Зовнішній SSD-накопичувач XS1000 від Kingston, підключений до ноутбука

Особливості файлових систем

Сер 2023
Блог

Файлова система – це структура, за допомогою якої операційна система здійснює організацію та управління файлами в сховищі, наприклад, жорсткому диску, твердотільному накопичувачі (SSD) або USB-накопичувачі. Саме вона визначає особливості зберігання та організації даних, а також доступу до них. Різні файлові системи мають свої особливості та інколи навіть прив’язані до певних операційних систем або пристроїв. В цій статті ми поговоримо про основні файлові системи, їхні переваги та недоліки.

FAT (File Allocation Table — Таблиця розміщення файлів), FAT16, FAT32

FAT є однією із найстаріших та найпростіших файлових систем. Вона була розроблена для MS-DOS і до цих пір використовується в багатьох зйомних накопичувачах. Дві основні версії цієї системи – FAT16 та FAT32. FAT використовує таблицю розміщення файлів для відстеження місцезнаходження файлів на диску. Однак через брак таких розширених функцій, як дозволи та журнали, система не дуже підходить для сучасних операційних систем. FAT16 з’явилася у 1987 році для DOS 3.31, а FAT32 була представлена у 1996 році для Windows 95 OSR2(MS-DOS 7.1).

Переваги:

  • Простота: Простота впровадження та використання – саме тому система оптимально підходить для пристроїв із обмеженими ресурсами або вимогами щодо сумісності.
  • Відновлення даних: Завдяки своїй простій структурі файлові системи на базі можна відносно легко відновити у випадку пошкодження або випадкового видалення даних.
  • Сумісність: Може бути зчитана або записана на комп’ютері з ОС Windows, MacOS і Linux без використання стороннього програмного забезпечення.

Недоліки:

  • Фрагментація: Фрагментація трапляється, коли файлові дані розпорошені по різних частинах диску, що призводить до падіння продуктивності. Оптимізація роботи диску вимагає регулярної дефрагментації.
  • Брак розширеного функціоналу: В новітній версії системи, FAT32, бракує декількох важливих функцій, наявних в інших файлових системах. Зокрема, вона не підтримує безпекові дозволи файлового рівня, журнали, шифрування та компресію.
  • Обмеження щодо назви тому: Довжина назви тому FAT16 або FAT32 обмежується 11 символами та вона не може містити більшість не буквенно-цифрових символів.
  • Обмеження щодо назви файлу: Довжина назви файлу у файловій системі FAT16 обмежується 8,3 символами. Це означає 8 символів плюс 3 символи розширення файлу.

exFAT (Extended File Allocation Table — Розширена таблиця розміщення файлів)

exFAT – файлова система, яку було впроваджено Microsoft в якості вдосконаленої версії FAT32. В ній було виправлено певні недоліки FAT32, завдяки чому стало можливим використання файлів більшого розміру та покращилася продуктивність. exFAT широко використовується для зйомних сховищ, зокрема, зовнішніх SSD-накопичувачів, жорстких дисків та SD-карт, оскільки система є сумісною із багатьма операційними системами. Система з’явилася у 2006 році як частина Windows CE 6.0.

Переваги:

  • Підтримка файлів та розділів великого розміру: exFAT підтримує файли та розділи набагато більшого розділу порівняно із системами FAT. Система підтримує файли розміром більше 4 ГБ.
  • Ефективне використання ємності диску: використання ємності диску в exFAT є помітно кращим, аніж в старіших файлових системах FAT. Система використовує кластери меншого розміру, що зменшує обсяг місця на диску, що витрачається на невеликі файли.
  • Сумісність: Може бути зчитана або записана на комп’ютері з ОС Windows і MacOS без використання стороннього програмного забезпечення.

Недоліки:

  • Обмежена підтримка метаданих: exFAT бракує певних функцій, які мають інші сучасні файлові системи. Зокрема, система не підтримує дозволи файлового рівня, журнали та шифрування файлів системного рівня.
  • Фрагментація: Як і в файлових системах FAT, фрагментація є слабким місцем і exFAT. Файли створюються, редагуються та видаляються, і фрагментація із часом може призвести до зниження продуктивності роботи.

NTFS (New Technology File System — Файлова система нової технології)

NTFS є стандартною файловою системою, що використовується операційними системами на базі Windows NT, починаючи із Windows NT 3.1 у 1993 році та до Windows 11 включно. Вона містить розширені функції, зокрема, файлові дозволи, шифрування, компресію та журнали. NTFS підтримує файли та розділи великого розміру і тому підходить для сучасних накопичувачів. Однак вона має обмежену сумісність із операційними системами не на базі Windows.

Переваги:

  • Безпека та дозволи: NTFS має потужну безпекову модель із дозволами файлового рівня. Це дозволяє налаштовувати дозволи для окремих файлів та папок, контролювати права доступу для користувачів та груп.
  • Підтримка TRIM на твердотільних накопичувачах (SSD): TRIM повідомляє накопичувачу про незадіяні дані, щоби той міг стерти їх та вивільнити місце. TRIM активується за замовчанням, якщо файлова система NTFS вибрана для його підтримки.

Недоліки:

  • Помилки на диску та їх виправлення: Хоча NTFS є надійною системою, помилки все одно можуть виникати на диску. В такому разі їхнє виправлення може бути тривалим та вимагати застосування спеціальних засобів.
  • Фрагментація: З часом файлові системи NTFS можуть фрагментуватися, особливо по мірі створення, редагування та видалення файлів. Фрагментація може призвести до падіння продуктивності через те, що система повинна звертатися до відокремлених фрагментів файлу.

