Общие сведения о файловых системах FAT, HPFS и NTFS
В этой статье описываются различия между таблицей распределения файлов (FAT), высокопроизводительных файловых систем (HPFS) и файловой системой NT (NTFS) в Windows NT, а также их преимущества и недостатки.
Область действия: Windows 10 — все выпуски, Windows Server 2012 R2
Исходный номер базы знаний: 100108
Примечание.
HPFS поддерживается только в Windows NT версиях 3.1, 3.5 и 3.51. Windows NT 4.0 не поддерживает и не может получить доступ к секциям HPFS. Кроме того, поддержка файловой системы FAT32 стала доступна в Windows 98/Windows 95 OSR2 и Windows 2000.
Общие сведения о FAT
FAT является наиболее упрощенным из файловых систем, поддерживаемых Windows NT. Файловая система FAT характеризуется таблицей выделения файлов (FAT), которая на самом деле является таблицей, которая находится в самом "верхней" части тома. Для защиты тома в случае повреждения одной из них хранятся две копии FAT. Кроме того, таблицы FAT и корневой каталог должны храниться в фиксированном расположении, чтобы файлы загрузки системы могли правильно находиться.
Диск в формате FAT выделяется в кластерах, размер которого определяется размером тома. При создании файла в каталоге создается запись и устанавливается первый номер кластера, содержащий данные. Эта запись в таблице FAT указывает, что это последний кластер файла, или указывает на следующий кластер.
Обновление таблицы FAT очень важно, а также требует много времени. Если таблица FAT не обновляется регулярно, это может привести к потере данных. Это требует много времени, так как заголовки чтения диска должны быть перемещены в логическую дорожку диска при каждом обновлении таблицы FAT.
В структуре каталогов FAT нет организации, и файлам предоставляется первое открытое расположение на диске. Кроме того, FAT поддерживает только атрибуты файлов только для чтения, скрытые, системные и архивные.
Соглашение об именовании FAT
FAT использует традиционное соглашение об именовании файлов версии 8.3, и все имена файлов должны быть созданы с помощью символьного набора ASCII. Имя файла или каталога может содержать до восьми символов, разделитель точки (.) и до трех символов расширения. Имя должно начинаться с буквы или цифры и может содержать любые символы, кроме следующих:
. " / \ [ ] : ; | = ,
Если какой-либо из этих символов используется, могут возникнуть непредвиденные результаты. Имя не может содержать пробелы.
Зарезервированы следующие имена:
CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL
Все символы будут преобразованы в верхний регистр.
Преимущества FAT
Невозможно выполнить отмену удаления в разделе Windows NT в любой из поддерживаемых файловых систем. При отмене удаления служебные программы пытаются получить прямой доступ к оборудованию, что невозможно сделать в Windows NT. Однако если файл был расположен в секции FAT и система перезапущена в MS-DOS, файл можно отменить. Файловая система FAT лучше всего подходит для дисков и (или) секций размером около 200 МБ, так как FAT начинается с очень небольшой нагрузки. Дополнительные сведения о преимуществах FAT см. в следующих статьях:
Windows NT Server "Основные понятия и руководство по планированию", глава 5, раздел "Выбор файловой системы"
Windows NT рабочей станции 4.0, глава 18 "Выбор файловой системы"
Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide," Chapter 3, section titled "Which File System to Use on Which Volumes" (Какая файловая система для использования в каких томах)
Недостатки FAT
Желательно, чтобы при использовании дисков или секций размером более 200 МБ файловая система FAT не должна использоваться. Это связано с тем, что по мере увеличения размера тома производительность FAT быстро снижается. Невозможно задать разрешения для файлов, которые являются разделами FAT.
Размер разделов FAT ограничен до 4 ГБ при Windows NT и 2 ГБ в MS-DOS.
Дополнительные сведения о других недостатках FAT см. в следующих статьях:
Windows NT Server "Основные понятия и руководство по планированию", глава 5, раздел "Выбор файловой системы"
Windows NT рабочей станции 4.0, глава 18 "Выбор файловой системы"
Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide", chapter 3, section titled "Which File System to Use on Which Volumes" (Руководство по ресурсам Microsoft Windows NT Server 4.0— руководство по ресурсам), глава 3.
Обзор HPFS
Файловая система HPFS впервые была представлена в OS/2 1.2, чтобы обеспечить больший доступ к более крупным жестким дискам, которые затем появились на рынке. Кроме того, новой файловой системе необходимо было расширить систему именования, организацию и безопасность для растущих потребностей рынка сетевых серверов. HPFS поддерживает организацию каталогов FAT, но добавляет автоматическую сортировку каталога на основе имен файлов. Имена файлов расширяются до 254 двухбайтового символа. HPFS также позволяет файлу состоять из "данных" и специальных атрибутов, чтобы обеспечить повышенную гибкость с точки зрения поддержки других соглашений об именовании и безопасности. Кроме того, единица распределения меняется с кластеров на физические секторы (512 байт), что сокращает потерянное место на диске.
