Современные файловые системы:что выбрать для внешнего накопителя и почему
Было время, когда вопрос, вынесенный в заголовок статьи, просто не стоял перед пользователями. Несмотря на то что файловых систем было более одной еще до момента появления первых персоналок, выбора обычно не существовало. Просто потому, что разных несовместимых (или лишь частично совместимых) архитектур компьютеров было много, за каждой стояла конкретная фирма, использующая свою собственную операционную систему и имеющая собственные представления о том, «что такое хорошо и что такое плохо». Причем еще и носители данных применялись разные и друг с другом несовместимые. А если и совместимые аппаратно (например, НГМД использовались очень многими вычислительными системами, причем основные типоразмеры дисководов на аппаратном уровне были худо-бедно стандартизованы), то данные все организовывали по-своему. Более-менее совместимыми оказались ленточные накопители, поскольку так уж сложилось исторически, что еще со времен «больших» компьютеров именно они чаще всего применялись для обмена данными между системами различной архитектуры. Но единственными массовыми магнитофонами, которые использовались совместно с персоналками, оказались бытовые, а примитивность типичных компакт-кассет приводила к тому, что все производители, если уж их и использовали, пытались «выжать» из носителя максимум, причем все делали это разными способами.
Ситуация улучшилась лишь тогда, когда стало ясно, что линейка IBM PC (прародительница практически всех выживших на сегодняшний день архитектур ПЭВМ) постепенно становится стандартом де-факто в отрасли (и не только). Ну а когда на рынке появляется доминирующая архитектура, все остальные вынуждены это учитывать — из соображений выживания. Основным сменным носителем данных тогда являлись гибкие диски, так что достаточно быстро средством обеспечения совместимости оказались те их форматы, которые использовала компания IBM. Далеко не лучшие, надо заметить. Причем не только по аппаратуре, хотя и это тоже — несмотря на то что первые дисководы на 3,5″ появились в том же году, что и первые РС, и многие производители начали их использовать еще в первой половине 80-х годов, сама IBM перешла на этот конструктив лишь в 1987 году, а до того момента цеплялась за пятидюймовые дисководы, представленные на рынке еще в 1976 году. Однако и с точки зрения форматирования «оригинальные» разработки IBM уступали даже многим клонам ее компьютеров — в частности, компания на двухсторонних дискетах двойной плотности хранила лишь 360 Кбайт информации, в то время как конкуренты из них же без особых ухищрений выжимали и 600—720 Кбайт. Ну а уж о примитивности файловой системы FAT не рассуждал только ленивый. Хотя, вполне возможно, именно примитивность и стала второй причиной превращения «писюковых дискет» в стандарт — его было очень уж легко поддерживать. Пусть хотя бы только для чтения и в дополнение к собственному «продвинутому» варианту.
Впрочем, с точки зрения сегодняшнего дня все это имеет лишь историческую ценность. Дискеты давно уже перестали использоваться в качестве основного средства переноса информации, да и альтернативных линейке «х86-based» компьютеров на большинстве сегментов рынка не осталось. Однако нельзя сказать, что это полностью решило все проблемы. Дело в том, что на этой са́мой единственной стандартной платформе работает чуть ли не больше операционных систем, чем их было во времена, когда «расцветали все цветы». Даже если взять самое распространенное на рынке семейство, а именно Windows, то оно, строго говоря, неоднородно. Бо́льшая часть инсталляций приходится до сих пор на Windows XP — родом из начала века, но занимающую чуть ли не 2/3 рынка. Где-то четверть последнего приходится на современные версии Windows, а все оставшееся — на сборную солянку из сохранившихся компьютеров с системами, появившимися до Windows XP (их сейчас осталось мало, но все еще встречаются), различные версии MacOS и цельный букет UNIX-систем. Но даже если вам повезло никогда не сталкиваться в практической жизни ни с чем, кроме Windows XP, полностью это проблему не решает — некогда «компьютерные» технологии давно уже вышли за пределы этого рынка, активно вторгаясь в сферу бытовой электроники. Например, большинство сегодняшних видеоплееров умеет работать с USB-накопителями, а в фотоаппаратах или мобильных телефонах повсеместно применяются разнообразные карты памяти. И тут все оказывается просто только в том случае, если, например, карта используется исключительно в «своем» фотоаппарате — форматируем ее средствами камеры и навсегда забываем об этом вопросе 🙂 Однако если нам надо хотя бы обмениваться данными с компьютером, тут уже все не так очевидно…
Причина возникновения проблемы в том, что практически все современные операционные системы за редким исключением поддерживают не одну файловую систему (как это было 20-30 лет назад), а несколько. Причем степень их поддержки может быть совершенно разной. И иногда изменяемой при помощи дополнительных программ. Вариантов масса, поэтому мы не будем пытаться охватить их все в одной небольшой статье. Но достаточное количество базовой информации, дабы можно было понять «куда копать», все же попробуем дать. А для этого достаточно познакомиться с основными доступными файловыми системами, а также их достоинствами и недостатками.
FAT — старая, ограниченная, но вездесущая
Начнем мы со старейшей файловой системы, появившейся еще во времена MS DOS, но, тем не менее, до сих пор иногда встречающейся. К положительным особенностям системы относятся простота, компактность служебных областей и большой срок присутствия на рынке. В общем-то, первые два достоинства непосредственно вытекают из третьего — в 1980 году, когда система и появилась, компьютеры были столь «мощными», а носители информации столь «емкими», что ничего сложного использовать было просто нельзя. Впрочем, оригинальный вариант, а именно FAT12, уже давно вышел из широкого пользования вследствие того, что размер диска с этой системой не может превышать 32 МиБ. Хотя, конечно, к некоторым фотоаппаратам и даже видеокамерам до сих пор умудряются прилагать флэш-карту такого или даже меньшего размера, но полноценно использовать их в подобной комплектации все равно не выйдет.
А вот FAT16, появившаяся 23 года назад, уже интереснее, благо размер как файла, так и раздела доведен уже до 2 ГиБ (для тех, кто еще не успел привыкнуть к двоичным приставкам — это чуть больше двух гигабайт). Теоретически, емкость раздела может достигать и 4 ГиБ при использовании кластеров по 64 Кбайт, однако этот вариант не является стандартным, так что поддерживается далеко не везде. На компьютерах с таким разделом умеют работать системы начиная с Windows NT4 и более новыми этой линейки, но вот ни бытовая техника, ни большинство «альтернативных» систем с ними не совместимо. Таким образом, этот вариант можно считать полностью пригодным лишь для накопителей невысокой емкости. Последних у пользователей на руках достаточно много до сих пор, но «бал правят» не они. А вот во времена флэшек размером до гигабайта была FAT16 весьма актуальной ввиду, как раз, небольших потребностей в объеме для своих нужд. Так, например, на отформатированной под FAT16 флэшке на 128 МБ пользователю остаются доступными 128 621 744 байт, а если использовать FAT32 — 127 921 152 байт. С одной стороны, пустячок, а с другой — лет пять назад «лишние» 700 КБ на дороге не валялись. Недаром Microsoft не рекомендует использовать FAT32 на разделах менее 512 МБ, так что отформатировать их во что-то отличное от FAT16 можно только сторонними средствами.
