Файловые системы fat32 ntfs. Особенности файловых систем FAT32, NTFS и exFAT

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:

Свободный, готовый к записи данных.
Занятый, который хранит часть информации и имеющий в метке данные о следующем кластере в цепочке, при этом последний помечается особой меткой.
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»).

Файловая система на вашем устройстве играет важную роль. Благодаря ей выполняется обработка и хранение данных на носителе. Файловая система ограничивает объем файла и количество символов в его имени, а также скорость обмена данными.

На данный момент в мире существует множество файловых систем, но две из них — самые популярные:

exFAT,
NTFS.

И при организации системы на компьютере у большинства пользователей возникает вопрос «Ntfs или exfat?». Рассмотрим каждую систему в отдельности, а после проведем сравнительный анализ.

exFat

Файловая система exFat разработана компанией Microsoft и представляет собой модернизированную версию системы FAT32. В новом воспроизводстве были сняты такие ограничения:

Объем файла,
Объем раздела,
Количество файлов в одном разделе и папке.

Активнее всего используется она пользователями на съемных носителях. Однако имеется один недостаток, который может показаться камнем преткновения, многие бытовые устройства не поддерживают ее! Что же касается системы Windows, то версия XP не поддерживает exFAT по умолчанию. Но пользователь может с официального сайта скачать обновление, которое снимет это ограничение. Современные версии операционных систем обладают поддержкой exFAT.

NTFS

Данная файловая система так же была разработана корпорацией Майкрософт (разработчик Windows) и используется по сей день как современный аналог FAT32.
Если установить ее на съемный носитель, то скорость передачи данных будет довольно низкой. Обуславливается это использованием кэша при копировании данных. Работает это так:

1. Сначала информация сохраняется в кэш, скорость при этом может достигать 100 мб в секунду!
2. Но поскольку на съемном носителе кэш невелик, он быстро заполняется и скорость резко уменьшается.

В ситуации с компьютерами и ноутбуками эта фишка работает отлично, потому что объем кэша больше, а это позволяет сгладить кривую передачи данных и повысить скорость.

Сравнение файловой системы exFAT c NTFS

exFAT не имеет большинства приятных фишек, которые присутствуют в NTFS, например файловых потоков передачи данных, что увеличивает скорость обмена информацией. Но к преимуществам exFAT можно отнести использование меньшего объема служебной памяти, к тому же она способна хранить файлы размером более 4 Гб. На такое раньше была способна только NTFS.
Какую систему использовать зависит от носителя, его объема и выбора пользователя! Если не хотите испытывать свою судьбу и натыкаться на подводные камни несовместимости, тогда рекомендуется система NTFS.

Файловая система для флешки (фс) играет огромную роль. Благодаря фс происходит организация, хранение и упорядочивание информации на носителе. Это нужно для того чтобы вашей операционной системе было проще с ними работать. Драйвера фс передают операционной системе информацию о: размере файлов, их имени, атрибутах и месте хранения…

Файловая система задает максимальный размер файла, длину его имени и другие атрибуты.

На сегодняшний день для флешек существует около десятка файловых систем, я предлагаю остановиться на трех самых популярных из них:

FAT32
exFAT

Рассмотрим каждую из них в отдельности и выявим: преимущества, недостатки и особенности использования каждой файловой системы на различных флешках.

Файловая система для флешки и ее разновидности

FAT32

Данная фс создана корпорацией Microsoft для замены морально устаревшей FAT16. На сегодня эта фс является самой распространенной. Практически все карты памяти и usb флешки продаются в FAT32. Бытовые устройства, например видеокамера, поддерживают только FAT32. В такой совместимости и заключается главный плюс данной файловой системы. Используя такое flash устройство в DVD – плеере, музыкальном центре, телевизоре – вы будете уверены что такое устройство точно будет читаться. На этом все «плюсы» этой фс заканчиваются.

Самый главный недостаток этой системы является ограничение на максимальный размер копируемого файла в 4 Гб. Поэтому скопировать файл большого размера (например, фильм в BDRip качестве или iso – образ большой игры) не получится.

Впрочем, если у вас флешка размером 4 Гб или меньше или нет необходимости копировать файлы больших размеров, можете без сомнения форматировать ваш накопитель в FAT32.

exFAT

Данная файловая система для флешки разработана все той же Microsoft. Она предназначена в первую очередь для flash-устройств. По сути данная фс является той же FAT32, но со снятыми ограничениями на: размер файлов, размер разделов и количество файлов находящихся в папке. По моему данная файловая система как никак лучше подходит для накопителей и карт памяти. Но данная система так же имеет свой недостаток. Она не поддерживается многими бытовыми устройства, а так же старыми версиями Windows XP. Но корпорация Microsoft анонсировала патч KB955704 , для совместимости exFAT и Windows XP. Новые же операционные системы без проблем поддерживают эту систему.