В HPFS записи каталога содержат больше сведений, чем в fat. Как и файл атрибутов, он содержит сведения об изменении, создании и дате и времени доступа. Вместо того чтобы указывать на первый кластер файла, записи каталога в HPFS указывают на FNODE. FNODE может содержать данные файла или указатели, которые могут указывать на данные файла или другие структуры, которые в конечном итоге будут указывать на данные файла.
HPFS пытается выделить как можно больше файлов в смежных секторах. Это делается для повышения скорости при последовательной обработке файла.
HPFS упорядочивают диск по 8 МБ, и по возможности файл содержится в одной из этих полос. Между этими полосами находятся точечные рисунки выделения по 2 КБ, которые отслеживают, какие секторы в диапазоне были выделены и не были выделены. Чередование повышает производительность, так как для определения места хранения файла не нужно возвращаться к логическому верхнему элементу диска (обычно это цилиндр 0), а к ближайшей растровой карте выделения полосы.
Кроме того, HPFS включает несколько уникальных специальных объектов данных:
Суперблок
Суперблок находится в логическом секторе 16 и содержит указатель на FNODE корневого каталога. Одна из основных угроз использования HPFS заключается в том, что при потере или повреждении суперблока из-за неправильного сектора содержимое секции, даже если остальная часть диска работает нормально. Можно восстановить данные на диске, скопив все на другой диск с хорошим сектором 16 и перестроив суперблок. Однако это очень сложная задача.
Запасной блок
Запасной блок находится в логическом секторе 17 и содержит таблицу "горячего исправления" и запасной блок каталога. В HPFS при обнаружении неправильного сектора запись "горячие исправления" используется для логического указания на существующий хороший сектор вместо некорректного сектора. Этот метод обработки ошибок записи называется горячим исправлением.
Горячее исправление — это метод, при котором при возникновении ошибки из-за неправильного сектора файловая система перемещает информацию в другой сектор и помечает исходный сектор как недопустимый. Все это делается прозрачно для всех приложений, которые выполняют дисковый ввод-вывод (то есть приложение никогда не знает, что с жестким диском возникли проблемы). Использование файловой системы, которая поддерживает горячее исправление, устраняет такие сообщения об ошибках, как FAT "Прерывание, повтор или сбой?" при возникновении неправильного сектора.
Примечание.
Версия HPFS, включенная в Windows NT не поддерживает горячее исправление.
Преимущества HPFS
HPFS лучше всего подходит для дисков в диапазоне от 200 до 400 МБ. Дополнительные сведения о преимуществах HPFS см. в следующих статьях:
Windows NT Server "Основные понятия и руководство по планированию", глава 5, раздел "Выбор файловой системы"
Windows NT рабочей станции 4.0, глава 18 "Выбор файловой системы"
Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide," Chapter 3, section titled "Which File System to Use on Which Volumes" (Какая файловая система для использования в каких томах)
Недостатки HPFS
Из-за накладных расходов, связанных с HPFS, это не очень эффективный выбор для тома менее 200 МБ. Кроме того, если объем томов превышает 400 МБ, производительность будет немного ниже. Невозможно установить безопасность в HPFS в разделе Windows NT.
HPFS поддерживается только в Windows NT версиях 3.1, 3.5 и 3.51. Windows NT 4.0 не может получить доступ к разделам HPFS.
Дополнительные недостатки HPFS см. в следующих статьях:
Windows NT Server "Основные понятия и руководство по планированию", глава 5, раздел "Выбор файловой системы"
Windows NT рабочей станции 4.0, глава 18 "Выбор файловой системы"
Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide," Chapter 3, section titled "Which File System to Use on Which Volumes" (Какая файловая система для использования в каких томах)
Обзор NTFS
С точки зрения пользователя NTFS продолжает упорядочивать файлы в каталоги, которые, как и HPFS, сортируются. Однако, в отличие от FAT или HPFS, на диске нет "специальных" объектов и нет зависимости от базового оборудования, например 512-байтовых секторов. Кроме того, на диске нет специальных расположений, таких как таблицы FAT или супер блоки HPFS.
NTFS обеспечивает следующие цели:
Надежность, что особенно желательно для высокопроизводительным системам и файловым серверам
Платформа для добавления функциональных возможностей
Поддержка требований POSIX
Удаление ограничений файловых систем FAT и HPFS
Надежность
Чтобы обеспечить надежность NTFS, были решены три основные области: возможность восстановления, удаление неустранимых сбоев одного сектора и горячее исправление.
NTFS — это восстанавливаемая файловая система, так как она отслеживает транзакции в файловой системе. При выполнении CHKDSK в FAT или HPFS проверяется согласованность указателей в каталоге, выделении и файловых таблицах. В NTFS журнал транзакций с этими компонентами сохраняется, поэтому CHKDSK требуется откат транзакций только до последней точки фиксации, чтобы восстановить согласованность в файловой системе.
Если в FAT или HPFS происходит сбой сектора, который является расположением одного из специальных объектов файловой системы, произойдет сбой одного сектора. NTFS позволяет избежать этого двумя способами: во-первых, не используя специальные объекты на диске и отслеживая и защищая все объекты, которые находятся на диске. Во-вторую, в NTFS хранятся несколько копий (число зависит от размера тома) главной файловой таблицы.
Как и в версиях HPFS в ОС/2, NTFS поддерживает горячее исправление.
Добавлены функциональные возможности
Одной из основных целей разработки Windows NT на каждом уровне является предоставление платформы, которую можно добавить и на основе которой можно создать, и NTFS не является исключением. NTFS предоставляет широкие и гибкие платформы для других файловых систем, которые можно использовать. Кроме того, NTFS полностью поддерживает Windows NT безопасности и несколько потоков данных. Больше не является файлом данных одним потоком данных. Наконец, в NTFS пользователь может добавить в файл собственные пользовательские атрибуты.
Поддержка POSIX
NTFS является наиболее совместимым с POSIX.1 из поддерживаемых файловых систем, так как он поддерживает следующие требования POSIX.1:
Именование с учетом регистра:
В POSIX README.TXT, Readme.txt и readme.txt файлы.
Дополнительная метка времени:
Дополнительная метка времени предоставляет время последнего доступа к файлу.
Жесткие ссылки:
Жесткое связывание — это когда два разных имени файла, которые могут находиться в разных каталогах, указывают на одинаковые данные.
Удаление ограничений
Во-первых, NTFS значительно увеличил размер файлов и томов, поэтому теперь они могут быть до 2^64 байт (16 exabytes или 18 446 744 073 709 551 616 байт). NTFS также вернул концепцию FAT кластеров, чтобы избежать проблем с HPFS фиксированного размера сектора. Это было сделано потому Windows NT что это переносимая операционная система, и в какой-то момент может возникнуть другая технология дисков. Таким образом, 512 байтов на сектор было показано как наличие большой возможности не всегда хорошо подходит для выделения. Это было выполнено за счет того, что кластер можно было определить как кратное естественному размеру выделения оборудования. Наконец, в NTFS все имена файлов основаны на Юникоде, а имена файлов 8.3 хранятся вместе с длинными именами файлов.
Преимущества NTFS
NTFS лучше всего подходит для томов объемом около 400 МБ или более. Это связано с тем, что производительность не снижается в NTFS, как и в fat, с большими размерами томов.
Возможность восстановления, разработанная в NTFS, такова, что пользователю не нужно запускать служебную программу восстановления дисков в секции NTFS. Дополнительные преимущества NTFS см. в следующих статьях:
Windows NT Server "Основные понятия и руководство по планированию", глава 5, раздел "Выбор файловой системы"
Windows NT рабочей станции 4.0, глава 18 "Выбор файловой системы"
Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide," Chapter 3, section titled "Which File System to Use on Which Volumes" (Какая файловая система для использования в каких томах)
Недостатки NTFS
Не рекомендуется использовать NTFS на томе размером менее 400 МБ из-за объема пространства, задействованного в NTFS. Эта нагрузка на место в виде системных файлов NTFS, которые обычно используют не менее 4 МБ дискового пространства в секции объемом 100 МБ.
В настоящее время шифрование файлов, встроенное в NTFS, отсутствует. Таким образом, кто-то может загрузиться в MS-DOS или другой операционной системе и использовать низкоуровневую программу редактирования дисков для просмотра данных, хранящихся на томе NTFS.
Форматировать гибкий диск с помощью файловой системы NTFS невозможно. Windows NT форматирует все гибкие диски с файловой системой FAT, так как накладные расходы, связанные с NTFS, не помещаются на гибкий диск.
Дополнительные сведения о недостатках NTFS см. в следующих статьях:
Windows NT Server "Основные понятия и руководство по планированию", глава 5, раздел "Выбор файловой системы"
Windows NT рабочей станции 4.0, глава 18 "Выбор файловой системы"
Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide," Chapter 3, section titled "Which File System to Use on Which Volumes" (Какая файловая система для использования в каких томах)
Соглашения об именовании NTFS
Имена файлов и каталогов могут содержать до 255 символов, включая любые расширения. Имена сохраняют регистр, но не учитывают регистр. NTFS не делает различий между именами файлов в зависимости от регистра. Имена могут содержать любые символы, кроме следующих:
? " / \ < > * | :
В настоящее время в командной строке можно создавать только имена файлов размером до 253 символов.
Примечание.
Базовые аппаратные ограничения могут накладывать дополнительные ограничения на размер секций в любой файловой системе. В частности, размер загрузочного раздела может быть всего 7,8 ГБ, а в таблице секций есть ограничение в 2 терабайта.
Дополнительные сведения о поддерживаемых файловых системах для Windows NT см. в Windows NT Resource Kit.
Обратная связь
https://aka.ms/ContentUserFeedback.
Coming soon: Throughout 2024 we will be phasing out GitHub Issues as the feedback mechanism for content and replacing it with a new feedback system. For more information see:Отправить и просмотреть отзыв по