Файловая система и её компоненты
Что подразумевается под компонентами файловой системы? Это одинаково корректное описание для всех операционных систем, и включает в себя 4 основных составляющих:
В то время, как подавляющее число дисковых накопителей внутри ПК пользователей сегодня имеют SATA интерфейс, настоящие короли по скорости обмену информацией – твердотельные диски (SSD). SATA будут ещё долго находиться в чреве машин как зарекомендовавшие себя надёжные устройства, объём которых растёт и пока недосягаем для переносных накопителей. И, чтобы там не говорили, нередко при обновлении конфигурации компьютера «старый» жёсткий диск успешно перекочёвывает в новую систему, позволяя при правильном обращении работать годами. Единственной тому помехой являются:
- Сокращённый срок службы
- Отставание по объёму хранимых данных
- Меньший объём буфера памяти или шина прямого доступа памяти (напрямую от диска к оперативной памяти).
- Скорости передачи данных.
На данный момент эту таблицу можно считать окончательной, хотя, в зависимости от устройства, производителя и даже страны производства, данные вашего устройства могут колебаться вокруг этих величин.
а в USB 3.0 скорость передачи может достигать и 5 Гбит/сек
Видно, что у твердотельных дисков минус пока один – они дороги, однако, несомненны их преимущества:
- