Espaço Livre Necessário para Converter FAT em NTFS

A conversão de uma partição de disco de um sistema de arquivos 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 o utilitário Convert.exe utiliza para converter a FAT em NTFS e o espaço necessário para a conversão.

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

Os metadados do sistema de arquivos FAT consistem num setor de inicialização, numa ou mais tabelas de alocação de arquivos (FAT, File Allocation Tables), numa estrutura de diretórios raiz de tamanho fixo e numa quantidade de espaço variável para cada subdiretório relacionado com o número de arquivos existentes no subdiretório.

Outro tipo de capacidades adicionais associado à FAT e ao NTFS está relacionado com o fato de os dois sistemas de arquivos alocarem espaço em disco em clusters de tamanho fixo. O tamanho exato destas unidades de alocação ou clusters é determinada no momento da formatação, sendo que as configurações dependem do tamanho do volume. O tamanho de cluster predefinido para o NTFS é menor do que o da FAT em volumes com tamanhos semelhantes.

Uma vez que o espaço para os dados dos arquivos só pode ser alocado em quantidades de clusters inteiros, até mesmo um arquivo com um byte acabará utilizando 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 arquivo. 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 possível armazenar a mesma quantidade ou até mesmo mais dados num volume NTFS do que num volume FAT, mesmo sem utilizar a compressão de arquivos NTFS.

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

Segue-se uma visão sobre o 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 setores necessários por estarem ilegíveis, o processo de conversão falhará e o volume FAT permanecerá no mesmo estado em que se encontrava antes da tentativa de conversão.
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 arquivos existentes no volume.
3. Criar as listas de diretórios e da tabela de arquivos principal do NTFS no espaço livre da FAT. O espaço necessário para este passo é variável e depende do número total de arquivos existentes no volume FAT.
4. Marcar como livres, no mapa de bits de NTFS, os clusters de NTFS que estão sendo 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. Gravar o setor de inicialização de NTFS. Esta é a ação 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 do disco ficar danificado.

NOTA: Quase todas as ações de escrita são efetuadas no espaço livre da FAT, portanto se acontecer uma falha, a FAT permanecerá intacta.

As únicas vezes em que a gravação é efetuada em espaço que não está livre, por exemplo, quando 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 gravar o setor de inicialização. Se ocorrer uma falha durante este passo, e o volume a converter for a partição de sistema (a partição principal ativa utilizada para iniciar o sistema), existe a possibilidade do sistema poder ser deixado num estado que impossibilita a inicialização. Na eventualidade improvável de isto ocorrer, deverá ainda ser possível iniciar o sistema utilizando uma disquete de inicialização.

Convert.exe executa um cálculo baseado no número de arquivos 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 padronização de hardware (unidades de disco rígido com 512 bytes por setor) a equação é a seguinte:

1. Comece anotando o 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 arquivos e diretórios 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 executado o OS/2 e tivessem sendo utilizados atributos expandidos.

O cálculo acima indicado reflete fielmente o cálculo executado pelo Convert.exe. O resultado exato obtido num sistema específico pode ser ligeiramente diferente.

NOTA: Trata-se do espaço livre requerido pelo Convert.exe antes de tentar efetuar uma conversão. O cálculo inclui uma concessão para a possibilidade de poderem ser encontrados setores danificados no espaço livre da FAT. Contudo, nos casos em que um volume tenha espaço livre suficiente para iniciar a conversão, e haja uma fração 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.