Файлова система: що це таке і навіщо вона потрібна накопичувачам

Кожен користувач, форматуючи флешку або накопичувач, помічав рядок «файлова система» з можливістю вибору одного із запропонованих варіантів. Сучасні системи самостійно визначають тип накопичувача та вибирають оптимальний варіант. Але в деяких випадках ці установки доводиться вносити вручну.

Чим відрізняються файлові системи і для чого вони потрібні розберемо у цій статті.

Що таке ФС?
Файлова система – це інструмент, що дозволяє операційній системі та програмам звертатися до потрібних файлів та працювати з ними. При цьому програми оперують лише назвою файлу, його розміром та датою створень. Всі інші функції пошуку необхідного файлу в сховищі і роботі з ним бере на себе файлова система накопичувача.

Основні функції файлової системи:

  •    Фрагментація файлів та його розподіл на носії.
    ●  Пошук файлу під час запиту програм.
    ●  Участь у створенні, читанні та видаленні файлів.
    ●  Робота з атрибутами файлів: зміна назви, розміру, часу останньої зміни, доступ до файлу та багато іншого.
    ●  Каталогізація та організація файлів.
    ●  Захист файлів від несанкціонованого доступу та збоїв системи.
    ●  Визначення права на доступ до файлів.
    ●  Відновлення інформації у разі збоїв.

Таким чином, файлова система встановлює правила експлуатації та організацію даних на накопичувачі, і тим самим заощаджує ресурси операційної системи та робочих програм. До того ж наявність файлової системи дозволяє використовувати накопичувач на різних комп’ютерах без попередніх налаштувань і оптимізації.

Файлових систем багато. Але рядовим користувачам з операційною системою Windows на десктопному ПК знайомі лише дві. Про них і поговоримо докладніше.

 

FAT32
FAT – одна з найстаріших файлових систем, розроблена ще в 1977 році програмістами компанії Microsoft для гнучких дисків.

За період експлуатації випускалося кілька версій, які відрізнялися від попередніх обсягів томів та файлів, якими здатні оперувати.

Сучасна версія FAT32 вийшла у 1995 році. Вона може працювати з томами розміром до 32 Гб та файлами розміром до 4 Гб. При цьому система не працює із накопичувачами об’ємом понад 8 Тб. Тому сьогодні FAT32 використовується в основному лише на флешках, картах пам’яті фотоапаратів та музичних плеєрів.

Структура накопичувача з FAT32 має три області:

  • Службовий сектор, зарезервований системою.
    ●  Таблиця покажчиків для пошуку файлів.
    ●  Область запису даних.
    Завдяки відсутності шифрування, сучасних систем захисту інформації та журналу даних, накопичувачі з файловою системою FAT32 можуть працювати швидше, але лише з одиничними файлами. Робота з масивом невеликих файлів може тривати довго. Причиною є ієрархічна структура, яка має на увазі багаторівневий доступ до файлів, на відміну від бінарного дерева, де доступ до файлів відкривається безпосередньо, незалежно від інших.

Однак, незважаючи на очевидні недоліки, система все ще затребувана, і навіть надає деякі переваги:

  • Накопичувачі менше зношуються завдяки відсутності журналу.
    ● Флешки з FAT32 поширені у робочому середовищі. Там зручно переносити документи, фотографії, невеликі відеоролики, презентації.
    ● Флешки з FAT32 використовуються як настановні.
    NTFS
    NTFS,  нова технологія файлової системи було створено, щоб усунути недоліки FAT32.

Структура системи зберігання даних має вигляд бінарного дерева. На відміну від ієрархічної, як і FAT32, доступом до інформації здійснюється за запитом, а пошук ведеться за назвою файла. У цьому система має каталог, відсортований за назвами. Масив ділиться на 2 частини і відсікається та, в якій даного файлу не буде, частина, що залишилася, також ділитися на 2, і так далі, поки не буде знайдений потрібний файл.

Особливості файлової системи NTFS:

●  Імена файлів розміром до 255 символів.
●  Журнал – дії з файлами виконуються повністю, або не відбувається зовсім. Наприклад, якщо під час копіювання файлів відключається живлення, то при включенні журналу система перевірить, які файли були скопійовані повністю, а результати незавершених процесів видаляються.
●  Використання шифрування для захисту даних.
На відміну від попередньої файлової системи, NTFS може працювати з томами об’ємом 8 ПБ (1 петабайт – 1015 байт) і оперувати більш ніж 4 мільярдами файлів.

Таким чином NTFS – сучасне рішення для сегменту користувача, що дозволяє працювати з твердотілими накопичувачами і жорсткими дисками великого обсягу, що мають кілька розділів.

Які ще бувають файлові системи?
На мобільних пристроях з ОС Android використовується файлова система ext2/ext4, але лише у встановленому накопичувачі. Знімні картки пам’яті працюють у системі FAT32.

Файлова система exFAT – модифікація FAT32, що відрізняється можливістю роботи з файлами розміром більше 4 ГБ та має більш динамічну систему пошуку. Її використання обмежено ліцензійною угодою.

ReFS – найновіша розробка Microsoft для ОС Windows 8 та Windows 10 Enterprise та Pro для робочих станцій. Можливість створення тома ReFS видалена у Windows 10 Fall Creators Update 2017. Файлова система ReFS відрізняється високим ступенем надійності зберігання файлів і легким відновленням їх у разі збою.

ZFS – файлова система, розроблена для систем зберігання даних. Головна її риса – відмовостійкість. Дані, з якими ведеться робота, копіюються в службовий сектор. Його обсяг повинен дорівнювати області зберігання.

Компанія Apple використовує власні файлові системи HFS+ та Apple Xsan.

У дистрибутивах Linux, залежно від призначення пристрою, використовують близько десятка файлових систем. Найпоширеніші в сегменті користувача: Ext2, Ext3, Ext4.