимизировать использование диска и расширить функциональность программ. Какая разница между FAT32, ExFAT и NTFS

При установке Windows XP вам будет предложено отформатировать существующий раздел, на который устанавливается ОС, в файловую систему NTFS. Так что же это такое?

Файловая система NTFS обеспечивает такое сочетание производительности, надежности и эффективности, которое невозможно получить с помощью FAT. Основными целями разработки NTFS являлись обеспечение скоростного выполнения стандартных операций над файлами, таких как чтение, запись, поиск, и предоставления дополнительных возможностей, включая восстановление поврежденной файловой системы на чрезвычайно больших дисках.

Файловая система NTFS является "своей" файловой системой для Windows NT, а как известно WinXP, является своеобразным продолжением этой линейки ОС. Но если вы собираетесь использовать на одном компьютере несколько операционных систем таких, как Windows 9x и Windows XP, то загрузочный том нельзя форматировать в NTFS, так как линейки Windows 95(98) "понимают" только FAT, и дисков, отформатированных в NTFS для этих ОС просто не существует. Файлы находящиеся на дисках NTFS можно увидеть только используя программы сторонних производителей. Если же во время установки вы не отформатировали раздел в NTFS, то это можно сделать и после неё. В командной строке WindowsXP необходимо набрать "Convert (имя диска)/FS:NTFS" без кавычек.

Ниже приводится сравнительная таблица файловых систем FAT и NTFS

Ограничения	NTFS	FAT и FAT 32
Размеры тома	Минимальный размер тома составляет приблизительно 10 Мб.	FAT поддерживает различные размеры томов - от объема дискет и до 4 Гб.
	На практике рекомендуется создавать тома, размеры которых не превышают 2 Тб.	FAT 32 поддерживает тома объемом от 2 гб. до 2 Тб. Работая под управлением Windows XP для Fat 32 можно отформатировать тома, размер которых не превышает 32 Гб.
	С помощью NTFS нельзя форматировать дискеты.	Не поддерживаются диски размеры которых меньше 512 Мб.
Размеры файлов	Теоритически размер файла может составлять 16 экзабайт.	FAT поддерживает файлы размером не более 2 Гб. FAT 32 подерживает файлы размером не более 4 Гб.

NTFS обладает характеристиками защищенности, поддерживая контроль доступа к данным и привилегии владельца, играющие исключительно важную роль в обеспечении целостности важных данных. Папки и файлы NTFS могут иметь назначенные им права доступа вне зависимости от того, являютя ли они разделяемыми или нет.
NTFS - единственная файловая система в Windows, которая позволяет назначать права доступа к различным файлам. Устанавливая пользователям определенные разрешения для файлов и каталогов, пользователь может защищать конфиденциальную информацию от несанкционированного доступа. Разрешения пользователя на доступ к объектам файловой системы работают по принципу дополнения. Это значит, что действующие разрешения, то есть те разрешения, которые пользователь реально имеет в отношении конкретного каталога или файла, образуются из всех прямых или косвенных разрешений, назначенных пользователю для данного объекта с помощью логической функции "Или". Например, если пользователь имеет право назначить разрешение для каталога на чтение, а косвенно через членство в группах ему дано право на запись, то в результате пользователь сможет читать информацию в файлах каталога и записывать в них данные.
Для назначения пользователю или группе разрешения на доступ к определенному файлу необходимо: 1. Указать файл мышью и нажать правую кнопку. Выбрать пункт Properties (Свойства) контекстного меню. В появившемся окне свойств файла перейти на вкладку Security (Безопасность). По умолчанию данной вкладки там нет, чтобы она появилась необходимо в свойствах папки убрать галочку Simple File Sharing (использовать простой общий доступ к файлам).
2. В группе Name (Имя) показан список пользователей и групп, которым уже предоставлены разрешения для этого файла. Для того, чтобы добавить или удалить пользователей или новые группы, нажать кнопку Add/Remove (Добавить/Удалить) Появится окно диалога Select Users, Groups (Выбрать пользователей, группы).В поле Enter the object names to select (Введите имена выбираемых объектов) написать имя пользователя, кнопка Check Names (Проверить имена) позволяет проверить правильность написания имени.
3. В группе Permissions (Разрешения) устанавливаются разрешения. Присутствуют указатели Deny (запретить) и Allow (Разрешить). Устанавливаются флажки для следующих параметров: Full Control (полный контроль) - пользователь получает неограниченный доступ к файлу, Modify (Изменение) - пользователь может изменять файл, Read & execute (Чтение и выполнение), Read (Чтение) - пользователь может только читать файл, Write (Запись) - пользователь может записывать в файл.

