Omówienie systemów plików FAT, HPFS i NTFS

Tłumaczenia artykułów Tłumaczenia artykułów
Numer ID artykułu: 100108 - Zobacz jakich produktów dotyczą zawarte w tym artykule porady.
Rozwiń wszystko | Zwiń wszystko

Na tej stronie

Streszczenie

W tym artykule wyjaśniono różnice między systemami plików FAT, HPFS i NTFS w systemie Windows NT oraz przedstawiono zalety i wady tych systemów. Artykuł składa się z następujących sekcji:

  • Omówienie systemu plików FAT
  • Omówienie systemu plików HPFS
  • Omówienie systemu plików NTFS
UWAGA: System plików HPFS jest obsługiwany tylko w systemie Windows NT w wersjach 3.1, 3.5 i 3.51. W systemie Windows NT 4.0 partycje HPFS nie są obsługiwane i nie można uzyskać do nich dostępu. System plików FAT32 jest obsługiwany tylko w systemach Windows 98/95 i Windows 2000.

Więcej informacji

OMÓWIENIE SYSTEMU PLIKÓW FAT

System plików FAT jest najprostszym systemem plików obsługiwanym przez system Windows NT. System plików FAT charakteryzuje się tablicą alokacji plików (FAT, File Allocation Table), która w rzeczywistości jest tabelą znajdującą się na samym „początku” woluminu. Dla ochrony woluminu utrzymywane są dwie kopie tablicy alokacji plików na wypadek uszkodzenia jednej z nich. Ponadto tablice FAT i katalog główny muszą być przechowywane w ustalonym miejscu, aby pliki rozruchowe systemu były poprawnie lokalizowane.

Dysk sformatowany zgodnie z systemem plików FAT jest podzielony na klastry, których rozmiar jest określony przez rozmiar woluminu. Podczas tworzenia pliku tworzony jest odpowiedni wpis w katalogu i ustanawiany jest pierwszy klaster zawierający dane. Ten wpis w tablicy FAT określa, że dany klaster jest ostatnim klastrem pliku lub wskazuje następny klaster.

Aktualizowanie tablicy FAT jest bardzo istotne, ale także czasochłonne. Jeśli tablica FAT nie jest regularnie aktualizowana, może dojść do utraty danych. Proces aktualizacji jest czasochłonny, ponieważ głowice odczytujące dysk muszą być ponownie ustawiane na logicznej ścieżce 0 dysku za każdym razem, gdy tablica FAT jest aktualizowana.

W strukturze katalogów FAT nie ma żadnego porządku i pliki zajmują pierwszą wolną lokalizację na dysku. Ponadto system plików FAT obsługuje jedynie następujące atrybuty pliku: tylko do odczytu, ukryty, systemowy i archiwalny.

Konwencja nazewnictwa FAT

System plików FAT korzysta z tradycyjnej konwencji nazewnictwa plików 8.3. Wszystkie nazwy plików muszą być utworzone przy użyciu zestawu znaków ASCII. Nazwa pliku lub katalogu może zawierać maksymalnie osiem znaków, po których występuje separator w postaci kropki (.) i maksymalnie trzyliterowe rozszerzenie. Nazwa musi zaczynać się literą lub cyfrą i może zawierać dowolne znaki z wyjątkiem następujących:
   . " / \ [ ] : ; | = ,
				
Jeśli zostanie użyty którykolwiek z tych znaków, wyniki mogą być nieoczekiwane. Nazwa nie może zawierać żadnych spacji.

Następujące nazwy są zarezerwowane:
   CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL
				
Wszystkie znaki są konwertowane na wielkie litery.

