Что такое фат и нтфс. Все о файловых системах: чем NTFS отличается от FAT32. Как преобразовать FAT32 в NTFS без потери данных

Большая часть компьютерных пользователей отождествляют процесс форматирования флешек только с удалением данных с цифровых носителей. На самом деле, это не единственное предназначение этой операции.

Форматирование флеш-карты схоже с форматированием жесткого диска. Имеются те же самые параметры форматирования. На которые люди часто не обращают особого внимания. Но правильный выбор и настройка этих параметров при форматировании может в дальнейшем сказаться на работе вашей флеш-карты. Инструкции и информация этой статьи помогут вам правильно отформатировать флешку.

Форматирование это не что иное, как процесс обработки цифрового накопителя информации. Основная задача этого процесса – это работа со структурой накопителя, ее упорядочение или полное изменение. Подвергаться форматированию могут все цифровые носители информации:

• Винчестеры;
• USB флеш-карты;
• SD карты памяти.

Перед началом процесса форматирования следует помнить, что после этого действия все данные, имеющиеся на накопителе, будут стерты. Восстановить утраченные данные будет проблематично и не всегда возможно. Но у этого процесса есть и положительные стороны, система в ходе форматирования может обнаружить и исправить поврежденные части структуры.

Как отформатировать флеш-карту в Windows 7/8/10

Разработчики операционной системы Windows сделали функцию форматирования стандартной. Найти ее можно в проводнике, при щелчке правой кнопкой мыши по иконке отображения устройства. В появившемся меню выбираем «Форматировать».

Запуск стандартного средства форматирования носителей информации

Таким несложным путем можно запустить стандартную программу форматирования. Она состоит из одного окна, которое содержит настройки процедуры. Здесь можно изменять тип файловой системы, размер кластера, метку тома и способ форматирования. Для начала процедуры форматирования следует нажать кнопку «Начать». Система запросит у вас подтверждение на совершение этого действия, после чего начнется процесс.

Окно стандартного средства форматирования Windows

Для обычного использования не принципиально изменение параметров, но для каждого будет полезно знать, за что отвечает каждый из параметров:

• Параметр «Файловая система» отвечает за то, каким образом будет организовано хранение информации. Существует несколько типов различных файловых систем: NTFS, FAT, FAT32, exFAT. Эти файловые системы созданы корпорацией Microsoft и активно применяются в ОС Windows.
• Параметр «Размер кластера» — это минимальный объем памяти, который может быть выделен для хранения файла. По умолчанию в системе NTFS это 4 кб, для FAT – 64 кб, для FAT32 – 16 кб, для exFAT – 32.
• Параметр «Метка тома» — это название носителя информации, которое будет отображаться в компьютерах.

В каком формате правильно форматировать флешку для андроида

Как было написано выше, в ОС Windows при форматировании имеется 4 варианта форматов файловых систем: NTFS, FAT, FAT32 и exFAT. Так какой формат лучше всего выбрать для хранения информации на флешках? Для ответа на этот вопрос следует рассмотреть плюсы и минусы каждого формата.

FAT32 или NTFS? Все-таки NTFS.

Какая файловая система лучше: FAT32 или NTFS?

Файловая система fat32 чаще всего используется на устройствах с небольшим объемом памяти, а ntfs на носителях с большим объемом. В этом есть смысл.

1. Файлы объемом более 4 Гб можно записывать на карты памяти с форматом ntfs, в то время, как запись файлов на флешку с форматом fat32 будет невозможен.
2. Система fat32 в целом работает быстрее чем ntfs, но при работе с большими файлами не так эффективен.
3. Формат ntfs требователен к оперативной памяти, а fat32 напротив, не предъявляет никаких требований по объему ОЗУ.
4. Fat32 совместима со всеми операционными системами, а система ntfs обеспечивает стабильность и надежность.

Исходя из различий, fat32 больше всего подходит для носителей информации с меньшим объемом, в этом случае нет необходимости работать с файлами более 4 Гб. Именно поэтому флешки для андроида лучше всего форматировать в формате fat32. А для винчестеров и usb накопителей предпочтительнее использовать файловую систему ntfs, так как она имеет больше преимуществ, а ее недостатки в условиях современности нивелируются.

Какой максимальный размер кластера выбрать в fat32 для установки windows 7, 8, 10

Память винчестера разделена на кластеры, которые соответствуют минимальному размеру памяти, который может быть выделен для хранения файла. Каждый кластер отмечается системой занятым, даже если он заполнен информацией не полностью.

По этой причине, файловая система с большим размером кластера будет нерационально использовать дисковое пространство. С другой стороны, чем меньше размер кластера, тем медленнее будет работать система. Ведь файлы будут разбиваться на много маленьких частей. Исходя из вышесказанного, для установки Windows лучше всего использовать кластер размера 4 кб и меньше.