Для более тонкой настройки разрешений необходимо нажать кнопку Advanced. Появляется диалоговое окно Advanced Security Settings for (Дополнительные параметры безопасности). Здесь можно дополнительно указать дополнительные разрешения, настроить политику аудита, изменить (просмотреть) информацию о владельце файла и добавить / удалить пользователей, могущих получить доступ к файлу.
Следующее, очень полезное свойство файловой системы NTFS - это возможность введения квот. Это свойство, как правило необходимо системным администраторам, больших компаний, где работают большое количество пользователей, у которых нет привычки следить за актуальностью информации, и которые хранят ненужные файлы, тем самым занимая дисковое пространство. Так как администратор не может проследить за всем этим, он может ввести квоту на использование диска определенному пользователю. После установки квот пользователь может хранить на томе ограниченный объем данных, в то время как на этом диске может оставаться свободное пространство. Если пользователь превысит выданную ему квоту, в журнал событий будет внесена соответствующая запись. Чтобы включить квоты на диске нужно прежде всего, чтобы он был в формате NTFS, затем в свойствах папки Tools-Folder Options-View убрать флажок Simple File Sharing. Это нужно для того, чтобы в свойствах диска появилась вкладка Quota. В ней необходимо установить флажок на Enable quota managment (Активизировать управление квотами). Это будет установлена мягкое квотирование, которое выдаст предупреждение, что пользователь, если так случится, превысил квоту, но право на запись у него будет. Чтобы в случае превышения квоты пользователю было отказано в доступе к этому тому, необходимо установить флажок на Deny disk space to users exceeding quota limit (Запретить запись на диск пользователям, превысившим размер дискового пространства). На этой же вкладке можно установить размер выделяемой квоты (Limit disk space to) и порог, превышение которого вызывает запись предупреждения в журнале событий (Set Warning level to) - Установить порог выдачи сообщения. Эти параметры устанавливаются по умолчанию для всех пользователей. В окне же Quota Entries можно изменить параметры квоты, задаваемой для конкретного пользователя. Для этого следует выделить конфигурируемую учетную запись, с помощью контекстного меню выбрать свойства и сконфигурировать квоту.
И ещё одно нововведение NTFS 5 - точки монтирования. Пользователь может определить различные, не связанные с собой папки и даже диски в системе как один диск или папка. Это имеет большую важность для определения в одном месте разнородной информации, находящейся в системе. Файлы и папки таким образом созданные имеют уникальный идентификационный номер, что гарантирует их правильное нахождение в системе, даже если папка или файл был перенесен.

Операционные системы Microsoft семейства Windows NT нельзя представить без файловой системы NTFS - одной из самых сложных и удачных из существующих на данный момент файловых систем. Данная статья расскажет вам, в чем особенности и недостатки этой системы, на каких принципах основана организация информации, и как поддерживать систему в стабильном состоянии, какие возможности предлагает NTFS и как их можно использовать обычному пользователю.

Часть 1. Физическая структура NTFS

Начнем с общих фактов. Раздел NTFS, теоретически, может быть почти какого угодно размера. Предел, конечно, есть, но я даже не буду указывать его, так как его с запасом хватит на последующие сто лет развития вычислительной техники - при любых темпах роста. Как обстоит с этим дело на практике? Почти так же. Максимальный размер раздела NTFS в данный момент ограничен лишь размерами жестких дисков. NT4, правда, будет испытывать проблемы при попытке установки на раздел, если хоть какая-нибудь его часть отступает более чем на 8 Гб от физического начала диска, но эта проблема касается лишь загрузочного раздела.

Лирическое отступление. Метод инсталляции NT4.0 на пустой диск довольно оригинален и может навести на неправильные мысли о возможностях NTFS. Если вы укажете программе установки, что желаете отформатировать диск в NTFS, максимальный размер, который она вам предложит, будет всего 4 Гб. Почему так мало, если размер раздела NTFS на самом деле практически неограничен? Дело в том, что установочная секция просто не знает этой файловой системы:) Программа установки форматирует этот диск в обычный FAT, максимальный размер которого в NT составляет 4 Гбайт (с использованием не совсем стандартного огромного кластера 64 Кбайта), и на этот FAT устанавливает NT. А вот уже в процессе первой загрузки самой операционной системы (еще в установочной фазе) производится быстрое преобразование раздела в NTFS; так что пользователь ничего и не замечает, кроме странного \"ограничения\" на размер NTFS при установке. :)

Структура раздела - общий взгляд

Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры - блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров - от 512 байт до 64 Кбайт, неким стандартом же считается кластер размером 4 Кбайт. Никаких аномалий кластерной структуры NTFS не имеет, поэтому на эту, в общем-то, довольно банальную тему, сказать особо нечего.

Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT зону - пространство, в которое растет метафайл MFT (об этом ниже). Запись каких-либо 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.

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свободное место - незаполненные куски MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT-зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT-зона просто сокращается (в текущих версиях операционных систем ровно в два раза), освобождая таким образом место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона может снова расширится. При этом не исключена ситуация, когда в этой зоне остались и обычные файлы: никакой аномалии тут нет. Что ж, система старалась оставить её свободной, но ничего не получилось. Жизнь продолжается... Метафайл MFT все-таки может фрагментироваться, хоть это и было бы нежелательно.

MFT и его структура

Файловая система NTFS представляет собой выдающееся достижение структуризации: каждый элемент системы представляет собой файл - даже служебная информация. Самый главный файл на NTFS называется MFT, или Master File Table - общая таблица файлов. Именно он размещается в MFT зоне и представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска, и, как не парадоксально, себя самого. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому либо файлу (в общем смысле этого слова). Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны операционной системе - они называются метафайлами, причем самый первый метафайл - сам MFT. Эти первые 16 элементов MFT - единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Интересно, что вторая копия первых трех записей, для надежности - они очень важны - хранится ровно посередине диска. Остальной MFT-файл может располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах диска - восстановить его положение можно с помощью его самого, \"зацепившись\" за самую основу - за первый элемент MFT.

Метафайлы

Первые 16 файлов NTFS (метафайлы) носят служебный характер. Каждый из них отвечает за какой-либо аспект работы системы. Преимущество настолько модульного подхода заключается в поразительной гибкости - например, на FAT-е физическое повреждение в самой области FAT фатально для функционирования всего диска, а NTFS может сместить, даже фрагментировать по диску, все свои служебные области, обойдя любые неисправности поверхности - кроме первых 16 элементов MFT.

Метафайлы находятся корневом каталоге NTFS диска - они начинаются с символа имени \"$\", хотя получить какую-либо информацию о них стандартными средствами сложно. Любопытно, что и для этих файлов указан вполне реальный размер - можно узнать, например, сколько операционная система тратит на каталогизацию всего вашего диска, посмотрев размер файла $MFT. В следующей таблице приведены используемые в данный момент метафайлы и их назначение.

$MFT	сам MFT
$MFTmirr	копия первых 16 записей MFT, размещенная посередине диска
$LogFile	файл поддержки журналирования (см. ниже)
$Volume	служебная информация - метка тома, версия файловой системы, 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 (начал работать лишь в NT5)
$Upcase	файл - таблица соответствия заглавных и прописных букв в имен файлов на текущем томе. Нужен в основном потому, что в NTFS имена файлов записываются в Unicode, что составляет 65 тысяч различных символов, искать большие и малые эквиваленты которых очень нетривиально.

Файлы и потоки

Итак, у системы есть файлы - и ничего кроме файлов. Что включает в себя это понятие на NTFS?

Прежде всего, обязательный элемент - запись в MFT, ведь, как было сказано ранее, все файлы диска упоминаются в MFT. В этом месте хранится вся информация о файле, за исключением собственно данных. Имя файла, размер, положение на диске отдельных фрагментов, и т.д. Если для информации не хватает одной записи MFT, то используются несколько, причем не обязательно подряд.

Опциональный элемент - потоки данных файла. Может показаться странным определение \"опциональный\", но, тем не менее, ничего странного тут нет. Во-первых, файл может не иметь данных - в таком случае на него не расходуется свободное место самого диска. Во-вторых, файл может иметь не очень большой размер. Тогда идет в ход довольно удачное решение: данные файла хранятся прямо в MFT, в оставшемся от основных данных месте в пределах одной записи MFT. Файлы, занимающие сотни байт, обычно не имеют своего \"физического\" воплощения в основной файловой области - все данные такого файла хранятся в одном месте - в MFT.