Последняя все еще актуальная сфера применения этой системы — телефоны, плееры, фотоаппараты и прочая «бытовуха», рассчитанная на поддержку карт SD или microSD, но не поддерживающая SDHC (сейчас такое уже не выпускается, но еще используется). Стандартной файловой системой для этих карт является как раз FAT16, поэтому большинство таких устройств никаких других и не поддерживают. В данном случае крайне желательно форматировать карту исключительно в устройстве, но не делать этого на компьютере. Причина в том, что Windows XP (по крайней мере, про нее это известно точно) иногда умудряется при явном указании ФС отформатировать карту под FAT32, после чего тот же фотоаппарат может ее не увидеть и даже не предложить возможности переформатировать. Решать проблему приходится какой-нибудь альтернативной программой форматирования — снова на компьютере.
FAT32 — разумный компромисс между совместимостью и прочими характеристиками
В отличие от предшественницы, FAT32 сейчас является наиболее массовой системой для внешних накопителей. 90% флэшек и более половины ВЖД поступают с заводов отформатированными именно под нее. Причина? По совместимости она лишь немногим хуже FAT16 — «за кадром остаются» только слишком уж древние операционные системы. Изначально поддержка FAT32 появилась в августе 1996 года вместе с Windows 95 OSR2 — если кто-то ныне и использует более старую ОС на своем компьютере, то вряд ли он будет подключать к нему современный внешний накопитель 🙂 Причем в большинстве случаев — и не сможет.
Однако иногда использование FAT32 уже неудобно, из-за чего приходится использовать другие системы. Основным и самым существенным недостатком является то, что файлы не могут иметь размер более 4 ГиБ. Соответственно, хранить на накопителе образы DVD-дисков, очень большие архивы или некоторые фильмы — не выходит. Вернее, это можно сделать, но их приходится разбивать на части, а потом перед использованием «склеивать», что очень неудобно. Либо такое разбиение нужно предусмотреть заранее, что иногда делается, но далеко не всегда. Именно эта причина и вызывает необходимость использования других файловых систем — пусть имеющих меньшую поддержку со стороны оборудования, зато свободных от ограничения на размер файла. Судя по нашей конференции, кстати, эта проблема в последнее время стои́т достаточно остро — многие пользователи, купив внешний жесткий диск или флэшдрайв, буквально в первые же дни пытаются записать туда очень большой файл и… очень удивляются реакции системы, которая сообщает о недостатке места на носителе. А удивляться есть чему: по-хорошему, создатели ОС могли бы обрабатывать данную ситуацию более корректным образом — сообщая пользователю, что используемая файловая система непригодна для записи данного файла; а иначе все очень странно выглядит: свободного места десяток или даже сотня (а то и несколько сотен) гигабайт, а рапортуют о его нехватке при попытке записи файла размером всего 5-6 гигабайт. Мы, конечно, не думаем, что после публикации данной статьи соответствующие сообщения в форуме исчезнут, однако надеемся, что их, хотя бы, станет немного меньше 🙂
А вот размер тома, отформатированного под FAT32, теоретически может составлять до 8 ТиБ, что даже на сегодня очень много (не говоря уже о времени, когда система создавалась). Впрочем, не все так просто — компания Microsoft, скажем, считает, что тома более 32 ГиБ делать нежелательно. И не просто считает, а ввела соответствующие ограничения во встроенные программы форматирования Windows XP и более новых версий своей системы. Особенно печальный результат получается при попытке отформатировать, например, флэшку на 64 ГБ штатными средствами: для FAT32 (по мнению Microsoft) она слишком велика, а NTFS на сменных носителях (опять же — по мнению Microsoft) использовать не положено. Обе проблемы с легкостью решаются при помощи использования сторонних утилит форматирования. Так, например, простенькая консольная программа fat32format спокойно работает с томами до 2 ТБ (максимум для нединамических разделов Windows XP).
Не все гладко, кстати, и с Windows 98 или ME, несмотря на то что для них использование FAT32 безальтернативно. Дело в том, что некоторые встроенные в эти системы утилиты так и остались 16-разрядными. Ну а поскольку для таких программ максимальный размер адресуемого блока памяти равен примерно 16 МБ, то разделы, на которых таблица FAT имеет больший размер, им недоступны. В переводе на простой язык это означает невозможность полноценно использовать разделы больше ≈127,5 ГиБ (около 133 ГБ). Точнее, попробовать-то можно, но осторожно — не пытаясь «натравить» на такой раздел разнообразные дисковые утилиты: в лучшем случае (штатные средства) они просто не будут работать, а в худшем — могут и данные испортить. Либо, для страховки, можно просто разбивать накопители, которые планируется использовать и с Windows 9x, на разделы по сотне гигабайт. Заметим, что к внешним дискам эти ОС все равно более лояльны, чем к внутренним: получить под их управлением доступ к внутреннему винчестеру более чем на 137 ГБ — задача не совсем тривиальная, а вот для USB-накопителя бо́льшие объемы допустимы без особых проблем, за исключением неработоспособности дисковых утилит.
У других ОС таких проблем нет, да и описанные, в принципе, решаемы. Это и позволяет считать данную файловую систему оптимальной для тех случаев, когда требуется обеспечить максимальную совместимость внешнего накопителя со всем спектром компьютерной и бытовой техники. Особенно в тех случаях, когда хранение файлов размером более 4 ГБ не предполагается — тогда и заметных на практике недостатков не будет.
NTFS — быстрая, мощная, но избыточная
До последнего времени данная файловая система являлась единственным надежно работающим средством обойти «проблему больших файлов» на компьютерах под управлением Windows. Разумеется, не всякой версии Windows — линейка 9х в принципе не поддерживает NTFS, однако совместимость с этими системами важна уже, мягко говоря, не всем. Хуже то, что в бытовой технике поддержка NTFS встречается достаточно редко. Но в последнее время встречается. Кроме того, такие разделы поддерживают и компьютеры, работающие под управлением MacOS или Linux — как минимум, они умеют читать данные с таких разделов, а при установке специальных драйверов нередко начинает работать и функция записи. При помощи дополнительных драйверов, кстати, поддержку NTFS можно «прикрутить» и к Windows 98 или даже DOS.
Чем эта система хороша? Во-первых, ограничения как на размер тома, так и на размер файлов можно считать отсутствующими: и то, и другое может составлять до 16 экзабайт (для улучшения восприятия сообщим, что в одном экзабайте примерно миллион терабайт). Во-вторых, можно получить и более высокую скорость работы, особенно если попадаются каталоги, содержащие очень большое количество файлов — например, когда их несколько тысяч, разница в скорости работы FAT32 и NTFS заметна невооруженным глазом. В-третьих, эта система является более отказоустойчивой, как минимум из-за журналирования. В-четвертых, она способна работать с кластерами малого размера (точнее, не только способна, но и рассчитана на это), так что потери дискового пространства при хранении маленьких файлов у NTFS заметно меньше, чем у FAT32, не говоря уже об exFAT. В-пятых, достаточно удобной возможностью является встроенная поддержка сжатия данных. Разумеется, архивирование «на лету» куда менее эффективно, чем при помощи специальных программ-архиваторов с серьезными алгоритмами, но зато и выполняется прозрачным для пользователя образом, а при хранении хорошо сжимаемых данных дает заметный эффект. В общем, нет ничего удивительного, что на внутренних жестких дисках на данный момент NTFS является доминирующей системой.