Файловая система exfat – что это и ее особенности

Файловая система exFAT — разработка корпорации Microsoft, объединяющая в себе лучшие качества NTFS и FAT32

Формат файловой системы exFAT так же разработан корпорацией Microsoft. Она преимущественно предназначена для применения на съемных носителях. Эта ФС имеет некоторые особенности, отличающие ее от более старых форматов.

• Максимально возможный размер кластера – 32 Мб;
• Допустимый максимальный размер файла составляет 16 эксабайт;
• Число файлов и папок не ограничено;
• Более эффективное использование пространства;
• Отсутствие журналирования.

Эта файловая система объединяет в себе особенности двух форматов: NTFS (работа с крупными файлами) и FAT32(быстрота).

Проблемой exFAT считается ее совместимость. Она без установки дополнительного ПО поддерживается только в операционных системах Windows 7 и более новых. В предшествующих версиях эта файловая система может использоваться после установки обновлений, и не во всех случаях файловая система будет работать в полной мере. А что касается устройств, которые способны работать с этой ФС, то тут все намного хуже. Производители отказываются платить за применение этого формата. По этой причине, еще рано говорить о замещении старых типов на новую файловую систему exFAT.

В этой статье я попытаюсь дать оценку быстродействию файловых систем, используемых в операционных системах Windows95/98/ME, а также WindowsNT/2000. Статья не содержит графиков и результатов тестирований, так как эти результаты слишком сильно зависят от случая, методик тестирования и конкретных систем, и не имеют почти никакой связи с реальным положением дел. В этом материале я вместо этого постараюсь описать общие тенденции и соображения, связанные с производительностью файловых систем. Прочитав данный материал, вы получите информацию для размышлений и сможете сами сделать выводы, понять, какая система будет быстрее в ваших условиях, и почему. Возможно, некоторые факты помогут вам также оптимизировать быстродействие своей машины с точки зрения файловых систем, подскажут какие-то решения, которые приведут к повышению скорости работы всего компьютера. В данном обзоре упоминаются три системы - FAT (далее FAT16), FAT32 и NTFS, так как основной вопрос, стоящий перед пользователями Windows2000 - это выбор между этими вариантами. Я приношу извинение пользователям других файловых систем, но проблема выбора между двумя, внешне совершенно равнозначными, вариантами со всей остротой стоит сейчас только в среде Windows2000. Я надеюсь, всё же, что изложенные соображения покажутся вам любопытными, и вы сможете сделать какие-то выводы и о тех системах, с которыми вам приходится работать.

Данная статья состоит из множества разделов, каждый из которых посвящен какому-то одному вопросу быстродействия. Многие из этих разделов в определенных местах тесно переплетаются между собой. Тем не менее, чтобы не превращать статью в кашу, в соответствующем разделе я буду писать только о том, что имеет отношение к обсуждаемый в данный момент теме, и ни о чем более. Если вы не нашли каких-то важных фактов в тексте - не спешите удивляться: скорее всего, вы встретите их позже. Прошу вас также не делать никаких поспешных выводов о недостатках и преимуществах той или иной системы, так как противоречий и подводных камней в этих рассуждениях очень и очень много. В конце я попытаюсь собрать воедино всё, что можно сказать о быстродействии систем в реальных условиях.1. Теория

Самое фундаментальное свойство любой файловой системы, влияющее на быстродействие всех дисковых операций - структура организации и хранения информации, т. е. то, как, собственно, устроена сама файловая система. Первый раздел - попытка анализа именно этого аспекта работы, т. е. физической работы со структурами и данными файловой системы. Теоретические рассуждения, в принципе, могут быть пропущены - те, кто интересуется лишь чисто практическими аспектами быстродействия файловых систем, могут обратиться сразу ко второй части статьи.

Для начала хотелось бы заметить, что любая файловая система так или иначе хранит файлы. Доступ к данным файлов - основная и неотъемлемая часть работы с файловой системой, и поэтому прежде всего нужно сказать пару слов об этом. Любая файловая система хранит данные файлов в неких объемах - секторах, которые используются аппаратурой и драйвером как самая маленькая единица полезной информации диска. Размер сектора в подавляющем числе современных систем составляет 512 байт, и все файловые системы просто читают эту информацию и передают её без какой либо обработки приложениям. Есть ли тут какие-то исключения? Практически нет. Если файл хранится в сжатом или закодированном виде - как это возможно, к примеру, в системе NTFS - то, конечно, на восстановление или расшифровку информации тратится время и ресурсы процессора. В остальных случаях чтение и запись самих данных файла осуществляется с одинаковой скоростью, какую файловую систему вы не использовали бы.

