Саме файлові системи визначають спосіб зберігання інформації у вигляді звичних нам файлів, а також наскільки швидко здійснюватиметься доступ до даних та з якими обмеженнями зіткнуться користувачі.
Існує більше 30 файлових систем (ФС), більшість яких має специфічне застосування. Наприклад, ФС під назвою XFS створена виключно для операційної системи IRIX, а DTFS – це файлова система, що спеціалізується на стиску даних.
Якщо говорити щодо звичайних користувачів ПК на Windows, MacOS та Linux, то для них список можна скоротити до кількох найпоширеніших.
- FAT32.
- exFAT.
- NTFS.
FAT32
Файлова система розроблена компанією Microsoft на заміну FAT16. Структурно вся область диска FAT32 ділиться на кластери розміром від 512 байт до 32 Кбайт. Уявіть собі зошит у клітинку. Кожна клітинка – це кластер, в який може бути записаний файл або його частина. Таким чином, великі файли складаються з ланцюжка кластерів, які зовсім не обов’язково розташовуватимуться один за одним.
Не занурюватимемося в технічні нетрі і розповімо про те, що найбільше цікавить звичайних користувачів — плюси та мінуси FAT32.
Головне і поки що незаперечна перевага цієї файлової системи – її універсальність. FAT32 працює практично з усіма операційними системами Windows, а також без проблем розпізнається linux, MacOS, операційними системами ігрових приставок і навіть Android (якщо смартфон підтримує OTG).
Саме тому флеш-накопичувачі найчастіше форматують у FAT32, щоб не мати проблем із сумісністю на різних пристроях. Із заводу понад 90% усіх флешок поставляється із цією ФС. Паралельно до плюсів відноситься висока швидкість роботи з малими та середніми файлами (десятки/сотні мегабайт) та невибагливість до обсягу ОЗУ.
Однак поважний вік FAT32 (більше 24 років, що, за мірками IT-індустрії, просто величезний термін) накладає ряд неприємних обмежень.
Незважаючи на те, що розмір тома з технічної точки зору може сягати 8 ТіБ (тебібайт), що становить близько 8,7 ТБ, за фактом в операційних системах Windows через вбудоване обмеження ви не зможете створити більше 32 ГБ. Відповідно, розмітити великі жорсткі диски, принаймні у Windows, FAT32 не вийде. Виникнуть проблеми з флешками на 64 ГБ.
Інше, більш істотне обмеження – розмір одного файлу не може перевищувати 4 ГБ. Враховуючи, що бекапи, фільми у високій роздільній здатності та архіви з різною інформацією важать більше цієї межі, обмеження завдає маси незручностей.
exFAT
Одна з останніх «новинок», створена в 2008 році як розширена версія FAT32 (extended FAT). Майкрософт вирішила взяти краще і позбутися найнеприємніших недоліків.
exFAT орієнтована суто на переносні накопичувачі – флешки, SD-карти та жорсткі диски, що знімаються. Розмір кластера був збільшений до 32 мегабайт, завдяки чому розмір файлу тепер досягає цілих 16 ексабайт (1 ексабайт = 1048576 ТБ). Заділ на майбутнє у exFAT досить великий.
Паралельно розробники позбулися обмеження розміру тома, запровадили підтримку прав доступу та мінімізували кількість перезаписів, що особливо актуально для flash-пам’яті, комірки пам’яті якої мають обмежену кількість циклів запису, після чого виходять з ладу.
Відчутний мінус лише один – незначна втрата сумісності. exFAT підтримує Windows XP SP2 та новіші ОС. Відповідно, Windows 2000, NT і все, що старше, залишається “за бортом”. Ускладнення структури також призвело до великих витрат обчислювальної потужності комп’ютера. Однак на тлі сучасних процесорів з їх потенціалом цим недоліком можна знехтувати.
NTFS
New Technology File System розробили ще в 1993 році, проте, як і FAT32, використовують досі. Подібність з FAT проявляється і в тому, що простір ділиться на кластери заданого розміру. Проте високу гнучкість NTFS забезпечує структура.
Перші 12% диска виділяються під MFT-зону – спеціальний службовий простір, де зберігається різна інформація для роботи всієї ФС. Ця зона ніколи не фрагментується. На відміну від FAT, використовується бінарна структура.
Бінарне дерево має у своєму розпорядженні імена файлів таким чином, щоб пошук виконувався швидшим способом — шляхом отримання двозначних відповідей на питання про положення файлу. Відповідно, пошуковику не доводиться переглядати весь ланцюжок файлів у каталозі.
NTFS має безліч переваг. Максимальний розмір тома на практиці – 256 ТБ. Розміру файлу також вистачить із запасом – близько 16 ТБ. Крім цього, за рахунок функції журналування NTFS – стійка до відмови. Простіше кажучи, ФС або виконує дію до кінця, або відкочує все до стану, коли дія ще не була вчинена. Проміжних «помилкових» станів практично немає. Є вбудований стиск, засоби розмежування прав об’єктів та шифрування даних.
До головного мінусу NTFS відноситься низька сумісність – не підтримується все, що нижче за Windows NT. Це не так сумно, але на MacOS і Linux записувати файли на диски з NTFS не вийде – тільки читання. Ігрові консолі Playstation та Xbox 360 також з цією файловою системою не працюють.
Наприклад, у PS4 можна відформатувати зовнішній жорсткий диск, але тільки у форматі самої приставки для забезпечення сумісності.
Таким чином, завдяки своєму функціоналу та підтримці великих обсягів простору NTFS – це чудовий варіант для накопичувачів HDD та SSD. Незважаючи на це, ви можете створити на NTFS і флешку, але швидкість її роботи в порівнянні з FAT буде нижче.
Екзотичні файлові системи
Спеціально під Linux розроблено лінійку файлових систем ext1-ext4. Найпоширенішою можна вважати ext3 – максимальний розмір файлу 2 Тіб (близько 2 ТБ), а обмеження на розмір ФС – 32 Тіб (близько 35 ТБ). Передбачено ведення журналу, завдяки якому можна відновлювати систему у разі деяких збоїв. Читати ext можна і на Windows, але лише з використанням спеціального софту (Ext2Explore та аналоги).
Файлова система ext4 є модифікацією третьої версії. До основних нововведень відноситься збільшення максимального обсягу розділу до 1 ексбібайта та файлу до 16 тебібайт (17,6 ТБ). У багатьох дистрибутивах ext4 використовується за умовчанням, наприклад, Ubuntu, Debian, Fedora, Mandriva Linux, Red Hat Enterprise.
У гаджетах Apple використовується фірмова ФС під назвою APFS, яка також застосовується на iOS. Вона оптимізована для роботи з накопичувачами твердотільних, а максимальний розмір файлу становить близько 8 ексабайт. Інша інформація щодо файлової системи є комерційною таємницею розробників. Подружити APFS із Windows можна лише за допомогою спеціального софту.