Но на внешних у нее есть и недостатки. Самым безобидным из них является невозможность на практике получить многие преимущества системы. В частности, в настоящий момент редко кто переносит несжатые файлы: даже если говорить об офисных документах, то начиная с 2007 года они уже автоматически сжимаются при сохранении, а о фотографиях или видеофайлах и говорить нечего, так что встроенная поддержка сжатия оказывается не у дел (и даже чаще мешает, чем наоборот). Да и огромные количества файлов в каталоге встречаются редко — куда более типичным является десяток очень больших файлов. (Заодно это нивелирует и пользу от небольших кластеров. ) Кроме того, улучшенная за счет кэширования производительность может оказаться палкой о двух концах — отформатированные под NTFS накопители крайне нежелательно отключать от компьютера, не воспользовавшись «Безопасным извлечением» или его аналогами. Все указанные неудобства свойственны для любых внешних накопителей, но для основанных на флэш-памяти есть и дополнительные. Во-первых, журналирование в данном случае рекомендуется отключать (поскольку ресурс массовых флэшек ограничен, так что «лишние» записи файлов им ни к чему). Во-вторых, быстродействие этих накопителей существенным образом зависит от выровненности всех структур ФС и кластеров по границам блоков стирания, что актуально и для FAT, но для NTFS, с ее небольшим размером кластера (а также любовью многих программ, в том числе и штатной утилиты форматирования Windows XP, смещать начало раздела на 63 сектора), может оказаться весьма критично. Да и вообще — как показывает опыт многих пользователей, наилучших скоростных результатов проще всего добиться, используя размер кластера в 32 Кбайт, т. е. не меньший, чем для FAT32.
Добавим к этому проблемы совместимости, после чего становится очевидным, что использование на сменных носителях именно NTFS чаще всего не слишком оправдано. Впрочем, как показано выше (и будет показано ниже), иногда этот вариант является безальтернативным.
exFAT — будущее флэш-накопителей и не только
В ситуации, когда FAT32 уже недостаточно, а NTFS — неоптимальна, неудивительно, что компания Microsoft в очередной раз (спустя 10 лет после появления FAT32) доработала FAT. Новая версия, получившая название exFAT, дебютировала в Windows CE 6, поскольку была наиболее актуальна для встроенных систем и бытовой техники, но позднее ее поддержка появилась и в настольных компьютерах. Чем новинка отличается от предыдущей версии?
Во-первых, снято ограничение на размер файла — подобно варианту «взрослых» систем, он может достигать 16 экзабайт. Во-вторых, увеличен размер кластера: если для предыдущих систем его приходилось удерживать в рамках 32 Кбайт (иногда применяя не всеми поддерживаемый вариант на 64 Кбайт), то в exFAT максимальный размер кластера составляет 32 МиБ, т. е. увеличился в 1024 раза. Разумеется, это крайне неудобно в случае файлов небольшого размера, однако они сейчас не слишком-то актуальны в качестве объекта транспортировки, зато размер таблицы размещения файлов удалось сократить соответствующим образом, а следовательно, снизились и требования к объему оперативной памяти для работы с томами большого размера. Естественно, для exFAT было отменено и волюнтаристское ограничение в 32 ГиБ для размера тома — не нужно оно более 🙂 Первыми, кто этим воспользовался, кстати, оказались производители SD-карт памяти, достаточно жестко завязывающиеся в стандартах именно на FAT. Для спецификаций версий SD 1.х стандартной была FAT16 (что и определяло максимальную емкость карты в 2 ГБ), версия 2.0 ориентируется на FAT32 (карты SDHC до 32 ГБ), а в новой версии 3.0 для карт большого объема стандартом является именно exFAT (соответственно, карты SDXC заметных с точки зрения практического использования ограничений по емкости не имеют).
Нельзя также сказать, что все улучшения были только количественными — нашлись и качественные. В частности, отменены ограничения на количество файлов в каталоге. Не то чтобы они сильно мешали ранее, но все же — теперь, например, производителям фотоаппарата вовсе необязательно раскладывать фотографии по папкам, а можно спокойненько все записывать в корень карты. Более существенное улучшение — появилась битовая карта свободного места, что при правильном использовании позволяет уменьшить фрагментацию (ранее подбор наиболее подходящего свободного куска дискового пространства тоже был возможен, но ценой активного использования для каждой операции ресурсов системы). Журналирования, естественно, в рамках новой системы нет — слишком проста она для этого, да и для флэш-накопителей (на которые exFAT в первую очередь и нацелена) данная операция нежелательна. Но и потенциальную возможность повышения отказоустойчивости предусмотрели — возможна поддержка транзакций (естественно, если это поддерживает хост-устройство).
В общем, системка получилась на диво хороша — есть все нужное и нет ничего ненужного. Почему же до сих пор приходится мучиться с выбором, а не перейти на exFAT повсеместно? А потому, что для внешнего накопителя, как уже не раз было сказано, совместимость является той еще «священной коровой» — что толку в характеристиках используемой вами на флэшке файловой системы, если вы этой флэшкой сможете воспользоваться лишь на каждом десятом компьютере? exFAT до сих пор находится как раз в подобном положении. Гарантированно ее использовать можно только на компьютерах, работающих под управлением Windows Vista с SP1, Windows Server 2008 и Windows Seven. Вроде бы поддержка есть и в MacOS X 10.6, но тут, вероятно, потребуется апдейт системы — кстати, очень может быть, что Apple бы и не стала поддерживать новую разработку Microsoft, однако в последнюю линейку компьютеров компания решила встроить картоводы с поддержкой карт SDXC, а это в обязательном порядке потребовало и совместимости с exFAT. Для Linux придется самостоятельно интегрировать драйвер (причем их два: нормальный поддерживает только чтение, а запись — лишь использующий FUSE). Пользователям Windows XP повезло чуть больше — еще в начале 2009 года на Windows Update появилось официальное обновление KB955704, добавляющее к системам с SP2 и SP3 поддержку exFAT, однако оно не относится к обязательным, так что найдется далеко не на всех компьютерах. С бытовой техникой все столь же грустно, как с предыдущими версиями Windows — счастливым исключением являются немногие современные устройства с поддержкой SDXC (им деваться некуда), однако в остальных до сих пор проще встретить поддержку NTFS, нежели exFAT.
Прочая экзотика, иногда полезная
Нравится это кому или нет, но на данный момент времени большинство персональных компьютеров (порядка 95%) работает под управлением одной из систем семейства Windows, причем в основном эта доля распределена между Windows XP, Vista и Seven. Соответственно, наиболее актуальным является выбор между перечисленными файловыми системами, ведь только они без особых ухищрений поддерживаются этой тройкой. Задумываться о чем-либо ином есть смысл только в том случае, когда совместимость с Windows вас в принципе не волнует: несмотря на то что для поддержки большинства «родных» для прочих ОС файловых систем есть и драйверы для Windows, на каждый компьютер их ставить — дело неблагодарное. Поэтому вне зависимости от достоинств и недостатков какой-нибудь ext3 использовать ее можно разве что в том случае, когда внешний накопитель эксплуатируется в качестве стационарного или близком к тому виде.