Обратим внимание на основные процессы, осуществляемые системой для доступа к файлам:

Поиск данных файла

Выяснение того, в каких областях диска хранится тот или иной фрагмент файла - процесс, который имеет принципиально разное воплощение в различных файловых системах. Имейте в виду, что это лишь поиск информации о местоположении файла - доступ к самим данным, фрагментированы они или нет, здесь уже не рассматривается, так как этот процесс совершенно одинаков для всех систем. Речь идет о тех «лишних» действиях, которые приходится выполнять системе перед доступом к реальным данным файлов.

На что влияет этот параметр : на скорость навигации по файлу (доступ к произвольному фрагменту файла). Любая работа с большими файлами данных и документов, если их размер - несколько мегабайт и более. Этот параметр показывает, насколько сильно сама файловая система страдает от фрагментации файлов.

• NTFS способна обеспечить быстрый поиск фрагментов, поскольку вся информация хранится в нескольких очень компактных записях (типичный размер - несколько килобайт). Если файл очень сильно фрагментирован (содержит большое число фрагментов) - NTFS придется использовать много записей, что часто заставит хранить их в разных местах. Лишние движения головок при поиске этих данных, в таком случае, приведут к сильному замедлению процесса поиска данных о местоположении файла.
• FAT32, из-за большой области самой таблицы размещения будет испытывать огромные трудности, если фрагменты файла разбросаны по всему диску. Дело в том, что FAT (File Allocation Table, таблица размещения файлов) представляет собой мини-образ диска, куда включен каждый его кластер. Для доступа к фрагменту файла в системе FAT16 и FAT32 приходится обращаться к соответствующей частичке FAT. Если файл, к примеру, расположен в трех фрагментах - в начале диска, в середине, и в конце - то в системе FAT нам придется обратиться к фрагменту FAT также в его начале, в середине и в конце. В системе FAT16, где максимальный размер области FAT составляет 128 Кбайт, это не составит проблемы - вся область FAT просто хранится в памяти, или же считывается с диска целиком за один проход и буферизируется. FAT32 же, напротив, имеет типичный размер области FAT порядка сотен килобайт, а на больших дисках - даже несколько мегабайт. Если файл расположен в разных частях диска - это вынуждает систему совершать движения головок винчестера столько раз, сколько групп фрагментов в разных областях имеет файл, а это очень и очень сильно замедляет процесс поиска фрагментов файла.

Вывод: Абсолютный лидер - FAT16, он никогда не заставит систему делать лишние дисковые операции для данной цели. Затем идет NTFS - эта система также не требует чтения лишней информации, по крайней мере, до того момента, пока файл имеет разумное число фрагментов. FAT32 испытывает огромные трудности, вплоть до чтения лишних сотен килобайт из области FAT, если файл разбросан разным областям диска. Работа с внушительными по размеру файлами на FAT32 в любом случае сопряжена с огромными трудностями - понять, в каком месте на диске расположен тот или иной фрагмент файла, можно лишь изучив всю последовательность кластеров файла с самого начала, обрабатывая за один раз один кластер (через каждые 4 Кбайт файла в типичной системе). Стоит отметить, что если файл фрагментирован, но лежит компактной кучей фрагментов - FAT32 всё же не испытывает больших трудностей, так как физический доступ к области FAT будет также компактен и буферизован.

Поиск свободного места

Данная операция производится в том случае, если файл нужно создать с нуля или скопировать на диск. Поиск места под физические данные файла зависит от того, как хранится информация о занятых участках диска.

На что влияет этот параметр: на скорость создания файлов, особенно больших. Сохранение или создание в реальном времени больших мультимедийных файлов (.wav, к примеру), копирование больших объемов информации, т. д. Этот параметр показывает, насколько быстро система сможет найти место для записи на диск новых данных, и какие операции ей придется для этого проделать.

• Для определения того, свободен ли данный кластер или нет, системы на основе FAT должны просмотреть одну запись FAT, соответствующую этому кластеру. Размер одной записи FAT16 составляет 16 бит, одной записи FAT32 - 32 бита. Для поиска свободного места на диске может потребоваться просмотреть почти всего FAT - это 128 Кбайт (максимум) для FAT16 и до нескольких мегабайт (!) - в FAT32. Для того, чтобы не превращать поиск свободного места в катастрофу (для FAT32), операционной системе приходится идти на различные ухищрения.
• NTFS имеет битовую карту свободного места, одному кластеру соответствует 1 бит. Для поиска свободного места на диске приходится оценивать объемы в десятки раз меньшие, чем в системах FAT и FAT32.

