Espaço livre necessário para converter FAT em NTFS

A conversão de uma partição de disco de um sistema de ficheiros FAT para NTFS requer uma certa quantidade de espaço livre em disco disponível para criar as estruturas de disco NTFS. Este artigo fornece uma descrição do processo que Convert.exe utiliza para converter a FAT em NTFS e aborda o espaço necessário para a conversão.

A FAT e o NTFS utilizam estruturas de disco muito diferentes para representar a atribuição de espaço para ficheiros. Estas estruturas são muitas vezes referidas como metadados ou capacidades adicionais do sistema de ficheiros.

Os metadados do sistema de ficheiros FAT consistem num sector de arranque, numa ou mais tabelas de atribuição de ficheiros (FAT, File Allocation Tables), numa estrutura de directórios raiz de tamanho fixo e numa quantidade de espaço variável para cada subdirectório relacionado com o número de ficheiros existentes no subdirectório.

Outro tipo de capacidades adicionais associado à FAT e ao NTFS está relacionado com o facto de os dois sistemas de ficheiros atribuírem espaço em disco em clusters de tamanho fixo. O tamanho exacto destas unidades de atribuição ou clusters é determinada no momento da formatação, estando as predefinições dependentes do tamanho do volume. O tamanho de cluster predefinido para o NTFS é mais pequeno do que a predefinição da FAT em volumes com tamanhos semelhantes.

Uma vez que o espaço para os dados dos ficheiros só pode ser atribuído em quantidades de clusters inteiros, até mesmo um ficheiro com um byte acabará por utilizar espaço em disco equivalente ao de um cluster num volume FAT. O caso do NTFS é semelhante, mas ligeiramente mais complicado e não será tratado em detalhe neste artigo.

Tal como a FAT, o NTFS tem um determinado número de capacidades adicionais de tamanho fixo e um determinado número de capacidades adicionais por ficheiro. Para suportar as funcionalidades de NTFS avançadas, como, por exemplo, capacidade de recuperação, segurança, suporte para volumes de grandes dimensões, entre outros, o número de capacidades adicionais dos metadados de NTFS é um pouco superior ao número de capacidades adicionais dos metadados de FAT. Por outro lado, uma vez que o número de capacidades adicionais dos clusters de NTFS é inferior ao da FAT, é muitas vezes possível guardar tantos ou mesmo mais dados num volume NTFS do que num volume FAT, mesmo sem utilizar a compressão de ficheiros NTFS.

Para se proteger da possível ocorrência de danos causada por uma falha durante a conversão, Convert.exe deverá criar os metadados de NTFS utilizando apenas o espaço considerado livre pelo sistema de ficheiros FAT. Deste modo, se a conversão não for concluída, a representação da FAT dos ficheiros do utilizador continuará válida. Esta estratégia é dificultada pelo facto de um sector de dados de NTFS dever ocupar uma localização específica no disco, devendo um número muito limitado de outras estruturas ocupar sectores contíguos.

Segue-se o esquema geral do processo de conversão:

1. Criar espaços (isto é, recolocar clusters de FAT) para a estrutura de NTFS de localização fixa e outros dados contíguos (se necessário) e guardar a nova FAT. Se não for possível disponibilizar os sectores necessários por estarem ilegíveis, por exemplo, o processo de conversão falhará e o volume FAT permanecerá no mesmo estado em que encontrava antes da tentativa de conversão ter sido efectuada.
2. Criar estruturas de dados elementares de NTFS no espaço livre da FAT. São tabelas de tamanho fixo e estruturas comuns a qualquer volume NTFS. O tamanho destas tabelas poderá variar dependendo do tamanho do volume, mas não depende do número de ficheiros existentes no volume.
3. Criar as listas de directórios e da tabela de ficheiros principal de NTFS no espaço livre da FAT. O espaço necessário para este passo é variável e depende do número total de ficheiros existentes no volume FAT.
4. Marcar como livres, no mapa de bits de NTFS, os clusters de NTFS que estão a ser utilizados por estruturas específicas da FAT. Concluída a conversão, as capacidades adicionais de metadados da FAT podem ser recuperadas como espaço livre para NTFS.
5. Escrever o sector de arranque de NTFS. Esta é a acção final que faz com que o volume seja reconhecido como NTFS em vez de FAT. Se a conversão falhar em qualquer passo anterior a este, o volume ainda será um volume FAT válido e será reconhecido como tal.

Uma vez que pode ocorrer uma falha em qualquer altura, o processo acima descrito minimiza as possibilidades de o disco ficar danificado.

NOTA: Quase todas as acções de escrita são efectuadas no espaço livre da FAT, pelo que uma falha manterá intacta a FAT.

As únicas vezes em que a escrita é efectuada em espaço que não está livre, por exemplo, as vezes em que uma falha pode causar problemas, são:

• No fim do passo 1, quando CONVERT substitui a FAT. O algoritmo para a recolocação de clusters garante que, se ocorrer uma falha durante este passo, CHKDSK terá capacidade para corrigir o disco sem perda de dados.
• No passo 5, ao escrever o sector de arranque. Se ocorrer uma falha durante este passo, e o volume a converter for a partição de sistema (a partição principal activa utilizada para iniciar o sistema), existe a possibilidade de o sistema poder ser deixado num estado que impossibilita o arranque. Na eventualidade improvável de isto ocorrer, deverá ainda ser possível iniciar o sistema utilizando uma disquete de arranque.

Convert.exe executa um cálculo baseado no número de ficheiros pré-existentes no volume FAT e no tamanho do volume para determinar o espaço que é necessário antes de iniciar o processo de conversão. Para hardware padrão (unidades de disco rígido com 512 bytes por sector) a equação é a seguinte:

1. Comece por tomar nota do tamanho do volume, em bytes, dividindo por 100. Se este valor for inferior a 1.048.576, utilize 1.048.576. Se for superior a 4.194.304, utilize 4.194.304.
2. Adicione o tamanho do volume em bytes dividido por 803 ao valor anterior.
3. Adicione o número de ficheiros e directórios existentes no volume multiplicado por 1280 ao valor anterior.
4. Adicione 196.096 ao valor anterior.

Além do valor anterior, se existirem informações sobre atributos expandidos no volume FAT, Convert.exe levará em conta o espaço adicional necessário. Normalmente, as informações sobre atributos expandidos não estão presentes e só seriam levadas em consideração caso o sistema tivesse estado a executar o OS/2 e tivessem estado a ser utilizados atributos expandidos.

O cálculo acima indicado reflecte fielmente o cálculo executado por Convert.exe. O resultado exacto obtido num sistema específico pode ser ligeiramente diferente.

NOTA: Trata-se do espaço livre requerido pelo Convert.exe antes de tentar efectuar uma conversão. O cálculo inclui uma concessão para a possibilidade de poderem ser encontrados sectores danificados no espaço livre da FAT. Contudo, nos casos em que um volume tenha espaço livre suficiente para iniciar a conversão, e haja uma fracção significativa de espaço na unidade não utilizável, o processo de conversão poderá falhar. Como é indicado acima, este problema não deverá resultar em danos no disco. O volume deve ser automaticamente reconhecido como FAT.