Единственное частичное исключение из правил — файловая система HFS+, традиционная для MacOS X. И дело даже не в каких-то ее особых качествах, а в том, что эта операционка имеет пусть и небольшую, но монолитную долю рынка (чего не скажешь о разных иногда несовместимых друг с другом «линуксах»). Кроме того, несмотря на малую распространенность в мировом масштабе, есть страны, где ниша MacOS вполне ощутима. Это и ставит HFS+ в привилегированное положение. Вплоть до того, что некоторые производители продают специальные версии внешних винчестеров «for Mac», отформатированных под HFS+ (а не FAT32 или NTFS, которые встречаются чаще) прямо на заводе. Из этого не следует ни непригодность для Mac прочих винчестеров, ни невозможность использовать «маковские» на других компьютерах. Более того — для обмена данными между Маком и прочими системами вообще удобнее применять FAT32, гарантированно работающую в большинстве случаев. В чем плюс именно HFS+? В том, что встроенная система резервного копирования и восстановления информации Time Machine совместима только с дисками с этой файловой системой. Таким образом, если вы используете накопитель для резервирования данных на Маке, выбора не остается. Ну а если иногда возникает и необходимость подключения этого внешнего устройства к другим компьютерам, вполне логичным действием будет установка на них специальных драйверов с поддержкой HFS+. Впрочем, не самым худшим вариантом окажется и разбиение диска на пару разделов — небольшой с FAT32 позволит обмениваться данными различным системам, а раздел HFS+ даст возможность ни в чем себе не отказывать при работе под MacOS X.
Иногда покупка специальной версии внешнего винчестера «для Маков» может быть оправдана и для пользователя Windows — как правило, все эти модели снабжены интерфейсом FireWire (иногда и FireWire-800) в дополнение к USB 2.0, что может оказаться полезным. C файловой системой проблем не будет — с точки зрения Windows, отформатированные под HFS+ винчестеры никакой структуры данных не содержат, так что просто создаем раздел (или разделы) и форматируем нужным нам образом.
FAQ вместо заключения
В принципе, приведенной выше информации, на наш взгляд, вполне достаточно для того, чтобы в любом случае определиться с правильным выбором файловой системы на внешнем накопителе, а также решить возможные возникающие проблемы. Однако для простоты использования мы решили основные (наиболее часто возникающие) вопросы вынести в отдельный материал. Часто задаваемые вопросы по использованию различных файловых систем на внешних накопителях
Файловая система: что это такое и зачем она нужна накопителям
- Компьютерный магазин
- Блог
- Статьи на тему: Диски HDD и твердотельные SSD
Автор статьи: Сергей Коваль (koval@andpro.ru)
Опубликовано: 5 августа 2021
Разбираемся что такое FAT32 и NTFS, и в каких случаях они используются
Каждый пользователь, форматируя флешку или накопитель замечал строку «файловая система» с возможностью выбора одного из предложенных вариантов. Современные системы самостоятельно определяют тип накопителя и выбирают оптимальный вариант. Но в некоторых случаях эти настройки приходится вносить вручную.
Чем отличаются файловые системы и для чего они нужны разберем в этой статье.
Что такое ФС?
Файловая система – это инструмент, позволяющий операционной системе и программам обращаться к нужным файлам и работать с ними. При этом программы оперируют только названием файла, его размером и датой созданий. Все остальные функции по поиску необходимого файла в хранилище и работе с ним берет на себя файловая система накопителя.
Основные функции файловой системы:
- Фрагментация файлов и их распределение на носителе.
- Поиск файла при запросе программ.
- Участие в создании, чтении и удалении файлов.
- Работа с атрибутами файлов: изменение названия, размера, времени последнего изменения, доступ к файлу и многое другое.
- Каталогизация и организация файлов.
- Защита файлов от несанкционированного доступа и сбоев системы.
- Определение права доступа к файлам.
- Восстановление информации в случае сбоев.
Таким образом, файловая система устанавливает правила эксплуатации и организацию данных на накопителе, и тем самым экономит ресурсы операционной системы и рабочих программ. К тому же наличие файловой системы позволяет использовать накопитель на разных компьютерах без каких-либо предварительных настроек и оптимизации.
Файловых систем довольно много. Но рядовым пользователям с операционной системой Windows на десктопном ПК знакомы только две. О них и поговорим подробнее.
FAT32
FAT – одна из старейших файловых систем, которая была разработана еще в 1977 году программистами компании Microsoft для гибких дисков.
За период эксплуатации выпускалось несколько версий, которые отличались от предыдущих объемами томов и файлов, которыми способны оперировать.
Современная версия FAT32 вышла в 1995 году. Она может работать с томами размером до 32 ГБ и файлами размером до 4 ГБ. При этом система не работает с накопителями объемом более 8 Тб. Поэтому сегодня FAT32 используется в основном только на флешках, картах памяти фотоаппаратов и музыкальных плееров.
Структура накопителя с FAT32 имеет три области:
- Служебный сектор, который зарезервирован системой.
- Таблица указателей для поиска файлов.
- Область записи данных.
Благодаря отсутствию шифрования, современных систем защиты информации и журнала данных, накопители с файловой системой FAT32 могут работать быстрее, но только с единичными файлами. Работа с массивом небольших файлов может затянуться надолго. Причиной является иерархическая структура, которая подразумевает многоуровневый доступ к файлам, в отличие от бинарного дерева, где доступ к файлам открывается напрямую, независимо от других.
Однако несмотря на очевидные недостатки, система все еще востребована, и даже предоставляет некоторые преимущества:
- Накопители меньше изнашиваются, благодаря отсутствию журнала.
- Флешки с FAT32 распространены в рабочей среде. На них удобно переносить документы, фотографии, небольшие видеоролики, презентации.
- Флешки с FAT32 используются в качестве установочных.
NTFS
NTFS, или новая технология файловой системы была создана, чтоб устранить недостатки FAT32.
Структура системы хранения данных имеет вид бинарного дерева. В отличие от иерархической, как у FAT32, доступ к информации осуществляется по запросу, а поиск ведется по названию файла. При этом система имеет каталог, отсортированный по названиям. Массив делится на 2 части и отсекается та, в которой данного файла не будет, оставшаяся часть также делиться на 2, и так далее до тех пор, пока не будет найден нужный файл.
Особенности файловой системы NTFS:
- Имена файлов размером до 255 символов.
- Журналирование – действия с файлами выполняются полностью, или не совершается вовсе. Например, если во время копирования файлов отключается питание, то при включении по журналу система проверит, какие файлы были скопированы полностью, а результаты незавершенных процессов удаляются.
- Использование шифрования для защиты данных.
В отличие от предыдущей файловой системы, NTFS может работать с томами объемом 8 ПБ (1 петабайт – 1015 байт), и оперировать более чем 4 миллиардами файлов.
Таким образом NTFS – современное решение для пользовательского сегмента, позволяющее работать с твердотельными накопителями и жесткими дисками большого объема, имеющими несколько разделов.
Какие еще бывают файловые системы?
На мобильных устройствах с ОС Android используется файловая система ext2/ext4, но только в установленном накопителе. Съемные карты памяти работают на системе FAT32.
Файловая система exFAT – модификация FAT32, отличающаяся возможностью работы с файлами размером более 4 ГБ и имеющая более динамичную систему поиска. Ее использование ограничено лицензионным соглашением.
ReFS – новейшая разработка Microsoft для ОС Windows 8 и Windows 10 Enterprise и Pro для рабочих станций. Возможность создания тома ReFS удалена в Windows 10 Fall Creators Update 2017. Файловая система ReFS отличается высокой степенью надежности хранения файлов и легким их восстановлением в случае сбоя.
ZFS – файловая система, разработанная для систем хранения данных. Главная ее черта – отказоустойчивость. Данные с которыми ведется работа копируются в служебный сектор. Его объем должен быть равен области хранения.
Компания Apple использует собственные файловые системы HFS+ и Apple Xsan.
В дистрибутивах Linux, в зависимости от назначения устройства, используется около десятка файловых систем. Самые распространенные в пользовательском сегменте: Ext2, Ext3, Ext4.