Вывод: NTFS имеет наиболее эффективную систему нахождения свободного места. Стоит отметить, что действовать «в лоб» на FAT16 или FAT32 очень медленно, поэтому для нахождения свободного места в этих системах применяются различные методы оптимизации, в результате чего и там достигается приемлемая скорость. (Одно можно сказать наверняка - поиск свободного места при работе в DOS на FAT32 - катастрофический по скорости процесс, поскольку никакая оптимизация невозможна без поддержки хоть сколь серьезной операционной системы).

Работа с каталогами и файлами

Каждая файловая система выполняет элементарные операции с файлами - доступ, удаление, создание, перемещение и т.д. Скорость работы этих операций зависит от принципов организации хранения данных об отдельных файлах и от устройства структур каталогов.

На что влияет этот параметр: на скорость осуществления любых операций с файлом, в том числе - на скорость любой операции доступа к файлу, особенно - в каталогах с большим числом файлов (тысячи).

• FAT16 и FAT32 имеют очень компактные каталоги, размер каждой записи которых предельно мал. Более того, из-за сложившейся исторически системы хранения длинных имен файлов (более 11 символов), в каталогах систем FAT используется не очень эффективная и на первый взгляд неудачная, но зато очень экономная структура хранения этих самих длинных имен файлов. Работа с каталогами FAT производится достаточно быстро, так как в подавляющем числе случаев каталог (файл данных каталога) не фрагментирован и находится на диске в одном месте.
  Единственная проблема, которая может существенно понизить скорость работы каталогов FAT - большое количество файлов в одном каталоге (порядка тысячи или более). Система хранения данных - линейный массив - не позволяет организовать эффективный поиск файлов в таком каталоге, и для нахождения данного файла приходится перебирать большой объем данных (в среднем - половину файла каталога).
• NTFS использует гораздо более эффективный способ адресации - бинарное дерево, о принципе работы которого можно прочесть в другой статье («Файловая система NTFS»). Эта организация позволяет эффективно работать с каталогами любого размера - каталогам NTFS не страшно увеличение количества файлов в одном каталоге и до десятков тысяч.
  Стоит заметить, однако, что сам каталог NTFS представляет собой гораздо менее компактную структуру, нежели каталог FAT - это связано с гораздо большим (в несколько раз) размером одной записи каталога. Данное обстоятельство приводит к тому, что каталоги на томе NTFS в подавляющем числе случаев сильно фрагментированы. Размер типичного каталога на FAT-е укладывается в один кластер, тогда как сотня файлов (и даже меньше) в каталоге на NTFS уже приводит к размеру файла каталога, превышающему типичный размер одного кластера. Это, в свою очередь, почти гарантирует фрагментацию файла каталога, что, к сожалению, довольно часто сводит на нет все преимущества гораздо более эффективной организации самих данных.

Вывод: структура каталогов на NTFS теоретически гораздо эффективнее, но при размере каталога в несколько сотен файлов это практически не имеет значения. Фрагментация каталогов NTFS, однако, уверенно наступает уже при таком размере каталога. Для малых и средних каталогов NTFS, как это не печально, имеет на практике меньшее быстродействие.

Преимущества каталогов NTFS становятся реальными и неоспоримыми только в том случае, если в одно каталоге присутствуют тысячи файлов - в этом случае быстродействие компенсирует фрагментированность самого каталога и трудности с физическим обращением к данным (в первый раз - далее каталог кэшируется). Напряженная работа с каталогами, содержащими порядка тысячи и более файлов, проходит на NTFS буквально в несколько раз быстрее, а иногда выигрыш в скорости по сравнению с FAT и FAT32 достигает десятков раз.2. Практика

К сожалению, как это часто бывает во всевозможных компьютерных вопросах, практика не очень хорошо согласуется с теорией. NTFS, имеющая, казалось бы, очевидные преимущества в структуре, показывает не настолько уж фантастические результаты, как можно было бы ожидать. Какие еще соображения влияют на быстродействие файловой системы? Каждый из рассматриваемых далее вопросов вносит свой вклад в итоговое быстродействие. Помните, однако, что реальное быстродействие - результат действия сразу всех факторов, поэтому и в этой части статьи не стоит делать поспешных выводов.