Если вы постоянно пользуетесь флешкой на большом количестве компьютеров, среди которых имеются ПК на Windows XP старой версии (service pack 1), то прийдется носить с собой еще одну флешку с патчем, а это, согласитесь, неудобно.

Но если вы пользуетесь флешкой в нескольких местах на компьютерах с новой операционной системой, тогда exFAT для вас – лучший вариант.

NTFS

NTFS — надежная файловая система для флешки, берущая свое начало с Windows семейства NT.
В стационарных компьютерах (ПК) и ноутбуках она заменила FAT32.

Однако на flash — устройствах и съемных винчестерах NTFS работает мягко говоря «своеобразно». При записи информации на такой носитель Windows включает инструмент кэширования (сначала файлы копируются в специально отведенную память (кэш), а далее на конечный носитель). В жестких дисках компьютера или ноутбука это позволяет повысить скорости копирования и сгладить кривую задержек. В портативных устройствах (карты памяти, флешки съемные диски) это будет выглядеть так: сначала скорость записи будет высокой и может доходить до 100 Мб/с (как при копировании с одного жесткого диска компьютера на другой), потом, когда кэш будет заполнен — скорость резко снизится.

К тому же, перед копированием нового файла, система должна дописать текущий файл из кэша. Поэтому кажется что копирование зависло на 99%, но индикатор жесткого диска будет показывать активность. Из за этого будет выводится неверная информация о скорости копирования (1):

Такую скорость выдает флешка на 2 Гб, реальная скорость записи которой составляет 5 МБт.

При сравнении скорости копирования с кэшем и без него, будет видно, что она практически одинаковая. То есть выходит, что при использовании NTFS мы не получаем значительных преимуществ.

Если посмотреть с другой стороны – NTFS — это надежная фс, способная выдержать несколько внезапных сбросов. Эту надежность обеспечивает протокол журналирования. Это приводит к частому обращению системы к определенным областям flash-устройства. Для usb-флешек и карт памяти этот подход критичен, так как происходит более быстрый износ данных устройств.

Из этого видно, что данная файловая система для флешки не очень подходит.

Сравнения производительности файловых систем:

Ниже хочу наглядно показать характеристики флешки A-Data на 8 Гб отформатированную в разных файловых системах.

1. Максимальный объем флешки, доступный после форматирования:
2. Средняя скорость записи/чтения:

Как видно exFAT опережает своих конкурентов.

Изменяется файловая система для флешки через форматирование. Если вы не знаете как это делается — переходите по ссылке ниже:

В окончании хотелось – бы привести несколько полезных рекомендаций владельцам накопительных устройств. У вас флешка небольшого объема (до 4 Гб)? Смело форматируйте ее в FAT32. Если flash-устройство большого объема (от 4 Гб) — используйте exFAT. А NTFS оставьте для стационарных и портативных жестких дисков.

Надеюсь из данной статьи вы поняли какая файловая система для флешки вам подойдет.

Когда вы устанавливаете Windows XP вас установщик спрашивает: «Как форматировать диск FAT32 или NTFS». Давайте разберемся, что действительно лучше. В сугубо технические детали удаваться не буду, кому интересно поищите в Википедии или еще где то, я объясняю для «чайников».Начнем с FAT 32 (File Allocation Table) — электронная таблица размещения файлов. Это означает, что местоположения файла на записано в специальной таблице. Находиться она практически в самом начале диска. Но перед ней только загрузочная запись. После записи FAT идет корневой каталог, а потом все остальные. Максимальная длинна имени файла — 255 символов, размер файла — 4 ГБ. Виндовс ХР не может создать диск больше 32 ГБ, хотя может работать с большими дисками. При записи файла в таблицу заносятся данные о его местоположении и о свободном и занимаемом месте. Вот тут и беда FAT. Если вдруг пропадает питание при копировании файла. ОС не может записать в таблицу количество свободного места и приходится делать проверку дисков — знаменитый голубенький экран с процентами во время загрузки.

NTFS (New Technology File System) — Файловая система по новой технологии. NTFS хранит информацию о файлах тоже в таблице — в главной файловой таблице - Master File Table (MFT), она может занимать 12% всего диска. Это много конечно, но когда место исчезает, зона MFT сама уменьшается, а когда можно — сама увеличивается. Отсюда и минус — при большой загрузке диска скорость работы снизится из за фрагментации самой зоны. Каждая запись в MFT соответствует какому-либо файлу и занимает около 1 Kb. А что же нового? Надежность. Достигается она журналированием — записывается порядок действий. Было произведено копирование файла — появляется запись, если пропало питание в момент копирования — записи не будет — процедура не закончена, и в MFT все остается правильно. К достоинству следует отнести поддержка больших файлов, возможности разграничивать доступ к данным для различных пользователей и групп пользователей. Кроме того, посреди диска сохраняется еще и копия MFT — MFTmirr.

