Внешний твердотельный накопитель Kingston XS1000, вставленный в ноутбук

Основные сведения о файловых системах

авг 2023
Блог Главная

Файловая система — это структура, используемая операционной системой для организации и управления файлами на устройстве хранения, например на жестком диске, твердотельном накопителе (SSD) или USB-накопителе. Она определяет правила хранения и организации данных на устройстве хранения, а также доступа к ним. Различные файловые системы имеют разные характеристики и часто относятся к определенным операционным системам или устройствам. Вот некоторые из распространенных файловых систем, их преимущества и недостатки.

FAT (таблица размещения файлов), FAT16, FAT32

FAT — одна из старейших и простейших файловых систем. Первоначально она была разработана для MS-DOS и до сих пор используется во многих съемных устройствах хранения. Две основные версии этой системы — FAT16 и FAT32. FAT использует таблицу размещения файлов для отслеживания расположения файлов на диске. Однако в ней отсутствуют некоторые дополнительные функции, такие как права доступа к файлам и ведение журнала. В результате она менее подходит для современных операционных систем. FAT 16 была представлена в 1987 году вместе с DOS 3.31, а FAT32 внедрена в Windows 95 OSR2 (MS-DOS 7.1) в 1996 году.

Преимущества:

  • Простота. Простота упрощает реализацию и использование, благодаря чему эта файловая система подходит для устройств с ограниченными ресурсами или требованиями к совместимости.
  • Восстановление данных. Благодаря простой структуре файловые системы FAT относительно легко восстанавливаются в случае повреждения или случайного удаления данных.
  • Совместимость: Изначально обеспечивает запись и чтение файлов в операционных системах Windows, MacOS и Linux без необходимости использования стороннего программного обеспечения.

Недостатки:

  • Фрагментация. Фрагментация происходит, когда данные в файле разбросаны по разным частям диска, что приводит к снижению производительности. Для оптимизации производительности диска требуется регулярная дефрагментация.
  • Отсутствие расширенных функций. В самой новой версии FAT32 отсутствуют некоторые расширенные функции, имеющиеся в других файловых системах. Она не поддерживает разрешения безопасности на уровне файлов, ведение журнала, шифрование или сжатие.
  • Ограничения на имена томов. Имена томов для FAT16 и FAT32 не могут содержать больше 11 символов и не могут включать в себя большинство специальных символов.
  • Ограничения на имена файлов. Имена файлов в файловой системе FAT16 не могут превышать 8.3 символов. Это означает 8 символов плюс 3 символа расширения файла.

exFAT (расширенная таблица размещения файлов)

exFAT — это файловая система, представленная компанией Microsoft как улучшенный вариант FAT32. Она устраняет некоторые ограничения FAT32, позволяя использовать файлы большего размера и повышая производительность. exFAT обычно используется для съемных устройств хранения, таких как внешние твердотельные накопители, жесткие диски и карты памяти SD, поскольку обеспечивает совместимость с различными операционными системами. Была впервые представлена в 2006 году как часть Windows CE 6.0.

Преимущества:

  • Поддержка большого размера файлов и разделов. exFAT поддерживает гораздо большие размеры файлов и разделов по сравнению с файловыми системами FAT. Она может работать с файлами размером более 4 ГБ, благодаря чему подходит для хранения больших медиафайлов или образов дисков.
  • Эффективное использование дискового пространства. В exFAT улучшено использование дискового пространства по сравнению со старыми файловыми системами FAT. В ней используются меньшие размеры кластеров, что уменьшает объем неиспользуемого дискового пространства для небольших файлов.
  • Совместимость: Изначально обеспечивает запись и чтение файлов в операционных системах Windows и MacOS без необходимости использования стороннего программного обеспечения.

Недостатки:

  • Ограниченная поддержка метаданных. В exFAT отсутствуют некоторые дополнительные функции, которые есть в других современных файловых системах. Она не поддерживает разрешения безопасности на уровне файлов, ведение журнала и шифрование на уровне файловой системы.
  • Фрагментация. Как и файловые системы FAT, exFAT по-прежнему подвержена фрагментации. При создании, изменении и удалении файлов может возникнуть фрагментация, что со временем приведет к снижению производительности.