2.1. Объем оперативной памяти (кэширование)

Очень многие данные современных файловых систем кэшируются или буферизируются в памяти компьютера, что позволяет избежать лишних операций физического чтения данных с диска. Для нормальной (высокопроизводительной) работы системы в кэше приходится хранить следующие типы информации:

• Данные о физическом местоположении всех открытых файлов. Это, прежде всего, позволит обращаться к системным файлам и библиотекам, доступ к которым идет буквально постоянно, без чтения служебной (не относящейся к самим файлам) информации с диска. Это же относится к тем файлам, которые исполняются в данный момент - т. е. к выполняемым модулям (.exe и.dll) активных процессов в системе. В эту категорию попадают также файлы системы, с которыми производится работа (прежде всего реестр и виртуальная память, различные.ini файлы, а также файлы документов и приложений).
• Наиболее часто используемые каталоги. К таковым можно отнести рабочий стол, меню «пуск», системные каталоги, каталоги кэша интернета, и т. п.
• Данные о свободном месте диска - т. е. та информация, которая позволит найти место для сохранения на диск новых данных.

В случае, если этот базовый объем информации не будет доступен прямо в оперативной памяти, системе придется совершать множество ненужных операций еще до того, как она начнет работу с реальными данными. Что входит в эти объемы в разных файловых системах? Или, вопрос в более практической плоскости - каким объемом свободной оперативной памяти надо располагать, чтобы эффективно работать с той или иной файловой системой?

• FAT16 имеет очень мало данных, отвечающих за организацию файловой системы. Из служебных областей можно выделить только саму область FAT, которая не может превышать 128 Кбайт (!) - эта область отвечает и за поиск фрагментов файлов, и за поиск свободного места на томе. Каталоги системы FAT также очень компактны. Общий объем памяти, необходимый для предельно эффективной работы с FAT-ом, может колебаться от сотни килобайт и до мегабайта-другого - при условии огромного числа и размера каталогов, с которыми ведется работа.
• FAT32 отличается от FAT16 лишь тем, что сама область FAT может иметь более внушительные размеры. На томах порядка 5 - 10 Гбайт область FAT может занимать объем в несколько Мбайт, и это уже очень внушительный объем, надежно кэшировать который не представляется возможным. Тем не менее, область FAT, а вернее те фрагменты, которые отвечают за местоположение рабочих файлов, в подавляющем большинстве систем находятся в памяти машины - на это расходуется порядка нескольких Мбайт оперативной памяти.
• NTFS, к сожалению, имеет гораздо большие требования к памяти, необходимой для работы системы. Прежде всего, кэширование сильно затрудняет большие размеры каталогов. Размер одних только каталогов, с которыми активно ведет работу система, может запросто доходить до нескольких Мбайт и даже десятков Мбайт! Добавьте к этому необходимость кэшировать карту свободного места тома (сотни Кбайт) и записи MFT для файлов, с которыми осуществляется работа (в типичной системе - по 1 Кбайт на каждый файл). К счастью, NTFS имеет удачную систему хранения данных, которая не приводит к увеличению каких-либо фиксированных областей при увеличении объема диска. Количество данных, с которым оперирует система на основе NTFS, практически не зависит от объема тома, и основной вклад в объемы данных, которые необходимо кэшировать, вносят каталоги. Тем не менее, уже этого вполне достаточно для того, чтобы только минимальный объем данных, необходимых для кэширования базовых областей NTFS, доходил до 5 - 8 Мбайт.

К сожалению, можно с уверенностью сказать: NTFS теряет огромное количество своего теоретического быстродействия из-за недостаточного кэширования. На системах, имеющих менее 64 Мбайт памяти , NTFS просто не может оказаться быстрее FAT16 или FAT32. Единственное исключение из этого правила - диски FAT32, имеющие объем десятки Гбайт (я бы лично серьезно опасался дисков FAT32 объемом свыше, скажем, 30 Гбайт). В остальных же случаях - системы с менее чем 64 мегабайтами памяти просто обязаны работать с FAT32 быстрее.

Типичный в настоящее время объем памяти в 64 Мбайта , к сожалению, также не дает возможности организовать эффективную работу с NTFS. На малых и средних дисках (до 10 Гбайт) в типичных системах FAT32 будет работать, пожалуй, немного быстрее. Единственное, что можно сказать по поводу быстродействия систем с таким объемом оперативной памяти - системы, работающие с FAT32, будут гораздо сильнее страдать от фрагментации, чем системы на NTFS. Но если хотя бы изредка дефрагментировать диски, то FAT32, с точки зрения быстродействия, является предпочтительным вариантом. Многие люди, тем не менее, выбирают в таких системах NTFS - просто из-за того, что это даст некоторые довольно важные преимущества, тогда как типичная потеря быстродействия не очень велика.

Системы с более чем 64 Мбайтами , а особенно - со 128 Мбайт и более памяти, смогут уверенно кэшировать абсолютно всё, что необходимо для работы систем, и вот на таких компьютерах NTFS, скорее всего, покажет более высокое быстродействие из-за более продуманной организации данных.

