Visão geral dos sistemas de arquivo FAT, HPFS e NTFS


Sumário


Este artigo explica as diferenças entre o FAT, o HPFS e o NTFS no Windows NT e suas vantagens e desvantagens. Ele está dividido nas seguintes seções:


  • Visão geral do FAT
  • Visão geral do HPFS
  • Visão geral do NTFS
OBSERVAÇÃO: O HPFS apenas tem suporte nas versões do Windows NT 3.1, 3.5 e 3.51. O Windows NT 4.0 não dá suporte e não pode acessar partições HPFS. Além disso, o sistema de arquivos FAT32 tem suporte apenas no Windows 98/95 e Windows 2000.

Mais Informações


VISÃO GERAL DO FAT

O FAT é de longe o sistema de arquivos mais simples com suporte pelo Windows NT. O sistema de arquivos FAT é caracterizado pela tabela de alocação de arquivos (FAT), que é na verdade uma tabela que reside bem no topo do volume. Para proteger o volume, duas cópias FAT são mantidas em caso de uma delas ser danificada. Além disso, as tabelas FAT e o diretório raiz devem ser armazenados em um local fixo para que os arquivos de inicialização do sistema possam ser localizados corretamente.


Um disco formatado com FAT é alocado em clusters, cujo tamanho é determinado pelo tamanho do volume. Quando um arquivo é criado, uma entrada é criada no diretório, e o primeiro cluster contendo dados é estabelecido. Essa entrada na tabela FAT indica que este é o último cluster do arquivo ou aponta para o próximo cluster.


Atualizar a tabela FAT é muito importante, assim como demorado. Se a tabela FAT não é atualizada regularmente, pode levar a perda de dados. O processo é demorado porque os cabeçalhos de leitura do disco devem ser reposicionados para a faixa lógica zero da unidade cada vez que a tabela FAT for atualizada.


Não há organização para a estrutura de diretório FAT, e os arquivos vão para o primeiro local aberto na unidade. Além disso, o FAT dá suporte a atributos de arquivo somente leitura, ocultos, sistema e de arquivamento.

Convenção de nomeação do FAT

O FAT usa a convenção de nomeação de arquivo 8.3 tradicional, e todos os nomes de arquivo devem ser criados com um conjunto de caracteres ASCII. O nome de um arquivo ou diretório pode ter até oito caracteres de comprimento, um separador de ponto e uma extensão de até três caracteres. O nome deve começar com uma letra ou número e pode conter qualquer caractere, exceto o seguinte:


. " / \ [ ] : ; | = ,
Se qualquer um destes caracteres é usado, podem ocorrer resultados inesperados. O nome não pode conter espaços.


Os seguintes nomes são reservados:


CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL
Todos os caracteres serão convertidos para letra maiúscula.

Vantagens do FAT

Não é possível realizar um cancelamento de exclusão no Windows NT em qualquer um dos sistemas de arquivos com suporte. Utilitários de cancelamento de exclusão tentam acessar diretamente o hardware, o que não pode ser realizado no Windows NT. No entanto, se o arquivo estiver localizado em uma partição FAT e o sistema for reiniciado no MS-DOS, o arquivo poderá ter a exclusão cancelada. O sistema de arquivo FAT é melhor para unidades e/ou partições de aproximadamente 200 MB, pois ele começa com muito pouco sobrecarga. Para discutir mais as vantagens do FAT, consulte o seguinte:

  • Microsoft Windows NT Server "Conceitos e Guia de Planejamento" , Capítulo 5, seção "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Workstation 4.0, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Server 4.0 "Guia de Recursos", Capítulo 3, seção chamada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Desvantagens do FAT

De preferência, ao usar unidades ou partições de mais de 200 MB, o sistema de arquivos FAT não deve ser usado. À medida que o tamanho do volume aumenta, o desempenho do FAT diminui rapidamente. Não é possível definir permissões em arquivos que são partições FAT.