Так что лучше FAT32 или NTFS?

FAT32 быстрее, требует меньше ресурсов, может кэшировать файлы небольшого размера, но низкая защита от сбоев, ограничения на размер файла и диска.

NTFS требует как минимум 64 МБ оперативной памяти под свои нужды, немного помедленнее, совершает больше движения головками при чтении записи. Но зато более защищена от сбоев и практически не имеет ограничения на размер диска. Высокая производительность при работе с файлами большого размера, и что бы не снижалась скорость работы рекомендуется не забивать диск под завязку — оставлять MFT зоне ее 12%.

Итак, если вам надо поставить машину в офисе, за которой сидит сотрудник с «кривыми» руками — однозначно NTFS.

Выбор файловой системы для обычного пользователя становится актуальным при форматировании жесткого диска, флешки или другого носителя информации. Система предлагает несколько вариантов: FAT16, FAT32, exFAT, NTFS. О преимуществах и недостатках каждой практически ничего не известно, так что зачастую выбирают то, что на слуху — как правило, это NTFS. Справедливости ради стоит уточнить, что FAT16 сегодня — скорее память, и форматирование в нее носителя выполняется разве что в качестве эксперимента. Система exFAT, ввиду пока еще незначительного распространения, тоже может считаться если не эксклюзивным, то не универсальным решением — поддерживают ее не все операционные системы. Так что выбор происходит между двумя аббревиатурами — FAT32 и NTFS.

FAT32 — файловая система, созданная на основе FAT16. По сути, эта файловая система представляет собой электронную таблицу размещения файлов, использующую 32-разрядные записи. Кстати, аббревиатура расшифровывается как File Allocation Table.

NTFS — файловая система, представляющая собой определенную структуру: в начале диска сводную таблицу (или каталог) всех файлов, далее — собственно данные. Аббревиатура расшифровывается как New Technology File System.

На практике сегодня файловая система FAT32 чаще применяется на съемных носителях небольшого объема, NTFS — на системных дисках и для хранения файлов большого размера. Кластеры FAT32 больше, следовательно, дисковое пространство при хранении большого числа маленьких файлов используется нерационально. Большое количество программ, требующих наличия, например, множества библиотек, файлов шрифтов и других, в системе FAT32 отзовется медленной работой. NTFS обеспечивает быстрый доступ к небольшому файлу или части файла.

В общем и целом NTFS работает ощутимо медленнее FAT32, зато NTFS эффективнее при обращении к файлам больших размеров. Фрагментация никак не влияет на NTFS, тогда как FAT32 производительность заметно снизит (особенно это касается работы с каталогами средних размеров).

Если говорить об аппаратной работе жестких дисков, то FAT32 для них будет обеспечивать щадящий режим: при считывании головка совершает меньше движений, соответственно, степень механического износа будет меньше. Однако актуальность этого свойства теряется в свете незначительного использования файловой системы FAT32 на жестких дисках в системах. Конструкция флеш-накопителей и карт памяти механического износа не предполагает.

Для работы с файловой системой NTFS требуется значительный объем оперативной памяти, так что слабые системы с ОЗУ менее 64 Мб на нее не рассчитаны. Хотя в настоящее время подобные сборки можно встретить разве что в музеях или созданные ради экспериментов. Однако помнить о том, что требований к объему ОЗУ система FAT32 не предъявляет — стоит, особенно если учитывать вариант расширения штатной памяти мобильных устройств. Телефон просто не сможет работать с картой памяти, отформатированной в NTFS, даже при возможности доступа из операционной системы.

Максимальный объем файла в FAT32 — 4 Гб. NTFS теоретически поддерживает работу с файлами размером около 16 Тб. Теоретический максимум размера диска для FAT32 — 8 Тб, тогда как для NTFS — около 16 эксабайт. Правда, до использования этих свойств на практике технологии пока не дошли.

Еще один несомненный плюс в копилку NTFS — возможность сжатия файла на уровне файловой системы. Также можно говорить и о более высоком уровне надежности системы, и, кроме того, возможности сохранения файловой структуры в NTFS при сбое работы.

Выводы сайт

NTFS рациональнее использует дисковое пространство.
FAT32 работает быстрее.
NTFS обеспечивает высокую производительность при работе с файлами больших размеров.
FAT32 поддерживает работу с файлами размером до 4 Гб.
FAT32 не требует большого объема ОЗУ.
NTFS обеспечивает высокую надежность работы системы.