2.2. Быстродействие накопителя

Влияют ли физические параметры жесткого диска на быстродействие файловой системы? Да, хоть и не сильно, но влияют. Можно выделить следующие параметры физической дисковой системы, которые по-разному влияют на разные типы файловых систем:

• Время случайного доступа (random seek time). К сожалению, для доступа к системным областям на типичном диске более сложной файловой системы (NTFS) приходится совершать, в среднем, больше движений головками диска, чем в более простых системах (FAT16 и FAT32). Гораздо большая фрагментация каталогов, возможность фрагментации системных областей - всё это делает диски NTFS гораздо более чувствительными к скорости считывания произвольных (случайных) областей диска. По этой причине использовать NTFS на медленных (старых) дисках не рекомендуется, так как высокое (худшее) время поиска дорожки дает еще один плюс в пользу систем FAT.
• Наличие Bus Mastering. Bus Mastering - специальный режим работы драйвера и контроллера, при использовании которого обмен с диском производится без участия процессора. Стоит отметить, что система запаздывающего кэширования NTFS сможет действовать гораздо более эффективно при наличии Bus Mastering, т.к. NTFS производит отложенную запись гораздо большего числа данных. Системы без Bus Mastering в настоящее время встречаются достаточно редко (обычно это накопители или контроллеры, работающие в режиме PIO3 или PIO4), и если вы работаете с таким диском - то, скорее всего, NTFS потеряет еще пару очков быстродействия, особенно при операциях модификации каталогов (например, активная работа в интернете - работа с кэшем интернета).
• Кэширование как чтения, так и записи на уровне жестких дисков (объем буфера HDD - от 128 Кбайт до 1-2 Мбайт в современных дорогих дисках) - фактор, который будет более полезен системам на основе FAT. NTFS из соображений надежности хранения информации осуществляет модификацию системных областей с флагом «не кэшировать запись», поэтому быстродействие системы NTFS слабо зависит от возможности кэширования самого HDD. Системы FAT, напротив, получат некоторый плюс от кэширования записи на физическом уровне. Стоит отметить, что, вообще говоря, всерьез принимать в расчет размер буфера HDD при оценке быстродействия тех или иных файловых систем не стоит.

Подводя краткий итог влиянию быстродействия диска и контроллера на быстродействия системы в целом, можно сказать так: NTFS страдает от медленных дисков гораздо сильнее, чем FAT.

2.4. Размер кластера

Хотелось бы сказать пару слов о размере кластера - тот параметр, который в файловых системах FAT32 и NTFS можно задавать при форматировании практически произвольно. Прежде всего, надо сказать, что больший размер кластера - это практически всегда большее быстродействие. Размер кластера на томе NTFS, однако, имеет меньшее влияние на быстродействие, чем размер кластера для системы FAT32.

• Типичный размер кластера для NTFS - 4 Кбайта. Стоит отметить, что при большем размере кластера отключается встроенная в файловую систему возможность сжатия индивидуальных файлов, а также перестает работать стандартный API дефрагментации - т. е. подавляющее число дефрагментаторов, в том числе встроенный в Windows 2000, будут неспособны дефрагментировать этот диск. SpeedDisk, впрочем, сможет - он работает без использования данного API. Оптимальным с точки зрения быстродействия, по крайней мере, для средних и больших файлов, считается (самой Microsoft) размер 16 Кбайт. Увеличивать размер далее неразумно из-за слишком больших расходов на неэффективность хранения данных и из-за мизерного дальнейшего увеличения быстродействия. Если вы хотите повысить быстродействие NTFS ценой потери возможности сжатия - задумайтесь о форматировании диска с размером кластера, большим чем 4 Кбайта. Но имейте в виду, что это даст довольно скромный прирост быстродействия, который часто не стоит даже уменьшения эффективности размещения файлов на диске.
• Быстродействие системы FAT32, напротив, можно довольно существенно повысить, увеличив размер кластера. Если в NTFS размер кластера почти не влияет на размер и характер данных системных областей, то в системе FAT увеличивая кластер в два раза, мы сокращаем область FAT в те же два раза. Вспомните, что в типичной системе FAT32 эта очень важная для быстродействия область занимает несколько Мбайт. Сокращение области FAT в несколько раз даст заметное увеличение быстродействия, так как объем системных данных файловой системы сильно сократиться - уменьшается и время, затрачиваемое на чтение данных о расположении файлов, и объем оперативной памяти, необходимый для буферизирования этой информации. Типичный объем кластера для систем FAT32 составляет тоже 4 Кбайт, и увеличение его до 8 или даже до 16 Кбайт - особенно для больших (десяток и более гигабайт) дисков - достаточно разумный шаг.