Zalety systemu plików FAT

W żadnym z systemów plików obsługiwanych przez system Windows NT nie można cofnąć operacji usunięcia. Służące do tego narzędzia próbują uzyskać bezpośredni dostęp do sprzętu, co w systemie Windows NT jest niemożliwe. Jeśli jednak plik jest umieszczony na partycji FAT i zostanie uruchomiony system MS-DOS, usunięcie pliku może być cofnięte. System plików FAT jest najlepszy dla dysków i/lub partycji o rozmiarze nieprzekraczającym w przybliżeniu 200 MB, ponieważ w takim wypadku uruchamia się bez nadmiernego obciążenia. Aby poznać inne zalety omawianego systemu plików FAT, zobacz:
  • Podręcznik „Concepts and Planning Guide” do systemu Microsoft Windows NT Server, rozdział 5, sekcja „Choosing a File System”
  • Zestaw Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, rozdział 18 „Choosing a File System”
  • Podręcznik „Resource Guide” do zestawu Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit, rozdział 3, sekcja „Which File System to Use on Which Volumes”

Wady systemu plików FAT

Z systemu plików FAT nie powinno się raczej korzystać, jeśli rozmiar dysku lub partycji przekracza 200 MB. Jest to spowodowane tym, że w miarę wzrostu objętości wydajność systemu FAT szybko spada. Nie można ustawić uprawnień do plików znajdujących się na partycjach FAT.

Rozmiar partycji FAT jest ograniczony do 4 gigabajtów (GB) w systemie Windows NT i do 2 GB w systemie MS-DOS. Aby uzyskać dodatkowe informacje dotyczące tego ograniczenia, zobacz następujący artykuł z bazy wiedzy Microsoft Knowledge Base:
IDENTYFIKATOR ARTYKUŁU: 118335
TYTUŁ: Maximum Partition Size in MS-DOS
Aby poznać inne wady omawianego systemu plików FAT, zobacz:
  • Podręcznik „Concepts and Planning Guide” do systemu Microsoft Windows NT Server, rozdział 5, sekcja „Choosing a File System”
  • Zestaw Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, rozdział 18 „Choosing a File System”
  • Podręcznik „Resource Guide” do zestawu Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit, rozdział 3, sekcja „Which File System to Use on Which Volumes”

OMÓWIENIE SYSTEMU PLIKÓW HPFS

System plików HPFS został po raz pierwszy wprowadzony w systemie OS/2 1.2 w celu zapewnienia lepszego dostępu do większych dysków twardych, które zaczęły się pojawiać na rynku. Nowy system plików był także potrzebny, aby rozszerzyć system nazewnictwa, organizację i zabezpieczenia w związku z rosnącymi wymaganiami rynku serwerów sieciowych. W systemie plików HPFS utrzymano organizację katalogu systemu FAT oraz dodano funkcję automatycznego sortowania katalogu na podstawie nazw plików. Maksymalną długość nazw plików rozszerzono do 254 znaków dwubajtowych. Ponadto w systemie plików HPFS plik może składać się z „danych” i specjalnych atrybutów, co zapewnia większą elastyczność, jeśli chodzi o obsługę innych konwencji nazewnictwa i zabezpieczenia. Jednostki alokacji zmieniono z klastrów na sektory fizyczne (512 bajtów), co zmniejsza utratę miejsca na dysku.

W systemie plików HPFS wpisy katalogowe zawierają więcej informacji niż w systemie plików FAT. Oprócz atrybutu pliku obejmują one takie dane, jak data i godzina modyfikacji i utworzenia pliku oraz uzyskania do niego dostępu. Zamiast pierwszego klastra pliku wpisy katalogowe w systemie plików HPFS wskazują węzeł FNODE. Węzeł FNODE może zawierać dane pliku albo wskaźniki, które mogą określać dane pliku lub inne struktury wskazujące dane pliku.

System plików HPFS próbuje alokować możliwie największą część pliku w ciągłych sektorach. Ma to na celu przyspieszenie sekwencyjnego przetwarzania pliku.

System plików HPFS organizuje dysk w serię pasm o wielkości 8 MB. Jeżeli tylko jest to możliwe, plik jest zawarty w jednym z pasm. Między każdym z pasm znajdują się mapy bitowe alokacji o rozmiarze 2 K śledzące, które sektory w paśmie są już przydzielone, a które nie. Podział na pasma zwiększa wydajność, ponieważ w celu sprawdzenia, gdzie jest przechowywany plik, głowica dysku nie musi powracać do logicznego początku (czyli zazwyczaj do cylindra 0) dysku, ale do najbliższej mapy bitowej alokacji pasma.

