Vue d’ensemble des systèmes de fichiers FAT, HPFS et NTFS

Cet article explique les différences entre la table d’allocation de fichiers (FAT), le système de fichiers haute performance (HPFS) et le système de fichiers NT (NTFS) sous Windows NT, ainsi que leurs avantages et inconvénients.

Applicabilité : Windows 10 - toutes les éditions, Windows Server 2012 R2
Numéro de la base de connaissances d’origine : 100108

Vue d’ensemble de FAT

FAT est de loin le système de fichiers le plus simpliste pris en charge par Windows NT. Le système de fichiers FAT est caractérisé par la table d’allocation de fichiers (FAT), qui est en fait une table qui se trouve tout en haut du volume. Pour protéger le volume, deux copies du FAT sont conservées au cas où l’une d’elles est endommagée. En outre, les tables FAT et le répertoire racine doivent être stockés dans un emplacement fixe afin que les fichiers de démarrage du système puissent être correctement localisés.

Un disque au format FAT est alloué dans des clusters, dont la taille est déterminée par la taille du volume. Lorsqu’un fichier est créé, une entrée est créée dans le répertoire et le premier numéro de cluster contenant des données est établi. Cette entrée dans la table FAT indique qu’il s’agit du dernier cluster du fichier ou pointe vers le cluster suivant.

La mise à jour de la table FAT est très importante et prend beaucoup de temps. Si la table FAT n’est pas régulièrement mise à jour, cela peut entraîner une perte de données. Cela prend beaucoup de temps, car les têtes de lecture du disque doivent être repositionnée sur la piste logique zéro du lecteur chaque fois que la table FAT est mise à jour.

Il n’existe aucune organization à la structure de répertoires FAT, et les fichiers reçoivent le premier emplacement ouvert sur le lecteur. En outre, FAT prend uniquement en charge les attributs de fichier en lecture seule, masqués, système et archive.

Convention de nommage FAT

FAT utilise la convention de nommage de fichier 8.3 traditionnelle et tous les noms de fichiers doivent être créés avec le jeu de caractères ASCII. Le nom d’un fichier ou d’un répertoire peut comporter jusqu’à huit caractères, un séparateur de point (.) et une extension de trois caractères maximum. Le nom doit commencer par une lettre ou un chiffre et peut contenir n’importe quel caractère, à l’exception des suivants :

. " / \ [ ] : ; | = ,

Si l’un de ces caractères est utilisé, des résultats inattendus peuvent se produire. Le nom ne peut pas contenir d’espaces.

Les noms suivants sont réservés :

CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL

Tous les caractères sont convertis en majuscules.

Avantages de FAT

Il n’est pas possible d’effectuer une suppression sous Windows NT sur les systèmes de fichiers pris en charge. Les utilitaires d’annulation de la suppression tentent d’accéder directement au matériel, ce qui ne peut pas être fait sous Windows NT. Toutefois, si le fichier se trouvait sur une partition FAT et que le système est redémarré sous MS-DOS, le fichier peut être supprimé. Le système de fichiers FAT est idéal pour les lecteurs et/ou les partitions de moins de 200 Mo environ, car FAT démarre avec très peu de surcharge. Pour plus d’informations sur les avantages fat, consultez les rubriques suivantes :

• Windows NT Server « Guide de concepts et de planification », chapitre 5, section intitulée « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Workstation 4.0, chapitre 18, « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Server 4.0 « Guide des ressources », chapitre 3, section intitulée « Quel système de fichiers utiliser sur quels volumes »

Inconvénients de FAT

De préférence, lorsque vous utilisez des lecteurs ou des partitions de plus de 200 Mo, le système de fichiers FAT ne doit pas être utilisé. En effet, à mesure que la taille du volume augmente, les performances avec FAT diminuent rapidement. Il n’est pas possible de définir des autorisations sur des fichiers qui sont des partitions FAT.

La taille des partitions FAT est limitée à 4 Gigaoctets (Go) sous Windows NT et à 2 Go dans MS-DOS.

