Что такое файловая система логического диска

Файловая система — что это такое и их виды

Файловая система является важной частью любого накопителя информации. Она позволяет организовывать файловое пространство и работать с ней операционной системе.

Все это нужно, чтобы мы могли быстро получать доступ к своим файлам, записывать новые, и вообще взаимодействовать со своим накопителем информации.

Прошлый материал был посвящен сочетанию клавиш WIN + R. Сегодня мы разберем понятие/определение файловой системы, рассмотрим, какие они бывают и чем отличаются друг от друга.

Что такое файловая система

Файловая система (File System, ФС) — определяет и контролирует, как будут храниться и именоваться данные на носителе/накопителе информации: флешке, жестком или ssd диске и других. От нее зависит способ хранения данных на накопителе, сам формат данных и то, как они будут записываться/читаться в дальнейшем.

Также ее можно назвать программным интерфейсом, который позволяет структурировать данные на накопителе, чтобы программное обеспечение могло быстро получить к ним доступ.

Файловая система делает организованную структуру на накопителе информации. Все записанные данные на нем хранятся в своих определенных местах, под определенными именами и с присвоенными атрибутами. Если бы ФС не было, то файлы хранились бы на носителе просто в одном большом массиве данных и определить, где начало какого файла и его конец, было бы невозможно. Система бы просто не знала, как вытащить необходимый файл.

Что определяет файловая система:

Как это работает

Файловая система, созданная на носителе информации, позволяет получать к ней доступ программному обеспечению — читать и записывать данные на накопитель, т.е. вообще работать с ним.

Операционная система видит накопитель информации, как один большой набор кластеров, в которых хранятся данные. Размер этих кластеров определяет файловая система. При записи файлов она разбивает их на части по размеру кластера, структурирует и записывает каждый в свой кластер по определенному порядку.

Когда программное обеспечение хочет получить доступ к какому-либо файлу, хранящемуся на носителе, оно запрашивает у ФС его по имени, размеру и атрибутам. Когда же происходит запись то, наоборот, отправляет в ФС все эти данные, а она уже сама осуществляет запись в соответствии со своими правилами.

Прочитает ли ваше устройство флешку или SD карту с определенной файловой системой, определяет то, какая операционная система установлена на этом устройстве. С компьютерами все просто, здесь читается практически любая ФС на носителях, и более того — мы сами можем определять ее при форматировании. Windows, Linux, Mac OS, Android и IOS — универсальные ОС, которые поддерживают сразу несколько разных видов файловых систем.

А вот в случае с оборудованием типа: магнитол, телевизоров, DVD плееров с USB входом и другим аналогичным — прочитает ли оно флешку, к примеру, в формате NTFS, будет зависеть уже от производителя этого оборудования. Поэтому, перед тем, как покупать такую аппаратуру, или записывать файлы для нее на накопитель, посмотрите какую ФС она вообще поддерживает.

Интересно! Термин файловая система раньше использовался для описания метода хранения бумажных документов/файлов. Только в 1 961 году его начали применять для использования к компьютерам, причем своего значения он не потерял.

Есть определенные файловые системы, которые используются повсеместно, это: FAT32, NTFS и exFAT. Это универсальные ФС, которые видят все ОС: Windows, Linux, Mac OS, IOS, Android и другие. А также их читают практически все фотоаппараты, видеокамеры, телевизоры и другое оборудование. Есть и ФС, которые были специально разработаны для работы в определенных приложениях, к примеру, ISO 9660 разработана специально для оптических дисков.

Интересно! ФС могут быть напрямую не связанными с накопителем информации. Есть и виртуальные, и сетевые ФС, они определяют способ доступа к данным, хранящимся на удаленной машине.

FAT (таблица размещения файлов) — это простая ФС с классической архитектурой. Была разработана еще в 1 976 годах Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом для MS-DOS и Windows. До сих пор применяется для некоторых флеш накопителей. Используется исключительно для небольших флеш накопителей, дисков и простых структур папок.

Представляет собой групповой метод организации информации. Чтобы размещать файлы выделена отдельная логическая область в начале тома.

Существует четыре версии этой ФС, самые известные и распространенные на данный момент — FAT32 и exFAT (FAT64). Цифра в конце названия означает количество бит, которые отведены для хранения кластера.

FAT32

FAT32 — это разновидность файловой системы FAT. На данный момент является предпоследней версией этой ОС, прямом перед exFAT. Имеет расширенный размер тома, т.е. использует 32-разрядную адресацию кластеров.