Довольно интересно обстоит дело и с данными файла. Каждый файл на NTFS, в общем-то, имеет несколько абстрактное строение - у него нет как таковых данных, а есть потоки (streams). Один из потоков и носит привычный нам смысл - данные файла. Но большинство атрибутов файла - тоже потоки! Таким образом, получается, что базовая сущность у файла только одна - номер в MFT, а всё остальное опционально. Данная абстракция может использоваться для создания довольно удобных вещей - например, файлу можно \"прилепить\" еще один поток, записав в него любые данные - например, информацию об авторе и содержании файла, как это сделано в Windows 2000 (самая правая закладка в свойствах файла, просматриваемых из проводника). Интересно, что эти дополнительные потоки не видны стандартными средствами: наблюдаемый размер файла - это лишь размер основного потока, который содержит традиционные данные. Можно, к примеру, иметь файл нулевой длинны, при стирании которого освободится 1 Гбайт свободного места - просто потому, что какая-нибудь хитрая программа или технология прилепила в нему дополнительный поток (альтернативные данные) гигабайтового размера. Но на самом деле в текущий момент потоки практически не используются, так что опасаться подобных ситуаций не следует, хотя гипотетически они возможны. Просто имейте в виду, что файл на NTFS - это более глубокое и глобальное понятие, чем можно себе вообразить просто просматривая каталоги диска. Ну и напоследок: имя файла может содержать любые символы, включая полый набор национальных алфавитов, так как данные представлены в Unicode - 16-битном представлении, которое дает 65535 разных символов. Максимальная длина имени файла - 255 символов.

Каталоги

Каталог на NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который уже предоставляет полную информацию об элементе каталога. Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево. Вот что это означает: для поиска файла с данным именем в линейном каталоге, таком, например, как у FAT-а, операционной системе приходится просматривать все элементы каталога, пока она не найдет нужный. Бинарное же дерево располагает имена файлов таким образом, чтобы поиск файла осуществлялся более быстрым способом - с помощью получения двухзначных ответов на вопросы о положении файла. Вопрос, на который бинарное дерево способно дать ответ, таков: в какой группе, относительно данного элемента, находится искомое имя - выше или ниже? Мы начинаем с такого вопроса к среднему элементу, и каждый ответ сужает зону поиска в среднем в два раза. Файлы, скажем, просто отсортированы по алфавиту, и ответ на вопрос осуществляется очевидным способом - сравнением начальных букв. Область поиска, суженная в два раза, начинает исследоваться аналогичным образом, начиная опять же со среднего элемента.

Когда вы форматируете внутренний накопитель, внешний жесткий диск, флеш накопитель, или SD карту, Windows предложит выбрать файловую систему FAT32, ExFAT и NTFS. Но в данном окне нет описания, что означает данная файловая система и какая между ними разница. По этому в сегодняшней статье попытаемся расшифровать данные названия файловых систем.

FAT32 является старейшей файловой системой, он был введен в Windows 95, чтобы заменить FAT16.

Возраст этой файловой системы имеет преимущества и недостатки. Почти все покупаемые флеш диски вы покупаете с файловой системой FAT32, для максимальной совместимости не только с компьютерами, но и с игровыми приставками, и другими устройствами, которые поддерживают флеш накопители.

Ограничения данного возраста: размер файла больше 4Гб FAT32 не поддерживается, по этому можно забрасывать на накопитель любое количество файлов, но чтобы каждый из них был не больше 4Гб. Максимальный размер раздела в FAT32 8ТБ, но в операционных системах Windows размер создаваемого раздела в данной файловой системе не превышает 32ГБ. Хотя если создать раздел больше 32ГБ в другой системе, то Windows будет работать с накопителем.Но опять таки, если создать раздел в FAT32 больше 32ГБ, то по утверждениям Майкрософт производительность данного диска значительно падает.

В то время как эта файловая система хороша для флеш-накопителей, и других внешних накопителей, для внутренних дисков данная система не очень хороша. Ей не хватает разрешений и других функций безопасности, встроенных в более современную файловую систему NTFS. Чтобы установить современную операционную систему Windows - нужно создавать раздел только в NTFS.

Совместимость: Поддерживается всеми версиями Windows, Mac, Linux, игровыми консолями и другими устройствами с USB.

Ограничения: Максимальный размер файла 4ГБ, 8ТБ максимальный размер раздела. В Windows раздел можно создать не больше 32ГБ.

Идеально подходит: на съемных накопителях, для совместимости с большинством устройств, если вы используете файлы до 4ГБ.

NTFS является современной файловой системой, с которой работает Windows. Все операционных системы Windows при установке форматируют раздел в NTFS. Впервые появился с Windows XP.