Pour plus d’informations sur les autres inconvénients de FAT, consultez les rubriques suivantes :

• Windows NT Server « Guide de concepts et de planification », chapitre 5, section intitulée « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Workstation 4.0, chapitre 18, « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Microsoft Windows NT Server 4.0 « Guide des ressources », chapitre 3, section intitulée « Quel système de fichiers utiliser sur quels volumes »

Vue d’ensemble de HPFS

Le système de fichiers HPFS a été introduit pour la première fois avec OS/2 1.2 pour permettre un meilleur accès aux disques durs plus volumineux qui apparaissaient alors sur le marché. En outre, il était nécessaire qu’un nouveau système de fichiers étende le système de nommage, la organization et la sécurité pour répondre aux demandes croissantes du marché des serveurs réseau. HPFS conserve le répertoire organization de FAT, mais ajoute un tri automatique du répertoire en fonction des noms de fichiers. Les noms de fichiers sont étendus jusqu’à 254 caractères codés sur deux octets. HPFS permet également à un fichier d’être composé de « données » et d’attributs spéciaux pour offrir une flexibilité accrue en termes de prise en charge d’autres conventions de nommage et de sécurité. En outre, l’unité d’allocation passe des clusters aux secteurs physiques (512 octets), ce qui réduit la perte d’espace disque.

Sous HPFS, les entrées de répertoire contiennent plus d’informations que sous FAT. En plus du fichier d’attributs, cela inclut des informations sur la modification, la création et la date et l’heure d’accès. Au lieu de pointer vers le premier cluster du fichier, les entrées de répertoire sous HPFS pointent vers le FNODE. Le FNODE peut contenir les données du fichier, ou des pointeurs qui peuvent pointer vers les données du fichier ou vers d’autres structures qui pointent vers les données du fichier.

HPFS tente d’allouer autant de fichiers que possible dans des secteurs contigus. Cette opération permet d’augmenter la vitesse lors du traitement séquentiel d’un fichier.

HPFS organise un lecteur en une série de bandes de 8 Mo et, dans la mesure du possible, un fichier est contenu dans l’une de ces bandes. Entre chacune de ces bandes se trouvent des bitmaps d’allocation de 2 Ko, qui effectuent le suivi des secteurs au sein d’une bande qui ont et n’ont pas été alloués. La bande augmente les performances, car la tête de lecteur n’a pas besoin de revenir au sommet logique (généralement le cylindre 0) du disque, mais à la bitmap d’allocation de bande la plus proche pour déterminer où un fichier doit être stocké.

En outre, HPFS inclut quelques objets de données spéciaux uniques :

Super bloc

Le super bloc se trouve dans le secteur logique 16 et contient un pointeur vers le FNODE du répertoire racine. L’un des plus grands dangers de l’utilisation de HPFS est que si le super bloc est perdu ou endommagé en raison d’un secteur défectueux, le contenu de la partition, même si le reste du lecteur est correct. Il serait possible de récupérer les données sur le lecteur en copiant tout sur un autre lecteur avec un bon secteur 16 et en reconstruisant le super bloc. Toutefois, il s’agit d’une tâche très complexe.

Bloc de rechange

Le bloc de rechange se trouve dans le secteur logique 17 et contient une table de « correctifs à chaud » et le bloc d’annuaire de rechange. Sous HPFS, lorsqu’un secteur incorrect est détecté, l’entrée « correctifs à chaud » est utilisée pour pointer logiquement vers un bon secteur existant à la place du secteur incorrect. Cette technique de gestion des erreurs d’écriture est appelée correction à chaud.

La correction à chaud est une technique dans laquelle si une erreur se produit en raison d’un secteur incorrect, le système de fichiers déplace les informations vers un autre secteur et marque le secteur d’origine comme mauvais. Tout cela est fait en toute transparence pour toutes les applications qui effectuent des E/S disque (autrement dit, l’application ne sait jamais qu’il y a eu des problèmes avec le disque dur). L’utilisation d’un système de fichiers qui prend en charge la correction à chaud élimine les messages d’erreur tels que le message d’erreur FAT « Abandonner, réessayer ou échouer ? » qui se produit lorsqu’un secteur défectueux est rencontré.