Появилась вместе с Windows 95. Поддерживается практически всеми ОС. Но, практически уже не используется, так как, имеет ограничение на размер файла в 4Гб и полный размер накопителя может быть только менее 8 терабайт.

Представляет собой пространство, разделенное на три части: одна область для служебных структур, форма указателей в виде таблиц и зона для хранения самих файлов.

NTFS — это файловая система, являющаяся стандартом для Windows и других ОС. Поддерживается практическими всеми устройствами и не имеет лимита на размер файлов в 4 Гб.

Была разработана на смену FAT, обладает более высокой производительностью, защитой, механизмом хранения информации. Данные располагаются в главной таблице — MFT. Файлы можно именовать на любом языке в стандарте юникода UTF.

Интересно! Именно данную ФС на данный момент используют практически во всех накопителях информации, для: компьютеров и ноутбуков, телефонов, телевизоров и других устройств.

exFAT

exFAT — это улучшенная система FAT32, избавленная от ее недостатков. Была создана специально для SSD дисков, здесь используется куда меньшее количество перезаписей секторов, что увеличивает срок службы таких дисков. Ограничения на размер данных нет и увеличен размер кластера.

Из минусов — не все ОС и устройства видят ее на данный момент, те же Windows Vista без Service Pack и более ранние просто не могут с ней работать. Это же относится и к некоторым моделям устройств: телевизоров, планшетов, магнитол и других.

В заключение

Это была основная информация, которую нужно знать по этой теме. Каждый раз, перед тем, как форматировать свой диск, вберите правильную ФС для него и все будет работать исправно.

Источник

Типы файловых систем — в чем разница между FAT32, NTFS и exFAT

Говоря об операционной системе Windows, мы точно знаем, что она устанавливается только на логический раздел формата NTFS. Съемные накопители и другие устройства хранения, основанные на USB-интерфейсе, используют тип FAT32.

Одним из форматов, которые можно использовать для форматирования Flash-накопителей, является exFAT — преемник старой файловой системы FAT32.

Таким образом, мы имеем три основных формата хранения данных, повсеместно используемых как для Windows, так и для разного рода носителей информации.

Содержание статьи:

Что такое файловая система

Файловая система представляет из себя набор правил, определяющих то, как хранятся и извлекаются документы, хранящиеся на устройстве. Это может быть жесткий диск, Flash-накопитель или SD-карта.

Для большего понимания, приведем как пример офис обычной компании. Фрагменты установленных документов хранятся в определенном месте, допустим, в ящике стола. И при необходимости открыть их, файловая система обращается к файлам в попытке считать информацию.

Предположим на секунду, что такая система вышла из строя и сразу же получим огромное количество неопознанных данных, изучить которые не будет никакой возможности.

На самом деле существует большое количество файловых систем, например Flash File System, Tape File System и Disk File System, однако мы остановимся только на основных — FAT32, NTFS и exFAT.

Что такое FAT32

Файловая система FAT32 является самой старой и опытной в истории компьютерных технологий. Ее путь начался с оригинальной 8-битной системы FAT в 1977 году, которая функционировала внутри автономного диска Microsoft Standalone Disk Basic-80. Он был запущен специально для Intel 8080 NCR 7200 в 1977/1978 году, работая терминалом ввода данных с 8-дюймовыми гибкими дисками.

После обсуждений о введении системы с учредителем Microsoft Биллом Гейтсом, код был написан первым наемным сотрудником компании Марком Макдональдом.

Основной задачей файловой системы FAT была работа с данными в операционной системе Microsoft 8080/Z80 на базе платформы MDOS/MIDAS, написанной Марком Макдональдом.

В дальнейшем FAT претерпела некоторые изменения, постепенно переходя от своего первоначального вида к FAT12, FAT16 и, наконец, FAT32, название которой теперь тесно ассоциируется с внешними накопителями.

Основным отличием FAT32 от ее предшественников является преодоление ограниченного объема доступной для хранения информации. 32-разрядная система была выпущена в августе 1995 года вместе с релизом Windows 95 и в своем обновленном варианте позволила увеличить верхние пределы размера файлов и хранилища данных до 4 Гб и 16 Тб.

Таким образом, FAT32 не предназначена для хранения больших объемов данных и установки тяжелых приложений. Именно по этой причине на жестких дисках используется файловая система NTFS, которая позволяет пользователям перестать думать о загружаемых объемах информации.

Резюмируя, система FAT32 идеально подойдет для хранения данных, объем которых не превышает 4 Гб, на любых съемных носителях. Ее популярность не ограничивается только компьютерной сферой. Она используется в игровых консолях, телевизорах с высокой четкостью изображения, DVD-проигрывателях, Blu-Ray плеерах и любых других устройствах с USB-портом. FAT32 поддерживают все версии Windows, Linux и MacOS.

Что такое NTFS

В 1993 году компания Microsoft представила новую файловую систему NTFS (New Technology File System) параллельно с появление операционной системы Windows NT 3.1.

Главной особенностью системы NTFS является отсутствие каких-либо ограничений на размеры загружаемых файлов. Даже в случае попытки превзойти этот лимит, мы бы потерпели неудачу — настолько он велик.

Разработка началась в середине 1980-х годов в период сотрудничества Microsoft и IBM, целью которого было создание новой операционной системы, превосходящей предыдущие по графической производительности.

Тем не менее, союз двух компаний не был долог и, не завершив общий проект, они приняли решение прекратить сотрудничество. Впоследствии Microsoft и IBM сконцентрировались на производстве собственных файловых систем.

Для компьютерных технологий 1989 год ознаменовался созданием HPFS от IBM, которая использовалась для операционной системы OS/2. Несколькими годами позже, в 1993, компания Microsoft запустила NTFS v1.0, которая стала официальной файловой системой для Windows NT 3.1.

Теоретический размер файла NTFS — 16 Эб — 1 Кб, что составляет 18 446 744 073 709 550 502 байта. В команду разработчиков входили Том Миллер, Гарри Кимуру, Брайан Эндрю, Девид Гебель.

Следующей версией файловой системы стала NTFS v3.1, запущенная специально для Microsoft Windows XP. В дальнейшем она не претерпевала особых изменений, хотя в нее и было внесено множество различных дополнений. Например, появилась возможность сжатия логических разделов, восстановление и символические ссылки NTFS. Кроме того начальная емкость файловой системы составляла всего 256 Мб из колоссальных 16 Эб — 1 Кб в новых версиях, запущенных с выходом Windows 8.

Говоря о полезных функциях, внедренных в NTFS v3.1, можно отметить расширение поддерживаемых форматов файлов, квоты использования диска, шифрование файлов и создание точек повторной обработки. Примечательным является тот факт, что новые версии NTFS полностью совместимы с предыдущими.

Файловая система NTFS имеет важную особенность, когда дело доходит до ее восстановления, вследствие каких-либо повреждений. Она содержит в себе определенную структуру данных, которая отслеживает любые изменения в системе и с помощью которой всегда можно вернуть работоспособность NTFS.

Данная файловая система поддерживается всеми версиями Windows, начиная с Windows XP. К сожалению, MacOS не разделяет стремление к совместимости, продвигаемое Microsoft. Apple оставили для пользователей возможность чтения данных с дисков NTFS, однако записывать на них не получится. Поддержка данной файловой системы от Linux ограничивается лишь несколькими ее версиями.

Что такое exFAT

ExFAT (Extended FAT) — новая, расширенная файловая система от Microsoft, которая с успехом заменяет своего предшественника на поле, когда дело доходит до больших объемов информации.

Как вы наверняка знаете, большинство современных цифровых фотокамер используют систему exFAT, поскольку она существенно легче NTFS, но, в то же время, позволяет сохранять файлы размером более 4 Гб, в отличие от FAT32.

Таким образом, копируя на Flash-накопитель с файловой системой exFAT документ размером 6 Гб, вы не столкнетесь с негативными последствиями, которые можно наблюдать, используя предшествующую версию системы.

Формат exFAT набирает все большую популярность и используется преимущественно с высокоемкими картами памяти SDXC. Основной причиной тому является небольшой размер файловой системы и, как ранее описывалось, возможность сохранять документы объемом более 4 Гб.

Интересным будет факт, что Microsoft хранит патент США 8321439, позволяющий быстро найти файл при помощи хэша имени. Благодаря данной функции, любой документ можно найти в разы быстрее.

Стоит отметить, что для файловой системы exFAT не было выпущено всех доступных дополнений в общий доступ. Для их приобретения поставщики обязаны приобрести ограниченную лицензию от Microsoft.

Данное действие было предпринято для того, чтобы поставщики не пытались монетизировать продукт Microsoft, отмечая себя частью компании, поскольку они имели бы в наличии исходный код файловой системы.

Поскольку Microsoft неизменны в своем упрямстве, многие пользователи занялись созданием собственными модификациями exFAT, одной из которых стала exfat-fuse. Она обеспечивает операции чтения и записи для дистрибутивов Linux, включая FreeBSD.

Созданная в 2006 году файловая система exFAT, имеющая общий предел объема информации, что и NTFS, является более легкой, поскольку не содержит в себе всевозможных дополнений, как вторая.

ExFAT поддерживает функции чтения, записи и совместима с операционными системами Mac, Android и Windows. Для Linux понадобится вспомогательное программное обеспечение.

Сравнение файловых систем

FAT32:

exFAT:

В случае необходимости восстановить логический раздел с неизвестной, поврежденной или удаленной файловой системой — вам помогут инструменты Starus Recovery.

Инструмент Starus Partition Recovery, или его аналоги, Starus FAT Recovery, Starus NTFS Recovery, предназначены для работы с определенными файловыми системами — FAT и NTFS. Основной софт способен взаимодействовать с обоими. Cкачать и опробовать программы для восстановления файловых систем FAT32 и NTFS можно совершенно бесплатно!

Похожие статьи про восстановление данных:

Исправление файловой системы RAW на SD-карте

Иногда файловая система наших накопителей по определенным причинам может быть повреждена и становитс.

Что делать когда Форматирование не исправляет файловую систему RAW

Обычно, форматирование — одно из основных рабочих решений восстановления любого диска с файлов.

Файловые системы FAT и NTFS: различия и инструменты для восстановления данных

Операционная система Windows поддерживает два типа файловых систем: FAT и NTFS. FAT значительно стар.

Источник

MBR или GPT? Что такое структуры накопителей и чем отличаются

Содержание

Содержание

Компьютер, жесткий диск, операционная система — для современного человека, это обыденные вещи. Но все самое интересное, заставляющее компьютер работать так, как мы
к тому привыкли, остается «за кадром». Сегодня поговорим об одной из вещей, которая позволяет существовать разделам на нашем накопителе — способе описания разделов, она же таблица разделов.

Таблица разделов — это структура, где содержится информация обо всех разделах на диске: как он называется (Label), откуда начинается, где заканчивается, какой объем имеет и т.д. Рассмотрим два различных варианта таких таблиц, а именно MBR и GPT.

MBR (Master Boot Record — главная загрузочная запись) непосредственным образом участвует в загрузке операционной системы. Но, кроме этого, она хранит и информацию, позволяющую описать разделы на компьютере. Чтобы объяснить, почему это работает так, а не иначе, и имеет определенные особенности/ограничения, придется немного углубиться в структуру MBR.

Если сигнатура не равна 55AAh, значит, MBR поврежден. В MBR процесс загрузки тесно связан с разделами диска, так как хранятся они «вместе».

Пусть процесс загрузки и не относится к теме материала, упрощенно и кратко расскажем
о нем. После выполнения определенных операций, BIOS читает первый сектор накопителя,
в котором и находится наша главная загрузочная запись. Выполняется код загрузчика, который просматривает таблицу разделов, и передает управление загрузчику операционной системы, который уже ее и загружает.

Вернемся к нашей таблице разделов. На нее выделено 64 байта, разделенных на 4 записи, по 16 байт.

Одна запись — это один раздел, из чего происходит первое ограничение MBR — максимальное число разделов на диске не может быть больше четырех. Но это утверждение правда лишь наполовину: нельзя создать больше четырех основных разделов. Но об этом чуть позже, сейчас же посмотрим на структуру самой 16-ти битной записи.

Самый первый бит в записи обозначает признак активности раздела — т.е. признак того, что операционную систему следует загружать именно из этого раздела — и может иметь значения 80h (раздел активен) и 00h (раздел не активен). Установленная операционная система должна находиться именно на активном разделе. Данное правило справедливо для стандартного загрузчика ОС семейства Windows — NTLDR, а вот для UNIX-систем это нужно не всегда.

А теперь переместимся в конец записи — к последним четырем байтам. Именно они в ответе за самое известное ограничение, связанное с использованием MBR — максимальный размер раздела.

На описание количества секторов в разделе отводится 4 байта, следовательно количество секторов ограничено величиной 232, где степень — это количество бит описания (4 байта = 32 бита). Поскольку размер сектора равен 512 бит, то максимальный размер раздела, который можно описать в таблице разделов MBR, составляет 232 x 512 = 2 ТБ. Те самые «два терабайта», набившие оскомину. Это техническое ограничение не обойти.