- Все посты
- KVM-оборудование (equipment)
- Powerline-адаптеры
- Безопасность (security)
- Беспроводные адаптеры
- Блоки питания (power supply)
- Видеокарты (videocard)
- Видеонаблюдение (CCTV)
- Диски HDD и твердотельные SSD
- Дисковые полки (JBOD)
- Звуковые карты (sound card)
- Инструменты (instruments)
- Источники бесперебойного питания (ИБП, UPS)
- Кабели и патч-корды
- Коммутаторы (switches)
- Компьютерная периферия (computer peripherals)
- Компьютеры (PC)
- Контроллеры (RAID, HBA, Expander)
- Корпусы для ПК
- Материнские платы для ПК
- Многофункциональные устройства (МФУ)
- Модули памяти для ПК, ноутбуков и серверов
- Мониторы (monitor)
- Моноблоки (All-in-one PC)
- Настольные системы хранения данных (NAS)
- Ноутбуки (notebook, laptop)
- Общая справка
- Охлаждение (cooling)
- Планшеты (tablets)
- Плоттеры (plotter)
- Принтеры (printer)
- Программное обеспечение (software)
- Программное обеспечение для корпоративного потребителя
- Проекторы (projector)
- Процессоры для ПК и серверов
- Рабочие станции (workstation)
- Распределение питания (PDU)
- Расходные материалы для оргтехники
- Расширители Wi-Fi (повторители, репиторы)
- Роутеры (маршрутизаторы)
- Серверы и серверное оборудование
- Сетевые карты (network card)
- Сетевые фильтры (surge protector)
- Сканеры (scanner)
- Телекоммуникационные шкафы и стойки
- Телефония (phone)
- Тонкие клиенты (thin client)
- Трансиверы (trensceiver)
- Умные часы (watch)
Что такое файловая система?
По
- Эрин Салливан, Редактор сайта
- Эллен О’Брайен, Исполнительный редактор
Цифровые файловые системы и файлы названы в честь бумажных файловых систем и созданы по образцу бумажных файловых систем, использующих тот же логический метод хранения и поиска документов.
Файловые системы могут различаться в разных операционных системах (ОС), таких как Microsoft Windows, macOS и системы на базе Linux. Некоторые файловые системы предназначены для конкретных приложений. Основные типы файловых систем включают распределенные файловые системы, дисковые файловые системы и файловые системы специального назначения.
Файловая система хранит и организует данные, и ее можно рассматривать как тип индекса для всех данных, содержащихся на устройстве хранения. К таким устройствам могут относиться жесткие диски, оптические приводы и флэш-накопители.
Файловые системы определяют правила именования файлов, включая максимальное количество символов в имени, допустимые символы и, в некоторых системах, допустимую длину суффикса имени файла. Во многих файловых системах имена файлов не чувствительны к регистру.
Наряду с самим файлом файловые системы содержат такую информацию, как размер файла, а также его атрибуты, расположение и иерархию в каталоге в метаданных. Метаданные также могут определять свободные блоки доступного хранилища на диске и объем доступного места.
Пример диаграммы дерева файловФайловая система также включает формат для указания пути к файлу через структуру каталогов. Файл помещается в каталог — или папку в ОС Windows — или подкаталог в желаемом месте в древовидной структуре. ПК и мобильные ОС имеют файловые системы, в которых файлы размещаются где-то в иерархической древовидной структуре.
Перед созданием файлов и каталогов на носителе данных необходимо создать разделы. Раздел — это область жесткого диска или другого хранилища, которым ОС управляет отдельно. Одна файловая система содержится в основном разделе, а некоторые операционные системы позволяют создавать несколько разделов на одном диске. В этой ситуации, если одна файловая система будет повреждена, данные в другом разделе будут в безопасности.
Файловые системы и роль метаданныхФайловые системы используют метаданные для хранения и извлечения файлов. Примеры тегов метаданных включают:
- Дата создания
- Дата изменения
- Последняя дата доступа
- Последняя резервная копия
- Идентификатор пользователя создателя файла
- Права доступа
- Размер файла
Метаданные хранятся отдельно от содержимого файла, при этом многие файловые системы хранят имена файлов в отдельных записях каталога. Некоторые метаданные могут храниться в каталоге, тогда как другие метаданные могут храниться в структуре, называемой инодом.
В Unix-подобных операционных системах индексный дескриптор может хранить метаданные, не связанные с содержимым самого файла. Инод индексирует информацию по номеру, который можно использовать для доступа к расположению файла, а затем и к самому файлу.
Примером файловой системы, использующей метаданные, является OS X, используемая Apple. Он позволяет использовать ряд функций оптимизации, включая имена файлов, которые могут растягиваться до 255 символов.
Доступ к файловой системеФайловые системы также могут ограничивать доступ на чтение и запись для определенной группы пользователей. Пароли — самый простой способ сделать это. Наряду с контролем того, кто может изменять или читать файлы, ограничение доступа может гарантировать, что изменение данных контролируется и ограничивается.
Права доступа к файлам, такие как списки управления доступом или возможностями, также могут использоваться для ограничения доступа к файловой системе. Эти типы механизмов полезны для предотвращения доступа обычных пользователей, но не так эффективны против внешних злоумышленников.
Шифрование файлов также может предотвратить доступ пользователей, но оно больше ориентировано на защиту систем от внешних атак. Ключ шифрования можно применить к незашифрованному тексту, чтобы зашифровать его, или ключ можно использовать для расшифровки зашифрованного текста. Только пользователи с ключом могут получить доступ к файлу. При шифровании файловой системе не требуется знать ключ шифрования для эффективного управления данными.
Типы файловых системСуществует несколько типов файловых систем с различной логической структурой и свойствами, такими как скорость и размер. Тип файловой системы может различаться в зависимости от ОС и потребностей этой ОС. Тремя наиболее распространенными операционными системами для ПК являются Microsoft Windows, Mac OS X и Linux. Мобильные ОС включают Apple iOS и Google Android.
К основным файловым системам относятся следующие:
Таблица размещения файлов ( FAT ) поддерживается ОС Microsoft Windows. FAT считается простой и надежной системой, созданной по образцу устаревших файловых систем. FAT была разработана в 1977 году для гибких дисков, но позже была адаптирована для жестких дисков. Хотя FAT эффективна и совместима с большинством современных операционных систем, она не может сравниться по производительности и масштабируемости с более современными файловыми системами.
Глобальная файловая система (GFS) — это файловая система для ОС Linux и файловая система общего диска. GFS предлагает прямой доступ к общему блочному хранилищу и может использоваться как локальная файловая система.
GFS2 — это обновленная версия с функциями, отсутствующими в исходной GFS, такими как обновленная система метаданных. По условиям Стандартной общественной лицензии GNU файловые системы GFS и GFS2 доступны как бесплатное программное обеспечение.
Иерархическая файловая система (HFS) была разработана для использования с операционными системами Mac. HFS также может называться Mac OS Standard, и на смену ему пришла Mac OS Extended. Первоначально представленная в 1985 году для гибких и жестких дисков, HFS заменила исходную файловую систему Macintosh. Его также можно использовать на компакт-дисках.
Файловая система NT, также известная как файловая система новой технологии ( NTFS ) , является файловой системой по умолчанию для продуктов Windows, начиная с ОС Windows NT 3.1. Улучшения по сравнению с предыдущей файловой системой FAT включают лучшую поддержку метаданных, производительность и использование дискового пространства. NTFS также поддерживается в ОС Linux с помощью бесплатного драйвера NTFS с открытым исходным кодом. Mac OS поддерживает NTFS только для чтения.