Данный тип файловой системы упакован с другими современными функциями. Он поддерживает файловые разрешения для обеспечения безопасности, ведения журнала изменений, который может помочь быстро восстановить ошибки, если ваш компьютер внезапно перезагрузился. Также на нем поддерживаются теневые копии для резервного копирования, шифрования, и другие нужные функции.

Для установки системы Windows ваш раздел должен быть NTFS, да и вторичные диски лучше форматировать в данной файловой системе, для нормальной работы всех приложений.

Но данная файловая система не совместима с другими операционными системами. Она будет работать со всеми версиями Windows, но Mac OS X может только читать диски в данной файловой системе, он не может писать на них. Также и Linux только читает разделы NTFS, хотя некоторые дистрибутивы включили поддержку записи. Большинство игровых консолей не поддерживают NTFS, к примеру Sony PlayStation не поддерживает данную файловую систему, да и Xbox 360 не поддерживает ее.

Совместимость: работает со всеми версиями Windows, только читается в Mac, также и Linux только читает, и не каждый дистрибутив пишет. Другие устройства - большинством не поддерживается.

Ограничения:

Идеально подходит: для системного диска, и других внутренних дисков, которые будут использоваться только в Windows.

ExFat была введена Майкрософт в 2006, и по другому данную файловую систему называет FAT64. Поддержку данной файловой системы с обновлениями добавили и в Windows XP.

Данная файловая система оптимизирована для флеш-накопителей. Одним из новшеств ExFat является уменьшение количества перезаписей одного и того же сектора, что уменьшает изнашивание накопителя.

Как и NTFS, ExFat не ограничен в размерах файла и раздела. Другими словами,если ваш накопитель отформатирован в ExFat, то можно записывать на него файлы размером больше 4ГБ. Данная файловая система лучший выбор для накопителей, где вы хотите легкую файловую систему без ограничений размера файла.

ExFat также более совместим чем NTFS, если Mac поддерживал только чтение NTFS, то ExFat он полностью поддерживает, как чтение так и запись. ExFat также могут быть доступны в Linux, если установить дополнительное программное обеспечение.

В то время как с операционными системами ExFat более дружен, он часто не совместим с цифровыми камерами, да и не во всех игровых консолях поддерживают данную файловую систему. Да и другие старые устройства, могут быть ограничены поддержкой только FAT32.

Совместимость: Работает во всех версиях Windows, и в современных версиях Mac OS X, но требует дополнительное программное обеспечение на Linux. Большинство старых устройств не поддерживают данную файловую систему.

Ограничения: нет ограничений в размерах файла, и в размерах раздела.

Идеально подходит: для флеш-накопителей USB, внешних накопителей, и т.д., если вы работаете с файлами объемом больше 4ГБ, и если вы хотите уменьшить износ накопителя.

NTFS идеально подходит для внутренних дисков, а ExFat больше подходит для флеш-накопителей. Fat32 в основном используется для стареньких устройств, которые не поддерживают другие файловые системы.

На сегодня всё, если есть дополнения - пишите комментарии! Удачи Вам 🙂

Windows поддерживает несколько файловых систем для различных внешних устройств:

• NTFS – основная файловая система семейства Windows NT;
• FAT (File Allocation Table – таблица размещения файлов) – простая файловая система используемая Windows для устройств флеш памяти, а также для совместимости с другими операционными системами при установке на диски с множественной загрузкой. Основным элементом этой файловой системы является таблица размещения файлов FAT (по имени которой названа вся файловая система), необходимая для определения расположения файла на диске. Существует три варианта FAT, отличающихся разрядностью идентификаторов, указывающих размещение файлов: FAT12, FAT16 и FAT32;
• exFAT (Extended FAT – расширенная FAT) – развитие файловой системы FAT, использующее 64 разрядные идентификаторы. Применяется в основном для устройств флеш-памяти;
• CDFS (CD ROM File System) – файловая система для CD дисков, объединяющая форматы ISO 9660 1ISO 9660 – стандарт ISO (International Organization for Standardization – Международная организация по стандартизации) для файловых систем CD дисков и Joliet 2Joliet – расширение стандарта ISO 9660, разработанное Microsoft. Снимает жесткие ограничения на именование файлов ;
• UDF (Universal Disk Format – универсальный формат дисков) – файловая система для CD и DVD дисков, разработанная для замены ISO 9660.

Для дальнейшего изложения необходимо знать следующие важные понятия: диск , раздел, простые и составные тома, сектор, кластер .