2.3. Другие соображения

NTFS является достаточно сложной системой, поэтому, в отличие от FAT16 и FAT32, имеются и другие факторы, которые могут привести к существенному замедлению работы NTFS:

• Диск NTFS был получен преобразованием раздела FAT16 или FAT32 (команда convert). Данная процедура в большинстве случаев представляет собой тяжелый случай для быстродействия, так как структура служебных областей NTFS, скорее всего, получится очень фрагментированной. Если есть возможность - избегайте преобразования других систем в NTFS, так как это приведет к созданию очень неудачного диска, которому не поможет даже типичный (неспециализированный) дефрагментатор, типа Diskeeper-а или встроенного в Windows 2000.
• Активная работа с диском, заполненным более чем на 80% - 90%, представляет собой катастрофический для быстродействия NTFS случай, так как фрагментация файлов и, самое главное, служебных областей, будет расти фантастически быстро. Если ваш диск используется в таком режиме - FAT32 будет более удачным выбором при любых других условиях.

В данной заключительной части «одной строчкой» собраны ключевые особенности быстродействия этих трех файловых систем.

FAT - плюсы:

• Для эффективной работы требуется немного оперативной памяти.
• Быстрая работа с малыми и средними каталогами.
• Диск совершает в среднем меньшее количество движений головок (в сравнении с NTFS).
• Эффективная работа на медленных дисках.

FAT - минусы:

• Катастрофическая потеря быстродействия с увеличением фрагментации, особенно для больших дисков (только FAT32).
• Сложности с произвольным доступом к большим (скажем, 10% и более от размера диска) файлам.
• Очень медленная работа с каталогами, содержащими большое количество файлов.

NTFS - плюсы:

• Фрагментация файлов не имеет практически никаких последствий для самой файловой системы - работа фрагментированной системы ухудшается только с точки зрения доступа к самим данным файлов.
• Сложность структуры каталогов и число файлов в одном каталоге также не чинит особых препятствий быстродействию.
• Быстрый доступ к произвольному фрагменту файла (например, редактирование больших.wav файлов).
• Очень быстрый доступ к маленьким файлам (несколько сотен байт) - весь файл находится в том же месте, где и системные данные (запись MFT).

NTFS - минусы:

• Существенные требования к памяти системы (64 Мбайт - абсолютный минимум, лучше - больше).
• Медленные диски и контроллеры без Bus Mastering сильно снижают быстродействие NTFS.
• Работа с каталогами средних размеров затруднена тем, что они почти всегда фрагментированы.
• Диск, долго работающий в заполненном на 80% - 90% состоянии, будет показывать крайне низкое быстродействие.

Хотелось бы еще раз подчеркнуть, что на практике основной фактор, от которого зависит быстродействие файловой системы - это, как ни странно, объем памяти машины. Системы с памятью 64-96 Мбайт - некий рубеж, на котором быстродействие NTFS и FAT32 примерно эквивалентно. Обратите внимание также на сложность организации данных на вашей машине. Если вы не используете ничего, кроме простейших приложений и самой операционной системы - может случиться так, что FAT32 сможет показать более высокое быстродействие и на машинах с большим количеством памяти.

NTFS - система, которая закладывалась на будущее, и это будущее для большинства реальных применений сегодняшнего дня еще, к сожалению, видимо не наступило. На данный момент NTFS обеспечивает стабильное и равнодушное к целому ряду факторов, но, пожалуй, всё же невысокое - на типичной «игровой» домашней системе - быстродействие. Основное преимущество NTFS с точки зрения быстродействия заключается в том, что этой системе безразличны такие параметры, как сложность каталогов (число файлов в одном каталоге), размер диска, фрагментация и т.д. В системах FAT же, напротив, каждый из этих факторов приведет к существенному снижению скорости работы.

Только в сложных высокопроизводительных системах - например, на графических станциях или просто на серьезных офисных компьютерах с тысячами документов, или, тем более, на файл-серверах - преимущества структуры NTFS смогут дать реальный выигрыш быстродействия, который порой заметен невооруженным глазом. Пользователям, не имеющим большие диски, забитые информацией, и не пользующимся сложными программами, не стоит ждать от NTFS чудес скорости - с точки зрения быстродействия на простых домашних системах гораздо лучше покажет себя FAT32.

Порой, чтение информации, воспроизведение музыки и фильмов с флешки или внешнего жесткого диска на всех устройствах, а именно: компьютере, бытовом DVD проигрывателе или телевизоре, Xbox или PS3, а также в магнитоле автомобиля может вызвать некоторые проблемы. Здесь поговорим о том, какую файловую систему лучше всего использовать, чтобы флешка всегда и везде читалась без проблем.