Partições FAT são limitadas em tamanho para um máximo de 4 GB no Windows NT e 2 GB no MS-DOS. Para obter mais informações sobre essa limitação, consulte o seguinte artigo na Base de Dados de Conhecimento Microsoft:

ID DO ARTIGO: 118335
TÍTULO: Tamanho máximo da partição em MS-DOS
Para saber mais sobre outras desvantagens do FAT, consulte o seguinte:

  • Microsoft Windows NT Server "Conceitos e Guia de Planejamento" , Capítulo 5, seção "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Workstation 4.0, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Server 4.0 "Guia de Recursos", Capítulo 3, seção chamada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

VISÃO GERAL DO HPFS

O sistema de arquivos HPFS foi introduzido pela primeira vez com o SO/2 1.2 para permitir um maior acesso a unidades de disco rígido maiores daquelas aparecendo no mercado. Além disso, era necessário que um novo sistema de arquivos estendesse o sistema de nomeação, organização e segurança para as demandas crescentes do mercado do servidor de rede. O HPFS mantém a organização de diretório do FAT, mas adiciona classificação automática do diretório baseado em nomes de arquivo. Os nomes de arquivo são estendidos para até 254 caracteres de byte duplo. O HPFS também permite que um arquivo seja composto de "dados" e atributos especiais para permitir uma maior flexibilidade em termos de suporte a outras convenções de nomeação e segurança. Além disso, a unidade de alocação é alterada de clusters para setores físicos (512 bytes), o que reduz o espaço em disco perdido.


No HPFS, as entradas de diretório mantêm mais informações do que o FAT. Assim como o arquivo de atributo, isso inclui informações sobre as datas e horas de modificação, criação e acesso. Em vez de apontarem para o primeiro cluster de arquivos, as entradas de diretório no HPFS apontam para o FNODE. O FNODE pode conter os dados do arquivo ou ponteiros que podem apontar para os dados de arquivo ou outras estruturas que apontarão eventualmente apontar para os dados de arquivos.


O HPFS tenta alocar o máximo possível de um arquivo em setores adjacentes. Isso é feito para aumentar a velocidade ao realizar um processamento sequencial de um arquivo.


O HPFS organiza uma unidade em uma série de bandas de 8 MB e, sempre que possível, um arquivo é contido dentro de uma destas bandas. Entre cada uma dessas bandas, estão 2K bitmaps de alocação, que mantêm um registro de quais setores dentro de uma banda foram ou não alocados. A banda aumenta o desempenho, pois o cabeçalho da unidade não precisa retornar para o topo lógico (geralmente o cilindro 0) do disco, mas sim para o bitmap de alocação de banda mais próximo para determinar onde um arquivo será armazenado.


Além disso, o HPFS inclui alguns objetos de dados especiais únicos:

Super Bloco

O Super Bloco está localizado em um setor lógico 16 e contém um ponteiro para o FNODE do diretório raiz. Um dos maiores perigos de se usar o HPFS é que, se o Super Bloco for perdido ou corrompido devido a um setor defeituoso, também serão perdidos ou corrompidos os conteúdos da partição, mesmo que o restante da unidade esteja íntegro. Seria possível recuperar os dados na unidade copiando tudo para outra unidade com um bom setor 16 e recompilando o Super Bloco. No entanto, esta é uma tarefa muito complexa.

Bloco de Reposição

O Bloco de Reposição está localizado no setor 17 e contém uma tabela de "hot fixes" e o Bloco de Diretório de Reposição. No HPFS, quando um setor defeituoso é detectado, a entrada "hot fixes" é usada para apontar logicamente para um setor íntegro existente no local do setor danificado. Essa técnica para lidar com erros de gravação é conhecida como hot fixing.


Hot fixing é uma técnica em que, se um erro ocorrer devido a um setor defeituoso, o sistema de arquivos moverá as informações para um setor diferente e marcará o setor original como defeituoso. Isso tudo é feito de forma transparente para qualquer aplicativo que esteja realizando a E/S do disco (isto é, o aplicativo nunca sabe que houve problemas com a unidade de disco rígido). Usar um sistema de arquivos com suporte para hot fixing eliminará mensagens de erro, como "Cancelar, Tentar Novamente ou Falhar?" do sistema FAT, que ocorre quando um setor defeituoso é encontrado.