Ponadto system plików HPFS obejmuje dwa unikatowe, specjalne obiekty danych:

Superblok

Superblok znajduje się w logicznym sektorze 16 i zawiera wskaźnik do węzła FNODE katalogu głównego. Jedno z największych zagrożeń związanych z korzystaniem z systemu plików HPFS jest związane z superblokiem. Jeśli superblok zostanie utracony lub uszkodzony z powodu uszkodzonego sektora, utracona zostaje zawartość całej partycji, nawet jeśli pozostała część dysku nie jest uszkodzona. Dane na dysku można ewentualnie odzyskać, kopiując wszystko na inny dysk z poprawnym sektorem 16 i odbudowując superblok. Zadanie to jest jednak bardzo skomplikowane.

Blok zapasowy

Blok zapasowy znajduje się w logicznym sektorze 17 i zawiera tabelę sektorów rezerwowych oraz zapasowy blok katalogu. Jeśli w systemie plików HPFS zostanie wykryty uszkodzony sektor, wpis sektora rezerwowego jest używany w celu logicznego wskazania istniejącego dobrego sektora w miejsce uszkodzonego. Ta technika obsługi błędów zapisu jest znana jako „naprawa na gorąco” („hot fixing”).

Ta technika sprawia, że jeśli wystąpi błąd z powodu uszkodzonego sektora, system plików przenosi informacje do innego sektora i oznacza oryginalny sektor jako uszkodzony. Wszystko dzieje się w sposób niewidoczny dla jakichkolwiek aplikacji wykonujących dyskowe operacje We/Wy (czyli aplikacja nie wie, że były jakieś problemy z dyskiem twardym). Używanie systemu plików, który obsługuje technikę naprawy na gorąco, eliminuje konieczność wyświetlania takich komunikatów, jak komunikat systemu plików FAT „Przerwij, Wznów, Zaniechaj?”, w przypadku napotkania uszkodzonego sektora.

UWAGA: Wersja systemu plików HPFS dołączona do systemu Windows NT nie obsługuje naprawy na gorąco.

Zalety systemu plików HPFS

System plików HPFS jest najlepszy dla dysków o rozmiarach z zakresu 200–400 MB. Aby poznać inne zalety systemu plików HPFS, zobacz:
  • Podręcznik „Concepts and Planning Guide” do systemu Microsoft Windows NT Server, rozdział 5, sekcja „Choosing a File System”
  • Zestaw Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, rozdział 18 „Choosing a File System”
  • Podręcznik „Resource Guide” do zestawu Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit, rozdział 3, sekcja „Which File System to Use on Which Volumes”

Wady systemu plików HPFS

Z powodu dodatkowego obciążenia, jakie wiąże się z systemem plików HPFS, nie jest to dobry wybór w przypadku woluminów o rozmiarze mniejszym niż około 200 MB. Na woluminach większych niż w przybliżeniu 400 MB następuje pewien spadek wydajności. W systemie Windows NT nie można ustawić zabezpieczeń dotyczących systemu plików HPFS.

System plików HPFS jest obsługiwany tylko w systemie Windows NT w wersjach 3.1, 3.5 i 3.51. System Windows NT 4.0 nie może uzyskać dostępu do partycji HPFS.

Aby poznać inne wady systemu plików HPFS, zobacz:

  • Podręcznik „Concepts and Planning Guide” do systemu Microsoft Windows NT Server, rozdział 5, sekcja „Choosing a File System”
  • Zestaw Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, rozdział 18 „Choosing a File System”
  • Podręcznik „Resource Guide” do zestawu Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit, rozdział 3, sekcja „Which File System to Use on Which Volumes”

OMÓWIENIE SYSTEMU PLIKÓW NTFS

Z punktu widzenia użytkownika system plików NTFS nadal organizuje pliki w posortowane katalogi, tak jak w systemie plików HPFS. Inaczej niż w systemach plików FAT i HPFS, na dysku nie ma obiektów „specjalnych” oraz nie ma zależności od używanego sprzętu, takich jak 512-bajtowe sektory. Nie ma także specjalnych lokalizacji na dysku, takich jak tablice FAT czy superbloki HPFS.