Диск ( disk ) – устройство внешней памяти , например, жесткий диск или оптический диск (CD, DVD , Blu ray).

Раздел ( partition ) – непрерывная часть жесткого диска. Диск может содержать несколько разделов.

Том ( volume ) или логический диск (logical disk ) – область внешней памяти, с которой операционная система работает как с единым целым. Тома бывают простые и составные.

Простой том (simple volume ) – том, состоящий из одного раздела.

Составной том (multipartition volume ) – том, состоящий из нескольких разделов (необязательно на одном диске).

Понятия раздела и простого тома отличаются: во первых, разделы формируются, в основном, только на жестких дисках, а тома создаются и на других устройствах внешней памяти (например на оптических дисках и устройствах флеш памяти), во вторых, понятие "раздел" связано с физическим устройством, а понятие "том" – с логическим представлением внешней памяти.

Сектор ( sector ) – блок данных фиксированного размера на диске; наименьшая единица информации для диска. Типичный размер сектора для жестких дисков равен 512 байтам, для оптических дисков – 2048 байт . Деление диска на секторы происходит один раз при создании диска в процессе низкоуровневого форматирования и обычно не может быть изменено.

Кластер ( cluster ) – логический блок данных на диске, включающий один или несколько секторов. Количество секторов, составляющих кластер , обычно кратно степеням двойки. Размер кластера задается операционной системой в процессе высокоуровневого форматирования, которое может осуществляться многократно.

При записи на диск файл всегда будет занимать целое число кластеров. Например, файл размером 100 байт в файловой системе с размером кластера 4 КБ будет занимать ровно 4 КБ.

Выбор размера кластера связан со следующими соображениями. Малые кластеры позволяют сократить размер фактически неиспользуемого дискового пространства, возникающего за счет размещения файла в целом числе кластеров. Но при этом общее количество кластеров на диске увеличивается и размер служебных структур файловой системы, в которых хранится информация о файлах, возрастает.

Возможности NTFS

Файловая система NTFS ( New Technology File System ) разрабатывалась Microsoft в начале 1990 х гг. как основная файловая система для серверных версий операционных систем Windows . NTFS была представлена в 1993 году в операционной системе Windows NT 3.1.

В настоящее время NTFS рассматривается в качестве предпочтительной файловой системы как для серверных, так и для клиентских версий Windows .

В NTFS используются 64 разрядные идентификаторы кластеров, поэтому теоретически том NTFS может содержать 264 кластеров (16 ЭБ 32 10 байт = 1 килобайт (КБ), 2 20 байт = 1 мегабайт (МБ), 2 30 байт = 1 гигабайт (ГБ), 2 40 байт = 1 терабайт (ТБ), 2 50 байт = 1 петабайт (ПБ), 2 60 байт = 1 экзабайт (ЭБ), 2 70 байт = 1 зеттабайт (ЗБ). ). Однако текущие реализации в Windows поддерживают только 32 разрядную адресацию кластеров, что при размере кластера максимум 64 КБ (216 байт ) позволяет NTFS тому достигать размера до 256 ТБ:

2 32 * 2 16 байт = 2 48 байт = 2 8 * 2 40 байт = 256 ТБ.

Для томов, больших 4 ГБ, при форматировании Windows предлагает размер кластера по умолчанию 4 КБ.

Перечислим некоторые возможности NTFS [ , стр. 761]:

• восстанавливаемость (recoverability) – способность файловой системы возвращаться к работоспособному состоянию после возникновения сбоя. Реализуется такая возможность, во первых, за счет поддержки атомарных транзакций, во вторых, за счет избыточности хранения информации. Атомарная транзакция (atomic transaction) – операция с файловой системой, приводящая к её изменению, которая либо полностью успешно выполняется, либо не выполняется вообще (т. е. в случае сбоя во время атомарной транзакции все изменения откатываются). Избыточность используется при хранении важнейших данных файловой системы, критически необходимых для её корректной работы;
• безопасность (security) – защищенность файлов от несанкционированного доступа. Реализуется при помощи модели безопасности Windows, рассмотренной в лекции 9 "Безопасность в Windows";
• шифрование (encryption) – преобразование файла в зашифрованный код, который невозможно прочесть без ключа. Обычные механизмы безопасности, такие как назначение прав доступа пользователей к файлам, не обеспечивают полной защиты информации, например, в случае перемещения диска на другой компьютер. Администратор операционной системы всегда может получить доступ к файлам других пользователей, даже на томе NTFS. Поэтому в NTFS включена поддержка шифрующей файловой системы EFS (Encrypting File System), которая позволяет легко зашифровывать и расшифровывать файлы;
• поддержка RAID (Redundant Array of Inexpensive (Independent) Disks – массив недорогих (независимых) дисков с избыточностью) – возможность использования для хранения информации нескольких дисков; данные с одного диска автоматически копируются на другие, обеспечивая тем самым повышенную надежность;
• дисковые квоты для пользователей (Per-User Volume Quotas) – возможность выделения для каждого пользователя определенного пространства на диске (квоты); NTFS не позволяет пользователю записывать данные на диск сверх выделенной квоты.