Универсальный формат диска ( UDF ) — файловая система, не зависящая от поставщика и используемая на оптических носителях и DVD-дисках. UDF заменяет файловую систему ISO 9660 и является официальной файловой системой для DVD-видео и аудио, выбранной DVD Forum.
Файловая система и СУБДПодобно файловой системе, система управления базами данных (СУБД) эффективно хранит данные, которые можно обновлять и извлекать. Однако они не взаимозаменяемы. В то время как файловая система хранит неструктурированные, часто несвязанные файлы, СУБД используется для хранения и управления структурированными связанными данными.
СУБД создает и определяет ограничения для базы данных. Файловая система обеспечивает доступ к отдельным файлам за раз и адресует каждый файл отдельно. Из-за этого такие функции, как избыточность, выполняются на индивидуальном уровне, а не самой файловой системой. Это делает файловую систему гораздо менее согласованной формой хранения данных, чем СУБД, которая поддерживает один репозиторий данных, определенный один раз.
Централизованная структура СУБД упрощает совместное использование файлов по сравнению с файловой системой и предотвращает аномалии, которые могут возникнуть при внесении отдельных изменений в файлы в файловой системе.
Существуют методы защиты файлов в файловой системе, но для усиленной безопасности лучше всего использовать СУБД. Безопасность в файловой системе определяется ОС, и ее может быть сложно поддерживать с течением времени, поскольку файлы доступны и пользователям предоставляется авторизация.
СУБД поддерживает высокие ограничения безопасности, полагаясь на защиту паролем, шифрование и ограниченную авторизацию. Более высокий уровень безопасности приводит к большему количеству препятствий при извлечении данных, поэтому с точки зрения общего и простого в использовании хранения и извлечения файлов предпочтительнее может быть файловая система.
Определение файловых систем развиваетсяХотя ранее термин относился к физическим бумажным файлам, термин файловая система использовался для обозначения цифровых файлов еще в 1961 году. К 1964 году он стал широко использоваться для обозначения компьютеризированных файловых систем.
Термин файловая система также может относиться к части операционной системы или дополнительной программы, которая поддерживает файловую систему. Примеры таких дополнительных файловых систем включают сетевую файловую систему (NFS) и файловую систему Эндрю (AFS).
Кроме того, этот термин эволюционировал для обозначения аппаратного обеспечения, используемого для энергонезависимого хранилища, программного приложения, которое управляет аппаратным обеспечением и архитектурой как аппаратного, так и программного обеспечения.
Последнее обновление: август 2018 г.
Продолжить чтение О файловой системе- Хранение файлов, блоков и объектов лицевой стороной
- Общий доступ к файлам в хранилище Ceph
- Детализация последней версии файловой системы Mac
- Знакомство с различными файловыми системами
- Что нового в мире файловых систем
атрибут
Автор: Рахул Авати
хранилище данных как услуга (DWaaS)
Автор: Крейг Маллинз
система управления базами данных (СУБД)
Автор: Крейг Маллинз
Дб2
Автор: Крейг Маллинз
SearchDisasterRecovery
- Rubrik Cyber Recovery добавляет план тестирования и криминалистическую экспертизу
Rubrik Cyber Recovery, который будет выпущен как часть своего облака безопасности, обеспечивает тестирование плана восстановления, клонирование моментальных снимков для . ..
- Гарантии отказоустойчивости данных предлагают новый вид гарантии
Гарантии устойчивости данных от Druva, Rubrik и AvePoint предлагают гарантии данных на сумму до 10 миллионов долларов, но эксперты предупреждают …
- Готовность к программам-вымогателям: предстоит долгий путь
Готова ли ваша организация к атакам программ-вымогателей? Недавний опрос показывает, что предприятия в самых разных отраслях испытывают трудности …
SearchDataBackup
- Dell добавляет 3 новых услуги в портфолио защиты данных
Dell добавляет новое устройство, расширенную облачную поддержку и цель резервного копирования в качестве услуги в свой портфель средств защиты данных. Скоро будет…
- Cohesity запускает Data Security Alliance для клиентов
Cohesity сформировала Альянс по безопасности данных из 12 компаний и запустит свой сервис безопасности DataHawk в начале 2023 года. Обе …
- Calamu и партнер Wasabi предлагают безопасность хранения данных
Calamu и Wasabi заключили партнерское соглашение, чтобы объединить Calamu Protect с облачным хранилищем Wasabi Hot Cloud Storage, которое уже доступно.
SearchDataCenter
- Узнайте, что контроллеры центра обработки данных SDN делают в сети
В программно определяемой сети контроллеры центра обработки данных SDN являются важнейшим компонентом. Учитывайте такие факторы, как производительность и…
- Недорогие суперкомпьютеры HPE нацелены на рынок искусственного интеллекта
HPE выпускает недорогие суперкомпьютеры, предназначенные для обработки сложных рабочих нагрузок на основе ИИ. Dell надеется встретиться со своим давним конкурентом в …
- Серверы Dell PowerEdge следующего поколения предназначены для рабочих нагрузок HPC
Последнее поколение серверов Dell PowerEdge, оснащенное процессором AMD EPYC, в два раза быстрее, чем предыдущее поколение, с . ..
Введение в файловые системы
В настоящее время компьютерный рынок предлагает огромное разнообразие возможностей для хранения информации в цифровом виде. Существующие устройства хранения включают внутренние и внешние жесткие диски, карты памяти фото/видеокамер, USB-накопители, RAID-массивы и другие сложные хранилища. Части данных хранятся на них в виде файлов, таких как документы, изображения, базы данных, сообщения электронной почты и т. д., которые должны быть эффективно организованы на диске и легко извлекаться при необходимости.
В следующей статье дается общий обзор файловой системы, основного средства управления данными в любом хранилище, и описываются особенности ее различных типов.
Содержание:
- Что такое файловая система?
- Файловые системы Windows
- файловые системы macOS
- Файловые системы Linux
- BSD, Solaris, файловые системы Unix
- Кластерные файловые системы
Что такое файловая система?
Любой компьютерный файл хранится на носителе данных заданной емкости. Фактически каждое хранилище представляет собой линейное пространство для чтения или чтения и записи цифровой информации. Каждый байт информации в нем имеет свое смещение от начала хранения, известное как адрес , и на него ссылается этот адрес. Хранилище может быть представлено в виде сетки с набором пронумерованных ячейки (каждая ячейка представляет собой один байт). Любой элемент, сохраненный в хранилище, получает свои собственные ячейки.
Как правило, компьютерные хранилища используют пару сектора и смещения внутри сектора для ссылки на любой байт информации в хранилище. Сектор — это группа байтов (обычно 512 байт ), минимальная адресуемая единица физического хранилища. Например, , байт 1040 на жестком диске будет обозначаться как сектор #3 и смещение в секторе 16 байт ([сектор]+[сектор]+[16 байт]). Эта схема применяется для оптимизации адресации хранилища и использования меньшего числа для обращения к любой части информации, расположенной в хранилище.
Чтобы опустить вторую часть адреса (смещение внутри сектора), файлы обычно хранятся , начиная с начала сектора , и занимают целые сектора (например: 10-байтовый файл занимает весь сектор, 512-байтовый файл также занимает весь сектор, в то время как 514-байтный занимает целых два сектора).
Каждый файл хранится в « неиспользуемых» секторах и может быть прочитан позже по известному положению и размеру. Однако как узнать, какие сектора заняты, а какие свободны? Где хранится размер, положение и имя файла? Именно за это отвечает файловая система .