APFS (Apple File System — файлова система Apple)

APFS – це файлова система, створена Apple для macOS, iOS та інших пристроїв Apple. Вона розроблена для оптимізації продуктивності та сумісності із обладнанням та програмним забезпеченням Apple. APFS має такі функції, як клонування, шифрування файлового рівня та покращена продуктивність на твердотільних накопичувачах. Її було представлено із macOS 10.13 в 2017 році.

Переваги:

  • Покращена продуктивність: APFS має вищу продуктивність порівняно із попередньою системою, HFS+. Тут реалізовано такі функції, як копіювання при записі, спільне використання ємності та оптимізована обробка метаданих, що дозволяє пришвидшити операції читання та запису.
  • Безпека даних: APFS має вбудовані функції захисту даних, такі як контрольні суми для метаданих та файлів. Це дозволяє виявляти пошкодження даних та запобігати ньому. Система також підтримує нативне шифрування, що дозволяє користувачам шифрувати свої дані на цьому рівні, що сприяє кращому захисту чутливої інформації.

Недоліки:

  • Підтримка TRIM на твердотільних накопичувачах (SSD): Хоча APFS підтримує команди Trim для SSD, їх виконання є неефективним порівняно із іншими файловими системами. Trim забезпечує оптимізацію продуктивності та експлуатаційного ресурсу накопичувачів шляхом ефективного управління блоками даних.
  • Підтримка стороннього програмного забезпечення: Деякі старіші сторонні програми та утиліти можуть не повністю підтримувати APFS або мати обмеження при роботі із відформатованими накопичувачами. Перед переходом на APFS важливо переконатися, що програми або інструменти є з нею сумісними.
  • APFS не може бути зчитана або записана на комп’ютері з ОС Windows без використання стороннього програмного забезпечення.

HFS, HFS+ (Hierarchical File System — Ієрархічна файлова система)

HFS – це файлова система, яка спочатку використовувалася на комп’ютерах Apple. Потім її замінили HFS+ та APFS. HFS використовує ієрархічну систему директорій та підтримує такі функції, як метадані та відгалуження ресурсів для зберігання додаткової файлової інформації. Вона є сумісною зі старішими системами Mac. HFS була представлена у 1986 році із System 2.1 для Mac Plus. HFS+ була представлена у 1998 році із Mac OS 8.1, на на зміну їй у 2019 році прийшла APFS із macOS 10.15.

Переваги:

  • Простота: HFS має відносно просту та чітку структуру, що забезпечує простоту та зручність її використання.
  • Підтримка метаданих: HFS представила концепцію метаданих, що забезпечило зберігання додаткової інформації про файли, наприклад, дати створення та редагування, тип файлу та відгалуження ресурсів.

Недоліки:

  • Брак розширеного функціоналу: HFS бракує розширених функцій, наявних у більш сучасних файлових системах. Вона не підтримує безпекові дозволи файлового рівня, журнали, шифрування та компресію.
  • Обмежена підтримка розмірів розділів та файлів: HFS має обмеження щодо розміру розділів та файлів. Система підтримує файли до 2 ГБ та розділи до 2 ТБ.
  • Пошкодження файлів поза межами файлової системи: При копіюванні деяких типів файлів (особливо без файлових розширень) з HFS або HFS+ на більшість зі згаданих в цій статті файлових систем відгалуження ресурсів не копіюється, тому скопіювані файли не читаються при поверненні на HFS (якщо тільки їх перед цим не заархівували в .zip або .sit).

Ext4 (Fourth Extended File System — Четверта розширена файлова система)

Поширена файлова система для Linux. Вона є наступницею Ext3 та містить певні вдосконалення в плані продуктивності, масштабованості та надійності. Ext4 є стандартною файловою системою для багатьох дистрибутивів Linux. Її було представлено у 2003 році.

Переваги:

  • Журнали: Система відстежує зміни до їхнього потрапляння на диск, що забезпечує швидше відновлення даних у разі втрати живлення або збою системи. Це зменшує ризик пошкодження даних та забезпечує узгодженість файлової системи.
  • Більші розміри розділів та файлів: Ext4 підтримує значно більші файли та розділи порівняно із попередніми системами.

Недоліки:

  • Фрагментація: Як і в більшості файлових систем, фрагментація є слабким місцем і Ext4. Файли створюються, редагуються та видаляються, і фрагментація із часом може призвести до зниження продуктивності роботи.
  • Обмежена масштабованість: Хоча Ext4 підтримує більші файли та розділи, аніж попередні системи, в плані масштабованості вона має певні обмеження.

Файлові системи є важливим елементом обчислювальних систем. Вони забезпечують базу для організації, зберігання та відновлення даних. Із розвитком технологій розвиваються і файлові системи, адаптуючись до потреб щодо зберігання даних та вдосконалюючи спроможності управління даними.

#KingstonIsWithYou

Чи була ця інформація корисною?

Пов’язані відео

How to Install a 2.5" SATA SSD in a Laptop 1:29

How to Install a 2.5" SATA SSD in a Laptop

It’s easy to install a 2.5" SATA SSD into a laptop computer. We’ll show you how.

How to Install a 2.5" SATA SSD in a Desktop PC 1:30

How to Install a 2.5" SATA SSD in a Desktop PC

It’s easy to install an 2.5" SATA into a desktop PC. We’ll show you how.

Як установити M.2 SSD-накопичувач у ноутбук 1:29

Як установити M.2 SSD-накопичувач у ноутбук

Установити M.2 SSD-накопичувач у ноутбук дуже просто. Ми покажемо вам, як це можна зробити.

How to Install an M.2 SSD in a Desktop PC 1:10

How to Install an M.2 SSD in a Desktop PC

It’s easy to install an M.2 SSD into a desktop PC. We’ll show you how.

Пов’язані публікації

Блог