Observação: A versão do HPFS incluída com o Windows NT não dá suporte para hot fixing.

Vantagens do HPFS

O HPFS é mais adequado para unidades na faixa de 200 a 400 MB. Para saber mais sobre as vantagens do HPFS, consulte os seguintes recursos:

  • Microsoft Windows NT Server "Conceitos e Guia de Planejamento" , Capítulo 5, seção "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Workstation 4.0, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Server 4.0 "Guia de Recursos", Capítulo 3, seção chamada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Desvantagens do HPFS

Por causa da sobrecarga envolvida no HPFS, ele não é uma escolha muito eficaz para um volume de aproximadamente 200 MB. Além disso, com volumes maiores do que 400 MB, pode haver uma certa degradação de desempenho. Você não pode definir a segurança do HPFS no Windows NT.


O HPFS é suportado apenas nas versões do Windows NT 3.1, 3.5 e 3.51. O Windows NT 4.0 não pode acessar partições HPFS.


Para obter mais informações sobre as desvantagens do HPFS, consulte o seguinte:


  • Microsoft Windows NT Server "Conceitos e Guia de Planejamento" , Capítulo 5, seção "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Workstation 4.0, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Server 4.0 "Guia de Recursos", Capítulo 3, seção chamada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

VISÃO GERAL DO NTFS

Do ponto de vista do usuário, o NTFS continua a organizar arquivos em diretórios que, como o HPFS, são classificados. No entanto, diferente do FAT ou do HPFS, não há objetos "especiais" no disco e não há dependências no hardware adjacente, como setores de 512 bytes. Além disso, não há localizações especiais no disco, como tabelas FAT ou Super Blocos HPFS.


As metas do NTFS são fornecer o seguinte:

  • Confiabilidade, que é especialmente desejável para sistemas de alta demanda e servidores de arquivos
  • Uma plataforma para maior funcionalidade
  • Requisitos de suporte POSIX
  • Remoção de limitações dos sistemas de arquivos FAT e HPFS

Confiabilidade

Para garantir a confiabilidade do NTFS, foram abordadas três áreas principais: capacidade de recuperação, remoção de falhas fatais de setor único e hot fixing.


O NTFS é um sistema de arquivos recuperável porque mantém um registro das transações no sistema de arquivos. Quando um CHKDSK é realizado no FAT ou HPFS, a consistência dos ponteiros dentro de uma tabela de diretório, alocação e arquivos está sendo verificada. No NTFS, um log de transações desses componentes é mantido para que o CHKDSK precise apenas reverter as transações para o último ponto de confirmação para poder recuperar a consistência no sistema de arquivos.


No FAT ou HPFS, se um setor que é o local de um dos objetos especiais do sistema de arquivos falhar, ocorrerá uma falha de um único setor. O NTFS evita isso de duas maneiras: primeiro, não usando objetos especiais no disco e rastreando e protegendo todos os objetos do disco. Segundo, no NTFS, são mantidas várias cópias (o número depende do tamanho do volume) da Tabela Mestra de Arquivos.


Semelhante a versões do OS/2 do HPFS, o NTFS oferece suporte para hot fixing.

Funcionalidade adicional

Um dos maiores objetivos de design do Windows NT em cada nível é fornecer uma plataforma que possa ser adicionada e construída, e o NTFS não é uma exceção. O NTFS oferece uma plataforma avançada e flexível para que outros sistemas de arquivos possam usá-la. Além disso, o NTFS inclui suporte total para o modelo de segurança do Windows NT e é compatível com vários fluxos de dados. Um arquivo de dados não é mais um único fluxo de dados. Por fim, no NTFS, um usuário pode adicionar seus próprios atributos a um arquivo.

Suporte para POSIX

O NTFS é o sistema de arquivos com suporte mais compatível com o POSIX.1 porque oferece atende aos seguintes requisitos do POSIX.1:


Nomeação com diferenciação de maiúsculas e minúsculas:


No POSIX, README.TXT, Readme.txt e readme.txt são arquivos diferentes.