NTFS (файловая система Windows NT)

NTFS — это файловая система по умолчанию, используемая операционными системами на базе Windows NT, начиная с 1993 года с Windows NT 3.1 и вплоть до Windows 11 включительно. Она предлагает расширенные функции, такие как права доступа к файлам, шифрование, сжатие и ведение журнала. NTFS поддерживает большие размеры файлов и разделов, благодаря чему подходит для современных устройств хранения данных. Однако имеет ограниченную совместимость с операционными системами, отличными от Windows.

Преимущества:

  • Безопасность и права доступа. NTFS обеспечивает надежную модель безопасности с разрешениями на уровне файлов. Она позволяет устанавливать разрешения для отдельных файлов и папок, контролируя права доступа для пользователей и групп.
  • Поддержка TRIM на твердотельных накопителях (SSD). TRIM информирует SSD-накопитель о неиспользуемых данных, что позволяет стереть их и подготовить место для записи в будущем. TRIM включается по умолчанию, если выбрано сохранение производительности файловой системы NTFS.

Недостатки:

  • Сбои и восстановление диска. Хотя NTFS разработана с расчетом на надежность, сбои диска все же могут возникать. При обнаружении сбоев диска восстановление NTFS может занять много времени и потребовать специальных инструментов.
  • Фрагментация. Со временем файловые системы NTFS могут стать фрагментированными, особенно при создании, изменении и удалении файлов. Фрагментация может привести к снижению производительности, поскольку системе приходится обращаться к разбросанным фрагментам файлов.

APFS (файловая система Apple)

APFS — это файловая система, разработанная Apple для macOS, iOS и других устройств Apple. Она предназначен для оптимизации производительности и совместимости с аппаратным и программным обеспечением Apple. APFS включает такие функции, как клонирование, шифрование на уровне файлов и улучшенную производительность на твердотельных накопителях. Она была представлена вместе с macOS 10.13 в 2017 году.

Преимущества:

  • Улучшенная производительность. APFS обеспечивает улучшенную производительность по сравнению со своим предшественником, HFS+. В ней используются такие методы, как копирование при записи, совместное использование пространства и оптимизированная обработка метаданных, для повышения скорости чтения и записи.
  • Безопасность данных. APFS включает встроенные функции обеспечения целостности данных, такие как контрольные суммы для метаданных и содержимого файлов. Это помогает обнаруживать и предотвращать повреждение данных. Она также поддерживает встроенное шифрование, позволяя пользователям шифровать свои данные на этом уровне, что повышает безопасность и защищает конфиденциальную информацию.

Недостатки:

  • Поддержка TRIM на твердотельных накопителях (SSD). Хотя APFS поддерживает команды trim для SSD-накопителей, это может быть не столь эффективно по сравнению с другими файловыми системами. TRIM отвечает за оптимизацию производительности и срока службы твердотельных накопителей за счет эффективного управления блоками данных.
  • Поддержка стороннего программного обеспечения. Некоторое более старое стороннее программное обеспечение или утилиты могут не полностью поддерживать APFS или иметь ограничения при работе с отформатированными накопителями. Перед переходом на файловую систему APFS важно убедиться, что важное программное обеспечение или инструменты совместимы с ней.
  • Файловая система APFS не позволяет чтение или запись на ПК с Windows без стороннего программного обеспечения.

HFS, HFS+ (иерархическая файловая система)

HFS — это файловая система, изначально использовавшаяся на компьютерах Apple. Впоследстии ее заменили системы HFS+ и APFS. HFS использует иерархическую структуру каталогов и поддерживает такие функции, как метаданные и ветви ресурсов для хранения дополнительной информации о файлах. Она совместима с системами Mac прежних версий. HFS была представлена в 1986 году вместе с System 2.1 для Mac Plus. HFS+ была внедрена в 1998 году вместе с Mac OS 8.1. Постепенно ее заменила APFS, вышедшая в 2019 году вместе с macOS 10.15.