Что такое файловая система и какие проблемы с ней могут быть связаны

Файловая система - это способ организации данных на носителей. Как правило, каждая операционная система использует свою файловую систему, но может использовать и несколько. Учитывая то, что на жесткие диски могут быть записаны только двоичные данные, файловая система представляет собой ключевой компонент, который обеспечивает перевод из физической записи в файлы, которые могут быть прочтены ОС. Таким образом, при форматировании накопителя определенным образом и с определенной файловой системой, вы решаете, какие устройства (так как даже ваша магнитола имеет своеобразную ОС) смогут понять, что именно записано на флешке, жестком диске или другом накопителе.

Помимо общеизвестных FAT32 и NTFS, а также несколько менее знакомых рядовому пользователю HFS+, EXT и других файловых систем, существуют еще десятки различных ФС, созданных для различных устройств определенного назначения. На сегодняшний день, когда большинство людей имеют дома более одного компьютера и других цифровых устройств, на которых могут использоваться операционные системы Windows, Linux, Mac OS X, Android и другие, вопрос о том, как отформатировать флешку или иной переносной диск так, чтобы он читался во всех этих устройствах, является достаточно актуальным. И с этим возникают проблемы.

Совместимость

В настоящее время существует две наиболее распространенных файловых системы (для России) - это NTFS (Windows), FAT32 (старый стандарт Windows). Также могут использоваться файловые системы Mac OS и Linux.

Логичным было бы предположить, что современные операционные системы будут работать с файловыми системами друг друга по умолчанию, но в большинстве случаев это не так. Mac OS X не может записывать данные на диск, отформатированный в NTFS. Windows 7 не распознает диски HFS+ и EXT и либо игнорирует их, либо сообщает о том, что диск не отформатирован.

Многие дистрибутивы Linux, например, Ubuntu поддерживают большинство файловых систем по умолчанию. Копирование из одной системы в другую является обычным процессом для Linux. Большинство дистрибутивов поддерживают HFS+ и NTFS «из коробки» либо их поддержка устанавливается одним бесплатным компонентом.

Кроме этого, игровые консоли, такие как Xbox 360 или Playstation 3 предоставляют лишь ограниченный доступ к определенным файловым системам, и позволяют только считывать данные с USB носителя. Чтобы ознакомиться с тем, какие файловые системы и какими устройствами поддерживаются, взгляните на эту таблицу.

Стоит отметить, что в таблицы отражены возможности ОС по работе с файловыми системами по умолчанию. Как в Mac OS, так и в Windows вы можете загрузить дополнительное программное обеспечение, которое позволит работать с неподдерживаемыми форматами.

FAT32 - давно существующий формат и, благодаря этому, практически все устройства и операционные системы полностью поддерживают его. Таким образом, если вы отформатируете флешку в FAT32, она, почти гарантированно, прочтется где угодно. Однако, с этим форматом существует одна важная проблема: ограничение размера отдельного файла и отдельного тома. Если вам требуется хранить, записывать и считывать огромные файлы, FAT32 может не подойти. Теперь подробнее об ограничениях на размер.

Ограничения на размер файлов в файловых системах

Файловая система FAT32 была разработана достаточно давно и основывается на предыдущих версиях FAT, изначально применявшейся в ОС DOS. Дисков с сегодняшними объемами в то время не существовало, а потому каких-то предпосылок для того, чтобы обеспечить поддержку файлов размером более 4Гб файловой системой не было. На сегодняшний день, многим пользователям приходится сталкиваться с проблемами из-за этого. Ниже вы можете посмотреть сравнение файловых систем по размерам поддерживаемых файлов и разделов.

Современные файловые системы расширили ограничения на размер файлов до пределов, которые пока трудно представить (посмотрим, что будет лет через 20).

Каждая новая система выигрывает у FAT32 по размерам отдельных файлов и отдельного раздела диска. Таким образом, возраст FAT32 сказывается на возможности ее применения для различных целей. Одно из решений - использование файловой системы exFAT, поддержка которых появляется во многих операционных системах. Но, так или иначе, для обычной USB флешки, если на ней не хранятся файлы размером более 4 Гб, FAT32 будет самым лучшим выбором, а флешка будет прочитана практически где угодно.

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

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

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

Файловая структура FAT: принципы и назначение

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

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

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

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

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

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

Вся файловая система состоит из следующих частей:

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

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

Достоинства и недостатки файловых структур FAT32, NTFS и exFAT

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

FAT32

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

Достоинства

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

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

Недостатки

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

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

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

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

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

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

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

NTFS

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

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

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

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

Достоинства

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

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

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

Недостатки

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

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

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

exFAT

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

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

Достоинства:

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

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

Наиболее оптимальная файловая структура

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

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

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

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.