Avantages de HPFS

HPFS est idéal pour les lecteurs de la plage de 200 à 400 Mo. Pour plus d’informations sur les avantages de HPFS, consultez les rubriques suivantes :

• Windows NT Server « Guide de concepts et de planification », chapitre 5, section intitulée « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Workstation 4.0, chapitre 18, « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Server 4.0 « Guide des ressources », chapitre 3, section intitulée « Quel système de fichiers utiliser sur quels volumes »

Inconvénients de HPFS

En raison de la surcharge impliquée dans HPFS, ce n’est pas un choix très efficace pour un volume d’environ 200 Mo. En outre, avec des volumes supérieurs à environ 400 Mo, il y aura une certaine dégradation des performances. Vous ne pouvez pas définir la sécurité sur HPFS sous Windows NT.

HPFS est pris en charge uniquement sous Windows NT versions 3.1, 3.5 et 3.51. Windows NT 4.0 ne peut pas accéder aux partitions HPFS.

Pour connaître les inconvénients supplémentaires de HPFS, consultez les rubriques suivantes :

• Windows NT Server « Guide de concepts et de planification », chapitre 5, section intitulée « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Workstation 4.0, chapitre 18, « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Server 4.0 « Guide des ressources », chapitre 3, section intitulée « Quel système de fichiers utiliser sur quels volumes »

Vue d’ensemble de NTFS

Du point de vue d’un utilisateur, NTFS continue d’organiser les fichiers en répertoires, qui, comme HPFS, sont triés. Toutefois, contrairement à FAT ou HPFS, il n’y a pas d’objets « spéciaux » sur le disque et il n’y a aucune dépendance vis-à-vis du matériel sous-jacent, comme les secteurs de 512 octets. En outre, il n’existe aucun emplacement spécial sur le disque, comme les tables FAT ou les super blocs HPFS.

Les objectifs de NTFS sont les suivants :

• Fiabilité, ce qui est particulièrement souhaitable pour les systèmes haut de gamme et les serveurs de fichiers

• Une plateforme pour l’ajout de fonctionnalités

• Configuration requise pour la prise en charge de POSIX

• Suppression des limitations des systèmes de fichiers FAT et HPFS

Fiabilité

Pour garantir la fiabilité de NTFS, trois principaux domaines ont été abordés : la récupération, la suppression des défaillances irrécupérables d’un seul secteur et la résolution à chaud.

NTFS est un système de fichiers récupérable, car il effectue le suivi des transactions par rapport au système de fichiers. Lorsqu’un CHKDSK est effectué sur FAT ou HPFS, la cohérence des pointeurs dans le répertoire, l’allocation et les tables de fichiers est vérifiée. Sous NTFS, un journal des transactions sur ces composants est conservé de sorte que CHKDSK n’a besoin que de restaurer les transactions jusqu’au dernier point de validation afin de récupérer la cohérence au sein du système de fichiers.

Sous FAT ou HPFS, si un secteur qui est l’emplacement de l’un des objets spéciaux du système de fichiers échoue, une défaillance de secteur unique se produit. NTFS évite cela de deux manières : tout d’abord, en n’utilisant pas d’objets spéciaux sur le disque et en suivant et en protégeant tous les objets qui se trouvent sur le disque. Ensuite, sous NTFS, plusieurs copies (le nombre dépend de la taille du volume) de la table de fichiers maîtres sont conservées.

Comme pour les versions OS/2 de HPFS, NTFS prend en charge la correction à chaud.

Ajout de fonctionnalités

L’un des principaux objectifs de conception de Windows NT à tous les niveaux est de fournir une plateforme qui peut être ajoutée à et basée sur, et NTFS ne fait pas exception. NTFS fournit une plateforme riche et flexible que d’autres systèmes de fichiers peuvent utiliser. En outre, NTFS prend entièrement en charge le modèle de sécurité Windows NT et prend en charge plusieurs flux de données. Un fichier de données n’est plus un seul flux de données. Enfin, sous NTFS, un utilisateur peut ajouter ses propres attributs définis par l’utilisateur à un fichier.