System plików NTFS zaprojektowano z myślą o następujących celach:
  • Niezawodność, która jest szczególnie istotna w przypadku systemów wyższej klasy i serwerów plików
  • Platforma dla dodatkowych funkcji
  • Obsługa wymagań POSIX
  • Usunięcie ograniczeń systemów plików FAT i HPFS

Niezawodność

Aby zapewnić niezawodność systemu plików NTFS, skoncentrowano się na trzech głównych obszarach: możliwości odzyskania danych, usuwaniu krytycznych błędów pojedynczych sektorów i naprawie na gorąco.

System NTFS to odzyskiwalny system plików, ponieważ śledzi on transakcje systemu plików. Po uruchomieniu narzędzia CHKDSK w systemie plików FAT lub HPFS sprawdzana jest spójność wskaźników w tabelach katalogów, alokacji i plików. W systemie plików NTFS rejestrowane są transakcje z tymi składnikami, więc narzędzie CHKDSK musi tylko cofnąć się do ostatniego punktu zatwierdzenia transakcji, aby przywrócić spójność systemu plików.

Jeśli w systemie plików FAT lub HPFS ulegnie awarii sektor, w którym znajduje się jeden z obiektów specjalnych systemu plików, następuje awaria całej partycji. W systemie plików NTFS uniknięto tego na dwa sposoby. Po pierwsze, nie są używane obiekty specjalne, a wszystkie obiekty znajdujące się na dysku są śledzone i chronione. Po drugie, w systemie plików NTFS jest przechowywanych wiele kopii (ich liczba zależy od rozmiaru woluminu) głównej tabeli plików.

Podobnie jak wersje systemu plików HPFS dla systemu OS/2, system plików NTFS obsługuje naprawę na gorąco.

Dodane funkcje

Jednym z głównych celów projektu systemu NT na każdym poziomie jest zapewnienie platformy, do której można dodawać funkcje. System plików NTFS nie jest wyjątkiem. Zapewnia on bogatą i elastyczną platformę, na której można korzystać z innych systemów plików. Ponadto system plików NTFS w pełni obsługuje model zabezpieczeń systemu Windows NT oraz wiele strumieni danych. Plik danych nie jest już pojedynczym strumieniem danych. W systemie NTFS użytkownik może także dodać do pliku zdefiniowane przez siebie atrybuty.

Obsługa standardu POSIX

System NTFS jest najbardziej zgodny z obsługiwanych systemów plików ze standardem POSIX.1, ponieważ spełnia następujące wymagania tego standardu:

Nazewnictwo z rozróżnianiem wielkości liter:

Zgodnie ze standardem POSIX, pliki README.TXT, Readme.txt i readme.txt są różnymi plikami.

Dodatkowa sygnatura czasowa:

Dodatkowa sygnatura czasowa określa moment ostatniego uzyskania dostępu do pliku.

Łącza stałe:

Łącze stałe występuje, gdy dwie różne nazwy plików, które mogą znajdować się w różnych katalogach, wskazują te same dane.

Usunięcie ograniczeń

Po pierwsze w systemie plików NTFS znacznie zwiększono maksymalny rozmiar plików i woluminów, który może wynosić maksymalnie 2^64 bajtów (16 eksabajtów lub 18 446 744 073 709 551 616 bajtów). W systemie plików NTFS powrócono również do koncepcji klastrów znanej z systemu plików FAT, aby uniknąć problemu ustalonego rozmiaru sektora, jaki występuje w systemie plików HPFS. Kierowano się tym, że system Windows NT jest przenośnym systemem operacyjnym i może spotykać się z różnymi technologiami dysków. W przypadku ustalonego rozmiaru 512 bajtów na sektor istnieje duże prawdopodobieństwo, że nie zawsze będzie to dobry rozmiar alokacji. Określono, że klaster może być zdefiniowany jako wielokrotność sprzętowego, naturalnego rozmiaru alokacji. Wszystkie nazwy plików w systemie plików NTFS są oparte na standardzie Unicode, a nazwy plików 8.3 są używane wraz z długimi nazwami plików.

Zalety systemu plików NTFS

System plików NTFS najlepiej sprawdza się w przypadku objętości około 400 MB lub więcej. Jest to spowodowane tym, że w odróżnieniu od systemu plików FAT, wydajność systemu plików NTFS nie spada przy dużych rozmiarach woluminów.