Преимущества:

  • Простота. HFS имеет относительно простую и понятную структуру, что упрощает ее внедрение и понимание.
  • Поддержка метаданных. В HFS была представлена концепция метаданных, позволяющих хранить дополнительную информацию о файлах, такую как даты создания и изменения, тип файла и ветви ресурсов.

Недостатки:

  • Отсутствие расширенных функций. В HFS отсутствуют некоторые дополнительные функции, которые есть в более современных файловых системах. Она не поддерживает разрешения безопасности на уровне файлов, ведение журнала, сжатие файлов или шифрование.
  • Ограниченная поддержка размеров файлов и разделов. В HFS есть ограничения на размеры файлов и разделов. Она может работать с файлами размером до 2 ГБ и поддерживает разделы размером до 2 ТБ.
  • Файлы повреждаются за пределами файловой системы. При копировании некоторых типов файлов (особенно файлов без расширений) из HFS или HFS + в большинство других файловых систем, перечисленных здесь, они не будут включать ветвь ресурсов. В результате скопированные файлы будут недоступны для чтения, если будут включены обратно в HFS, если только они не были изначально заархивированы в формате .zip или .sit.

Ext4 (четвертая расширенная файловая система)

Широко используемая файловая система в операционной системе Linux. Она является преемником Ext3 и предлагает несколько улучшений с точки зрения производительности, масштабируемости и надежности. Ext4 является файловой системой по умолчанию для многих дистрибутивов Linux. Впервые была представлена в 2003 году.

Преимущества:

  • Ведение журнала. Журнал отслеживает изменения до того, как они будут зафиксированы на накопителе, что позволяет быстрее восстанавливать данные в случае сбоев питания или системных сбоев. Это снижает риск повреждения данных и обеспечивает согласованность файловой системы.
  • Увеличенный размер файлов и разделов. Ext4 поддерживает значительно большие размеры файлов и разделов по сравнению со своими предшественниками.

Недостатки:

  • Фрагментация. Как и большинство файловых систем, Ext4 подвержена фрагментации. С течение времени при создании, изменении и удалении файлов может возникнуть фрагментация, что ведет к снижению производительности.
  • Ограниченная масштабируемость. Хотя Ext4 поддерживает большие размеры файлов и разделов по сравнению со своими предшественниками, у нее есть определенные ограничения, когда дело доходит до экстремальной масштабируемости.

Файловые системы являются важными компонентами вычислительных систем. Они предоставляют основу для организации, хранения и извлечения данных, обеспечивая бесперебойную работу. По мере развития технологий файловые системы будут продолжать развиваться, адаптируясь к требованиями к хранению и расширяя возможности управления данными.

#KingstonIsWithYou

Связанные видеоролики

How to Install a 2.5" SATA SSD in a Laptop 1:29

Как установить твердотельный накопитель SATA 2.5" на лаптоп

2,5-дюймовый твердотельный накопитель SATA легко установить в портативный компьютер. Мы покажем вам, как это сделать.

How to Install a 2.5" SATA SSD in a Desktop PC 1:30

Как установить 2,5-дюймовый SATA SSD в настольный ПК

Установить 2,5-дюймовый разъем SATA в настольный ПК несложно. Мы покажем вам, как это сделать.

How to Install an M.2 SSD in a Laptop 1:29

Как установить SSD M.2 в ноутбук

Хотите узнать, как быстро установить накопитель в форм-факторе M.2 в ноутбук? Расскажем за 90 секунд и ждём в комментариях историй, сколько времени потребовалось на установку вам

How to Install an M.2 SSD in a Desktop PC 1:10

Как установить твердотельный накопитель M.2 на настольный ПК

Твердотельный накопитель M.2 легко установить в настольный ПК. Мы покажем вам, как это сделать.

Связанные статьи

Блог Главная