В целом, файловая система (часто сокращенно FS) представляет собой структурированное представление данных и набор метаданных с описанием этих данных. Применяется к хранилищу во время операции форматирования. Эта структура служит для целей всего хранилища, а также является частью изолированного сегмента хранилища — раздела диска . Обычно он работает в блоках , а не в секторах. FS-блоки — это группы секторов, которые оптимизируют адресацию хранилища. Современные типы обычно используют блоки размером от 1 до 128 секторов (512-65536 байт). Файлы обычно хранятся в начале блока и занимают целые блоки.
Константа операции записи/удаления в хранилище вызывают его фрагментацию . Таким образом, файлы не сохраняются как целые единицы, а разбиваются на фрагменты. Например, объем полностью занят файлами размером около 4 блоков каждый (например, коллекция фотографий). Пользователь хочет сохранить тот, который займет 8 блоков, и поэтому удаляет первый и последний файлы. Тем самым он освобождает место в 8 блоков, однако первый сегмент располагается ближе к началу хранилища, а второй – к концу хранилища. В этом случае файл из 8 блоков разбивается на две части (по 4 блока в каждой части) и занимает свободное пространство «дырками». Информация об обоих фрагментах как о его частях хранится в файловой системе.
Помимо данных пользователя, файловая система также содержит собственные параметры (например, размер блока), файловые дескрипторы (включая его размер, расположение, фрагменты и т. д.), имена и иерархию каталогов. . Он также может хранить информацию о безопасности, расширенные атрибуты и другие параметры.
Чтобы соответствовать различным требованиям пользователей, таким как производительность, стабильность и надежность хранения, разработано множество типов (или форматов) файловых систем, которые могут более эффективно служить различным целям.
Файловые системы Windows
В Microsoft Windows используются две основные файловые системы: NTFS , основной формат, который большинство современных версий этой ОС используют по умолчанию, и FAT , унаследованная от старой DOS и имеющая exFAT в качестве более позднего расширения. ReFS также был представлен Microsoft как формат нового поколения для серверных компьютеров, начиная с Windows Server 2012. HPFS , разработанный Microsoft совместно с IBM, можно найти только на очень старых машинах под управлением Windows NT до 3.5.
ЖИР
FAT (Таблица размещения файлов) — один из самых простых типов файловых систем, который существует с 1980-х годов. Он состоит из FS дескрипторного сектора (загрузочный сектор или суперблок), таблицы размещения блоков (называемой таблицей размещения файлов) и простого пространства хранения для хранения данных. Файлы в FAT хранятся в каталогах. Каждый каталог представляет собой массив 90 133 32-байтовых записей , каждый из которых определяет файл или его расширенные атрибуты (например, длинное имя). Запись атрибутирует первый блок файла. Любой следующий блок можно найти в таблице распределения блоков, используя ее как связанный список.
Таблица размещения блоков содержит массив дескрипторов блоков. нулевое значение указывает на то, что блок не используется, а ненулевое относится к следующему блоку файла или специальному значению его конца.
Числа в FAT12 , FAT16 , FAT32 обозначают количество битов, используемых для адресации блока FS. Это означает, что FAT12 может использовать до 4096 различных ссылок на блоки, а FAT16 и FAT32 могут использовать до 65536 и 4294967296 соответственно. Фактическое максимальное количество блоков еще меньше и зависит от реализации FS драйвера .
FAT12 и FAT16 раньше применялись к старым гибким дискам и в настоящее время не находят широкого применения. FAT32 до сих пор широко используется для карт памяти и USB-накопителей . Формат поддерживается смартфонами, цифровыми камерами и другими портативными устройствами.
FAT32 можно использовать на совместимых с Windows внешних накопителях или разделах диска размером до 32 ГБ при форматировании с помощью встроенного инструмента этой ОС или до 2 ТБ при использовании других средств для форматирования хранилище. Файловая система также не позволяет создавать файлы, размер которых превышает 4 ГБ . Для решения этой проблемы была введена exFAT , которая не имеет реальных ограничений по размеру и часто используется на современных внешних жестких дисках и твердотельных накопителях.
NTFS
NTFS (файловая система новой технологии) была представлена в 1993 году вместе с Windows NT и в настоящее время является наиболее распространенной файловой системой для компьютеров конечных пользователей на базе Windows. Большинство операционных систем линейки Windows Server также используют этот формат.
Этот тип файловой системы достаточно надежен благодаря журналированию и поддерживает множество функций, в том числе контроль доступа , шифрование, и т. д. Каждый файл в NTFS хранится в виде дескриптора в основной таблице файлов и ее содержании данных. Таблица основных файлов содержит записи со всей информацией о них: размер, распределение, имя и т. д. Первые 16 записей таблицы сохраняются для BitMap, в котором ведется учет всех свободных и используемых кластеров, журнал, используемый для ведения журнала. записи и BadClus, содержащие информацию о плохих кластерах. Первый и последний сектора файловой системы содержат его настройки (загрузочная запись или суперблок ). Этот формат использует 48 и 64-битные значения для ссылок на файлы, что позволяет поддерживать хранилища данных с чрезвычайно большой емкостью.
РеФС
ReFS (Resilient File System) — это последняя разработка Microsoft, представленная вместе с Windows 8 и теперь доступная для Windows 10. Его архитектура полностью отличается от других форматов Windows и в основном организована в форме0085 B+-дерево . ReFS имеет высокую устойчивость к сбоям благодаря включенным в него новым функциям. Среди них наиболее примечательным является Copy-on-Write (CoW): никакие метаданные не изменяются без копирования; данные не записываются поверх существующих данных — они помещаются в другую область на диске. После любых модификаций новая копия метаданных сохраняется в свободной области хранилища, а затем система создает ссылку из более старых метаданных на более новую копию. Таким образом, значительное количество старых резервных копий хранится в разных местах, что обеспечивает простоту восстановления данных, если только это пространство хранения не будет перезаписано.
HPFS
HPFS (высокопроизводительная файловая система) была создана Microsoft в сотрудничестве с IBM и представлена в OS/2 1.20 в 1989 году как файловая система для серверов, которая могла обеспечить гораздо более высокую производительность по сравнению с FAT. В отличие от FAT, которая просто выделяет любой первый свободный кластер на диске для фрагмента файла, HPFS стремится расположить файл в непрерывных блоках или, по крайней мере, гарантировать, что его фрагменты (обозначаемые как экстентов ) располагаются максимально близко друг к другу. В начале HPFS есть три управляющих блока, занимающих 18 секторов: загрузочный блок , суперблок и запасной блок . Оставшееся пространство хранения разделено на части смежных секторов, называемых полосами , занимающими по 8 МБ каждая. У бэнда есть своя битовая карта распределения секторов , показывающая, какие сектора в нем заняты (1 — занято, 0 — свободно). У каждого файла и каталога есть собственный F-узел , расположенный рядом с ним на диске — эта структура содержит информацию о расположении файла и его расширенных атрибутах. Для хранения каталогов используется специальная полоса каталогов , расположенная в центре диска, а сама структура каталогов представляет собой сбалансированное дерево с алфавитными записями.
Подсказка: Информацию о перспективах восстановления данных типов ФС, используемых Windows, можно найти в статьях об особенностях восстановления данных разных ОС и шансах на восстановление данных. Подробные инструкции и рекомендации можно найти в руководстве, посвященном восстановлению данных из Windows.