Możliwość odzyskania danych w systemie plików NTFS jest tak duża, że w przypadku partycji NTFS nigdy nie powinna zajść konieczność uruchomienia żadnego z narzędzi do naprawy dysku. Aby zapoznać się z innymi zaletami systemu plików NTFS, zobacz:
  • Podręcznik „Concepts and Planning Guide” do systemu Microsoft Windows NT Server, rozdział 5, sekcja „Choosing a File System”
  • Zestaw Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, rozdział 18 „Choosing a File System”
  • Podręcznik „Resource Guide” do zestawu Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit, rozdział 3, sekcja „Which File System to Use on Which Volumes”

Wady systemu plików NTFS

Używanie systemu plików NTFS w przypadku woluminu o rozmiarze mniejszym niż około 400 MB nie jest zalecane, gdyż system NTFS zajmuje na dysku dodatkowe miejsce. Jest ono przeznaczone na pliki systemowe NTFS, które zazwyczaj zajmują przynajmniej 4 MB na partycji o rozmiarze 100 MB.

Aktualnie w system plików NTFS nie jest wbudowane szyfrowanie plików. Z tego powodu istnieje możliwość uruchomienia systemu MS-DOS lub innego systemu operacyjnego i użycia narzędzia niskiego poziomu służącego do edycji dysków w celu wyświetlenia danych przechowywanych na woluminie NTFS.

Nie istnieje możliwość sformatowania dyskietki zgodnie z systemem plików NTFS. System Windows NT formatuje wszystkie dyskietki zgodnie z systemem plików FAT, ponieważ dodatkowe miejsce na dysku związane z systemem NTFS przekracza rozmiar dyskietki.

Aby zapoznać się z innymi wadami systemu plików NTFS, zobacz:
  • Podręcznik „Concepts and Planning Guide” do systemu Microsoft Windows NT Server, rozdział 5, sekcja „Choosing a File System”
  • Zestaw Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, rozdział 18 „Choosing a File System”
  • Podręcznik „Resource Guide” do zestawu Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit, rozdział 3, sekcja „Which File System to Use on Which Volumes”

Konwencje nazewnictwa NTFS

Nazwy plików i katalogów mogą zawierać maksymalnie 255 znaków z rozszerzeniem włącznie. W przypadku nazw jest zachowywana wielkość liter, ale nie jest ona rozróżniana. System plików NTFS nie rozróżnia nazw plików na podstawie wielkości liter. Nazwy mogą zawierać dowolne znaki z wyjątkiem następujących:
   ?  "  /  \  <  >  *  |  :
				
Obecnie z wiersza polecenia można tworzyć wyłącznie nazwy plików o maksymalnej długości 253 znaków.

UWAGA: Ograniczenia związane z używanym sprzętem mogą być przyczyną dodatkowych ograniczeń rozmiaru partycji w każdym systemie plików. Szczególnie partycja rozruchowa może mieć maksymalnie 7,8 GB, istnieje także ograniczenie 2 terabajtów dotyczące rozmiaru tabeli partycji.

Więcej informacji dotyczących systemów plików obsługiwanych w systemie Windows NT można znaleźć w zestawie Windows NT Resource Kit.
Uwaga: Niniejszy artykuł, przeznaczony do „SZYBKIEJ PUBLIKACJI”, został utworzony bezpośrednio przez organizację pomocy technicznej firmy Microsoft. Zawarte w nim informacje są udostępniane „w stanie takim, w jakim są” w odpowiedzi na pojawiające się problemy. W wyniku przyspieszonego trybu udostępniania materiały mogą zawierać błędy typograficzne i mogą zostać poprawione w dowolnym momencie bez uprzedzenia. Więcej informacji można znaleźć w Warunkach użytkowania.

Właściwości

Numer ID artykułu: 100108 - Ostatnia weryfikacja: 31 października 2013 - Weryfikacja: 1.0
Informacje zawarte w tym artykule dotyczą:
  • Microsoft Windows NT Workstation 3.1
  • Microsoft Windows NT Advanced Server 3.1
Słowa kluczowe: 
kbother KB100108

Przekaż opinię

 

Contact us for more help

Contact us for more help
Connect with Answer Desk for expert help.
Get more support from smallbusiness.support.microsoft.com