Структура NTFS

Структура тома NTFS представлена на рис.17.1 .

Рис. 17.1.

В начале тома находится загрузочная запись тома ( Volume Boot Record ), в которой содержится код загрузки Windows , информация о томе (в частности, тип файловой системы), адреса системных файлов ($ Mft и $MftMirr – см. далее). Загрузочная запись занимает обычно 8 КБ (16 первых секторов).

В определенной области тома ( адрес начала этой области указывается в загрузочной записи) расположена основная системная структура NTFS – главная таблица файлов (Master File Table , MFT ). В записях этой таблицы содержится вся информация о расположении файлов на томе, а небольшие файлы хранятся прямо в записях MFT .

Важной особенностью NTFS является то, что вся информация , как пользовательская, так и системная, хранится в виде файлов. Имена системных файлов начинаются со знака "$". Например, загрузочная запись тома содержится в файле $ Boot , а главная таблица файлов – в файле $ Mft . Такая организация информации позволяет единообразно работать как с пользовательскими, так и с системными данными на томе.

Поскольку MFT является важнейшей системной структурой, к которой при операциях с томом наиболее часто происходят обращения, выгодно хранить файл $ Mft в непрерывной области логического диска, чтобы избежать его фрагментации (размещения в разных областях диска), и, следовательно, повысить скорость работы с ним. С этой целью при форматировании тома выделяется непрерывная область, называемая зоной

NTFS, FAT или exFAT это совершенно разные файловые системы, которые могут использоваться для хранения данных на различных носителях. Обе созданы в компании Microsoft и в основном используются для Windows, но поддержка в ядре Linux для них тоже есть.

Чаще всего NTFS используется для установки операционной системы Windows или разделов Windows для файлов, в то время как FAT часто применяется на флешках или других внешних накопителях. Также FAT может часто использоваться в качестве основной файловой системы для Android. В этой статье мы рассмотрим различия FAT и NTFS, подробно разберем чем они отличаются и зачем нужны.

Файловая система устанавливает основные правила того как будут организованны данные при записи на носитель, независимо от того, что это - жесткий диск или флеш накопитель. Файловая система описывает каким образом будут организованы папки.

Определенная часть данных под названием файл размещается в нужной области накопителя. Файловая система выполняет все необходимые вычисления, а также определяет минимальный неделимый размер блока данных, максимальный размер файла, следит за фрагментацией. Существует множество различных типов файловых систем, это, например, файловые системы для установки ОС, для внешних носителей, для оптических дисков, распределенные файловые системы. Но в этой статье мы только выполним сравнение fat и ntfs.

Что такое файловая система FAT?

Файловые системы fat32 и ntfs очень сильно отличаются. FAT расшифровывается как File Allocation Table. Это очень давняя файловая система в истории вычислительных систем. Ее история началась в 1977 году. Тогда была разработана 8 битная файловая система, которая использовалась в NCR 7200 на основе Intel 8080. Это был терминал ввода, который работал с гибкими дисками. Файловая система была написана сотрудником Microsoft, Марком Макдональдом после обсуждения ее концепции с Билом Гейтсом.

Затем файловая система FAT начала использоваться в операционной системе MDOS для платформы Z80. Спустя несколько лет были выпущены новые версии, такие как FAT12, FAT16 и FAT32.

FAT32 увеличила максимальный размер тома до 16 Тб, по сравнению с FAT16. Также был увеличен размер файла до 4 Гб. File Allocation Table 32 бит вышла в августе 1995 года для Windows 95. Но эта файловая система все еще не может использоваться для установки тяжелых приложений или хранения больших файлов. Поэтому Microsoft разработала новую файловую систему - NTFS, которая лишена таких недостатков.

FAT32 - это отличная файловая система для внешних носителей, если вам нужно передавать файлы размером не более чем 4 Гб. Она поддерживается множеством различных устройств, таких как фотоаппараты, камеры, музыкальные плееры. Все версии Windows и дистрибутивы Linux полностью поддерживают FAT32. Даже Apple MacOS ее поддерживает.