Prise en charge de POSIX

NTFS est le plus conforme à POSIX.1 des systèmes de fichiers pris en charge, car il prend en charge les exigences POSIX.1 suivantes :

Nommage respectant la casse :

Sous POSIX, README.TXT, Readme.txt et readme.txt sont tous des fichiers différents.

Horodatage supplémentaire :

L’horodatage supplémentaire fournit l’heure à laquelle le fichier a été consulté pour la dernière fois.

Liens physiques :

Un lien physique est lorsque deux noms de fichiers différents, qui peuvent se trouver dans des répertoires différents, pointent vers les mêmes données.

Supprimer les limitations

Tout d’abord, NTFS a considérablement augmenté la taille des fichiers et des volumes, de sorte qu’ils peuvent maintenant atteindre 2^64 octets (16 exaoctets ou 18 446 744 073 709 551 616 octets). NTFS est également revenu au concept FAT des clusters afin d’éviter le problème HPFS d’une taille de secteur fixe. Cela a été fait parce que Windows NT est un système d’exploitation portable et que des technologies de disque différentes sont susceptibles de se produire à un moment donné. Par conséquent, 512 octets par secteur ont été vus comme présentant une grande possibilité de ne pas toujours être adaptés à l’allocation. Pour ce faire, le cluster peut être défini en tant que multiples de la taille d’allocation naturelle du matériel. Enfin, en NTFS, tous les noms de fichiers sont basés sur Unicode, et les noms de fichiers 8.3 sont conservés avec les noms de fichiers longs.

Avantages de NTFS

NTFS est idéal pour une utilisation sur des volumes d’environ 400 Mo ou plus. Cela est dû au fait que les performances ne se dégradent pas sous NTFS, comme sous FAT, avec des tailles de volume plus importantes.

La possibilité de récupération conçue dans NTFS est telle qu’un utilisateur ne doit jamais avoir à exécuter un utilitaire de réparation de disque sur une partition NTFS. Pour obtenir d’autres avantages de NTFS, consultez les rubriques suivantes :

• Windows NT Server « Guide de concepts et de planification », chapitre 5, section intitulée « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Workstation 4.0, chapitre 18, « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Server 4.0 « Guide des ressources », chapitre 3, section intitulée « Quel système de fichiers utiliser sur quels volumes »

Inconvénients de NTFS

Il n’est pas recommandé d’utiliser NTFS sur un volume inférieur à environ 400 Mo, en raison de la surcharge d’espace impliquée dans NTFS. Cette surcharge d’espace se présente sous la forme de fichiers système NTFS qui utilisent généralement au moins 4 Mo d’espace disque sur une partition de 100 Mo.

Actuellement, il n’existe aucun chiffrement de fichier intégré à NTFS. Par conséquent, une personne peut démarrer sous MS-DOS ou un autre système d’exploitation et utiliser un utilitaire de modification de disque de bas niveau pour afficher les données stockées sur un volume NTFS.

Il n’est pas possible de formater une disquette avec le système de fichiers NTFS ; Windows NT met en forme toutes les disquettes avec le système de fichiers FAT, car la surcharge impliquée dans NTFS ne tient pas sur une disquette.

Pour plus d’informations sur les inconvénients ntfs, consultez les rubriques suivantes :

• Windows NT Server « Guide de concepts et de planification », chapitre 5, section intitulée « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Workstation 4.0, chapitre 18, « Choix d’un système de fichiers »

• Kit de ressources Windows NT Server 4.0 « Guide des ressources », chapitre 3, section intitulée « Quel système de fichiers utiliser sur quels volumes »

Conventions de nommage NTFS

Les noms de fichiers et de répertoires peuvent comporter jusqu’à 255 caractères, y compris les extensions. Les noms conservent la casse, mais ne respectent pas la casse. NTFS ne fait aucune distinction entre les noms de fichiers en fonction de la casse. Les noms peuvent contenir n’importe quel caractère, à l’exception des suivants :

? " / \ < > * | :

Actuellement, à partir de la ligne de commande, vous ne pouvez créer que des noms de fichiers de 253 caractères maximum.

Pour plus d’informations sur les systèmes de fichiers pris en charge pour Windows NT, consultez le Kit de ressources Windows NT.