Carimbo de data/hora adicional:


O carimbo de data/hora adicional fornece o horário no qual o arquivo foi acessado pela última vez.


Links físicos:


Um link físico é quando dois nomes de arquivos diferentes, que podem estar localizados em diretórios diferentes, apontam para os mesmos dados.

Remoção de limitações

Primeiro, o NTFS aumentou muito o tamanho dos arquivos e volumes. Portanto, agora eles podem ter até 2^64 bytes (16 exabytes ou 18.446.744.073.709.551.616 bytes). O NTFS também retornou para o conceito de clusters FAT para poder evitar os problemas do HPFS de um tamanho de setor fixo. Isso foi feito porque o Windows NT é um sistema operacional portátil, e uma tecnologia de disco diferente provavelmente será encontrada em algum ponto. Portanto, o limite de 512 bytes por setor foi considerado como tendo uma grande possibilidade de nem sempre ser adequado para alocação. Isso foi feito permitindo que o cluster fosse definido como múltiplos do tamanho de alocação natural do hardware. Por fim, no NTFS, todos os nomes de arquivo se baseiam em Unicode, e os nomes de arquivo 8.3 são mantidos junto com os nomes de arquivos longos.

Vantagens do NTFS

O NTFS é melhor para uso em volumes de cerca de 400 MB ou mais. Isso porque o desempenho não diminui no NTFS, como ocorre no FAT, com tamanhos de volume maiores.


A recuperabilidade projetada no NTFS é de que um usuário nunca precisará executar qualquer tipo de utilitário de reparo de disco em uma partição NTFS. Para saber mais sobre as vantagens do NTFS, consulte o seguinte:

  • Microsoft Windows NT Server "Conceitos e Guia de Planejamento" , Capítulo 5, seção "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Workstation 4.0, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Server 4.0 "Guia de Recursos", Capítulo 3, seção chamada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Desvantagens do NTFS

Não é recomendado usar o NTFS em um volume menor que aproximadamente 400 MB por causa da quantidade de espaço excedente envolvida no NTFS. Esse espaço excedente está na forma de arquivos do sistema NTFS que geralmente usam pelo menos 4 MB de espaço da unidade em uma partição de 100 MB.


Atualmente, não há criptografia de arquivos integrada ao NTFS. Portanto, alguém pode inicializar no MS-DOS ou em outro sistema operacional e usar um utilitário de edição de disco de baixo nível para exibir dados armazenados em um volume NTFS.


Não é possível formatar um disquete com o sistema de arquivos NTFS; o Windows NT formata todos os disquetes com o sistema de arquivos FAT, pois a sobrecarga envolvida no NTFS não caberá em um disquete.


Para saber mais sobre as desvantagens do NTFS, consulte o seguinte:

  • Microsoft Windows NT Server "Conceitos e Guia de Planejamento" , Capítulo 5, seção "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Workstation 4.0, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"
  • Kit de Recursos do Microsoft Windows NT Server 4.0 "Guia de Recursos", Capítulo 3, seção chamada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Convenções de nomeação NTFS

Os nomes de arquivos e diretórios podem ter até 255 caracteres, incluindo qualquer extensão. Os nomes preservam as letras maiúsculas e minúsculas, mas não fazem distinção entre elas. O NTFS não faz distinção de nomes de arquivos baseados na formatação de maiúsculas e minúsculas. Os nomes podem conter qualquer caractere, exceto os seguintes:


? " / \ < > * | :
Atualmente, na linha de comando, você pode criar apenas nomes de arquivos de até 253 caracteres.

OBSERVAÇÃO: As limitações de hardware subjacentes podem impor limitações de tamanho de partição adicional em qualquer sistema de arquivos. Particularmente, uma partição de inicialização pode ter apenas 7,8 GB de tamanho e há uma limitação de 2 terabyte na tabela de partição.


Para obter mais informações sobre os sistemas de arquivos suportados do Windows NT, consulte o Kit de Recursos do Windows NT.