Что такое файловая система NTFS?

Для своих новых систем Microsoft разработала новую файловую систему - New Technology File System или NTFS. Она появилась в 1993 году, в Windows NT 3.1. NTFS сняла многие ограничения на размеры файлов и диска. Ее разработка началась еще в далеком 1980 году, в результате объединения Microsoft и IBM для создания новой файловой системы с улучшенной производительностью.

Но сотрудничество компаний продлилось недолго, и IBM выпустила HPFS, которая использовалась в OS/2, а в Microsoft создали NTFS 1.0. Максимальный размер одного файла в NTFS может достигать 16 экзабайт, а это значит, что в ней поместятся даже самые большие файлы.

NTFS 3.1 была выпущена для Windows XP и получила множество интересных улучшений, таких как поддержку уменьшения размера разделов, автоматическое восстановление и символические ссылки, а максимальный размер диска с файловой системой увеличен до 256 ТБ. Это несмотря на максимальный размер файла в 16 Эб.

Из других интересных функций, которые были добавлены позже можно отметить отложенную запись на диск, поддержка дефрагментации, настройка дисковых квот, отслеживание ссылок и шифрование на уровне файлов. При всем этом, NTFS сохраняет совместимость с прежними версиями.

Сейчас это журналируемая файловая система, все действия с файлами заносятся в специальный журнал, с помощью которого файловая система может быть очень быстро восстановлена при повреждениях. NTFS поддерживается в Windows XP и более поздних версиях. Если сравнивать fat или ntfs, то последняя в Linux поддерживается не полностью, возможна запись и восстановление при повреждениях, а в MacOS поддерживается только чтение.

Что такое файловая система exFAT?

Файловая система exFAT - это еще один проект Microsoft по улучшению старой файловой системы. Ее можно исполосовать там, где не подходит FAT32. Она намного легче за NTFS, но поддерживает файлы размером более 4 Гб, и тоже часто применяется на флешках и накопителях. При ее разработке Microsoft использовала свою технологию поиска имен файлов по хэшу, что очень сильно улучшает производительность.

Большинство стран признают патентное право США, поэтому любая реализация exFAT невозможна в любых системах с закрытым или открытым исходным кодом. Но Microsoft хочет чтобы эта файловая система свободно распространялась и использовалась. Поэтому была разработана версия exFAT на основе FUSE под названием fuse-exfat. Она дает полный доступ на чтение и запись. Также была создана реализация на уровне ядра Linux в Samsung, которая сейчас тоже есть в открытом доступе.

Эта файловая система тоже имеет максимальное ограничение на размер файла 16 ЭБ, но она намного легче и не имеет никаких дополнительных возможностей. Если говорить про совместимость, то она полностью поддерживается в Windows, MacOS, Android и Linux.

Различия FAT и Ntfs

А теперь рассмотрим основные различия FAT и NTFS в виде краткого резюме по каждой из файловых систем:

FAT32

• Совместимость: Windows, Mac, Linux, игровые консоли, практически все устройства, имеющие USB порт;
• Плюсы: кроссплатформенность, легкость;
• Минусы: максимальный размер файла 4 ГБ и раздела 16 ГБ, не журналируемая;
• Использование: внешние носители.

NTFS

• Совместимость: Windows, Linux, Xbox One, и только чтение в Mac;
• Плюсы: журналируемая, большие лимиты на размер раздела и файла, шифрование, автоматическое восстановление;
• Минусы: ограниченная кроссплатформенность;
• Использование: для установки Windows.

exFAT

• Совместимость: Windows XP и выше, MacOS X 10.6.5, Linux (fuse), Android;
• Плюсы: большой лимит на размер раздела и файла, легкая по сравнению с NTFS;
• Минусы: Microsoft ограничивает ее использование лицензионным соглашением;
• Использование: для внешних носителей и внешних жестких дисков.

Выводы

В этой статье мы выполнили сравнение fat и ntfs. Это очень разные файловые системы. Но понять какая файловая система лучше fat или ntfs сложно, с одной стороны NTFS имеет намного больше возможностей, но зато FAT более легкая и поддерживается везде, где это возможно. Для разделов данных в Linux, которые должны быть доступны в Windows лучше использовать FAT, а не NTFS, поскольку она поддерживается лучше. А по-вашему что лучше fat или ntfs для Linux?