Файловые системы macOS
В macOS от Apple применяются два типа FS: HFS+ , расширение их устаревшей HFS, используемой на старых компьютерах Macintosh, и APFS, формат, используемый современными компьютерами Mac под управлением macOS 10.14 и более поздних версий.
ГФС+
HFS+ раньше был основным форматом Apple для настольных продуктов, включая компьютеры Mac, iPod, а также продукты Apple X Server, прежде чем он был заменен на APFS в macOS High Sierra. Усовершенствованные серверные продукты также используют Apple Xsan, 9Кластерная файловая система 0133 , полученная от StorNext и CentraVision.
HFS+ использует B-деревья для размещения и поиска файлов. Тома разбиваются на сектора, обычно размером 512 байт, затем группируются в блоки размещения, количество которых зависит от размера всего тома. Информация о свободных и использованных блоках размещения хранится в файле размещения. Все блоки распределения, назначенные каждому файлу в качестве расширений, записываются в файл расширений переполнения. И, наконец, все атрибуты файла перечислены в файле Attributes. Надежность данных повышается за счет журналирования, что позволяет отслеживать все изменения в системе и быстро возвращать ее в рабочее состояние в случае непредвиденных событий. Среди других поддерживаемых функций — жесткие ссылки на каталоги, шифрование логических томов, контроль доступа, сжатие данных и т. д.
АПФС
Файловая система Apple предназначена для решения фундаментальных проблем, присутствующих в ее предшественнике, и была разработана для эффективной работы с современными флэш-накопителями и твердотельными накопителями. Этот 64-битный формат использует метод копирования при записи для повышения производительности, что позволяет копировать каждый блок до того, как в него будут внесены изменения, и предлагает множество функций целостности данных и экономии места. Все содержимое и метаданные о файлах, папках и других структурах APFS хранятся в контейнере APFS. Суперблок Контейнера хранит информацию о количестве блоков в Контейнере, размере блока и т. д. Управление информацией обо всех выделенных и свободных блоках Контейнера осуществляется с помощью растровых структур. Каждый том в Контейнере имеет свой собственный Volume Superblock , который предоставляет информацию об этом томе. Все файлы и папки тома записываются в B-дерево файлов и папок , а B-дерево экстентов отвечает за экстенты — ссылки на содержимое файла (начало файла, его длина в блоках).
Подсказка: Подробно о возможности восстановления данных с этих типов ФС можно прочитать в статьях об особенностях восстановления данных в зависимости от операционной системы и шансах на восстановление данных. Если вас интересует практическая сторона процедуры, обратитесь к руководству по восстановлению данных из macOS.
Файловые системы Linux
Linux с открытым исходным кодом предназначен для реализации, тестирования и использования различных типов файловых систем. Наиболее популярные форматы для Linux включают в себя:
доб.
Ext2, Ext3, Ext4 — это просто разные версии «родной» файловой системы Linux Ext. Этот тип подпадает под активные разработки и усовершенствования. Ext3 — это просто расширение Ext2 , которое использует операции записи транзакционных файлов с журналом . Ext4 – это дальнейшее развитие Ext3, дополненное поддержкой оптимизированной информации о размещении файлов (экстентов) и расширенных атрибутов файлов. Этот FS часто используется в качестве «root » для большинства установок Linux.
РайзерFS
ReiserFS — альтернативная файловая система Linux, оптимизированная для хранения огромного количества мелких файлов . Он имеет хорошие возможности поиска и позволяет компактно размещать файлы, сохраняя их хвосты или просто очень маленькие элементы вместе с метаданными, чтобы избежать использования для этой цели больших блоков файловой системы. Однако этот формат более активно не развивается и не поддерживается.
СФС
XFS — надежная файловая система журналирования, изначально созданная Silicon Graphics и используемая серверами IRIX компании. В 2001 году он попал в ядро Linux и теперь поддерживается большинством дистрибутивов Linux, некоторые из которых, например Red Hat Enterprise Linux, даже используют его по умолчанию. Этот тип файловой системы оптимизирован для хранения очень больших файлов и томов на одном хосте.
JFS
JFS — файловая система, разработанная IBM для мощных вычислительных систем компании. JFS1 обычно означает JFS , JFS2 – второй выпуск. В настоящее время этот проект имеет открытый исходный код и реализован в большинстве современных версий Linux.
БТРФС
Btrfs — файловая система, основанная на принципе копирования при записи (COW), разработанная Oracle и поддерживаемая основным ядром Linux с 2009 года. Btrfs включает в себя функции диспетчер логических томов, может охватывать несколько устройств и предлагает гораздо более высокую отказоустойчивость, лучшую масштабируемость, более простое администрирование и т. д., а также ряд дополнительных возможностей.
Ф2ФС
F2FS — файловая система Linux, разработанная компанией Samsung Electronics и адаптированная к специфике устройств хранения на базе флэш-памяти NAND , широко используемых в современных смартфонах и других вычислительных системах. Этот тип работает на основе лог-структурированного подхода FS (LFS) и учитывает такие особенности флэш-памяти, как постоянное время доступа и ограниченное количество циклов перезаписи данных. Вместо того, чтобы создавать один большой фрагмент для записи, F2FS собирает блоки в отдельные фрагменты (до 6), которые записываются одновременно.
Концепция «жестких ссылок », используемая в операционных системах такого типа, делает большинство типов Linux FS похожими в том смысле, что имя файла не рассматривается как атрибут файла, а скорее определяется как псевдоним для файла в определенном каталоге. Файловый объект может быть связан из многих мест , даже из одного и того же каталога под разными именами. Это может привести к серьезным и даже непреодолимым трудностям при восстановлении имен файлов после их удаления или логического повреждения.
Подсказка: Информацию о возможности успешного восстановления данных из указанных типов ФС можно найти в статьях, описывающих особенности восстановления данных из разных операционных систем и шансы на восстановление данных. Чтобы понять, как должна выполняться процедура, воспользуйтесь инструкцией по восстановлению данных из Linux.
Файловые системы BSD, Solaris, Unix
Наиболее распространенной файловой системой для этих операционных систем является UFS (файловая система Unix), также часто называемая FFS (Быстрая файловая система).
В настоящее время UFS (в различных редакциях) поддерживается всеми операционными системами семейства Unix и является основной файловой системой ОС BSD и ОС Sun Solaris. Современные компьютерные технологии имеют тенденцию внедрять замены для UFS в различных операционных системах ( ZFS для Solaris, JFS и производные форматы для Unix и т. д.).
Подсказка: Информацию о вероятности успешного восстановления данных с этих типов ФС можно найти в статьях об особенностях восстановления данных в ОС и шансах на восстановление данных. Сам процесс описан в инструкции, посвященной восстановлению данных из Unix, Solaris и BSD.
Кластерные файловые системы
Кластерные файловые системы используются в компьютерных кластерных системах и поддерживают распределенное хранилище.
Типы распределенных FS включают:
ZFS — компания Sun « Zettabyte File System » — формат, разработанный для распределенных хранилищ ОС Sun Solaris.
Apple Xsan — эволюция CentraVision, а затем StorNext компанией Apple.
VMFS — « Файловая система виртуальной машины », разработанная компанией VMware для своего сервера VMware ESX.
GFS — Red Hat Linux « Глобальная файловая система ».
JFS1 — исходный (устаревший) дизайн IBM JFS , используемый в старых системах хранения AIX.
Общие свойства этих файловых систем включают поддержку распределенных хранилищ, расширяемость и модульность.