Расширенный раздел

Но давайте вернемся к тому, что максимальное количество разделов в таблице разделов ограничено четырьмя. Чтобы это обойти, был придумал особый тип раздела — расширенный (Extended Partition). Внимательный читатель заметил, что из 16 байт описания раздела один отведен именно под указание его типа. Для расширенного раздела там прописывается 0Fh (для современный Windows систем).

Расширенный раздел сильно отличается от остальных типов разделов. Он описывает не раздел, а некое пространство, где находятся логические диски. Наглядно это можно изобразить примерно так.

На рисунке видно, что на логическом диске находится один основной и один расширенный раздел. «Внутри» расширенного раздела создано шесть логических дисков (хотя в силу определенных причин во многих случаях будет использоваться термин «логический раздел»). Для созданных таким образом разделов есть некоторые ограничения, по сравнению
с основными. Например, они не могут быть активными.

GPT (GUID Partition Table) — таблица разделов GUID, создана для замены MBR и является частью UEFI, который в свою очередь пришел на замену BIOS. В новой версии таблицы разделов постарались убрать ограничения и недочеты MBR, которые были неявны на момент ее создания, но проявились с развитием технологий.

Как видно из расшифровки, основа GPT — GUID — Globally Unique Identifier — 128-битный статистически уникальный идентификатор. Уникальность здесь не стопроцентная, но поскольку количество вариантов равно 2 в 128 степени, то вероятность получить одинаковые GIUD (например, для разделов) крайне мала. Выглядит он как последовательность из 32 шестнадцатеричных цифр, разделенных на группы.

024DEE41-33E7-11D3-9D69-0008C781F39F — пример того, как выглядит GUID раздела с MBR.

Ниже вы можете видеть схематическое изображение структуры GPT. Кратко рассмотрим ее.

В первом физическом блоке диска, а точнее в блоке LBA0, поскольку GPT оперирует именно LBA адресами, расположен защитный (Protective) MBR. Его основное назначение — «защита» структуры диска благодаря обеспечению совместимости с устаревшим программным обеспечением, работающим с MBR, но «не знающем» о GPT.

В LBA1 находится основной заголовок GPT. В нем содержатся различные данные, например, где начинается и заканчивается область для размещения разделов, а также контрольные суммы самого заголовка и таблицы разделов, по которым происходит проверка их целостности.

Далее, начиная с блока LBA2, находится массив записей о разделах на диске. Каждая такая запись имеет размер 128 байт (размер может меняться в большую сторону), а на весь массив выделяется 16384 байта, что дает 32 LBA (для 64-битных ОС Windows). Таким образом, можно создать до 128-ми разделов.

Именно в каждой записи указывается GUID раздела, типа раздела, стартовый и конечный блоки (LBA) раздела. На последние выделяется по 8 бит данных, что теоретически позволяет создать раздел размером до 9,4 ЗБ (Зеттаба́йт, 1021). Фактически, размер раздела ограничен используемой ОС.

Достоинства и недостатки MBR и GPT

Итак, попробуем обобщить все вышесказанное в более краткой форме, указав сильные
и слабые стороны обоих решений.

Плюсы

Минусы

Совместимость со старыми системами.Позволяет создавать разделы размером не более 2 ТБ.Количество первичных разделов ограничено четырьмя. Можно обойти использованием расширенного раздела, но это костыль.Отсутствует резервирование таблицы разделов.Общая устарелость структуры и правил MBR (например, использование CHS-координат).

Плюсы

Минусы

Поддержка большого числа разделов (до 128 разделов для Windows).Проблемы поддержи/совместимости со старыми системами.Возможность создавать разделы объемом более 2 ТБ.Использование резервной копии GPT не гарантирует 100 % возможность восстановления и должно учитываться при изменении параметров диска.Дублирование GPT в конце диска и использование контрольных сумм для проверки корректности содержимого.

Нет сомнений, что за GPT будущее. Его использование в современных ПК позволяет не думать о том, что в последующем можно натолкнуться на какие-либо ограничения. С другой стороны, на данный момент, обычный среднестатистический пользователь может с одинаковым успехом использовать любой из двух вариантов, и не замечать никакой разницы, если диски в его ПК не больше 2 ТБ.

Источник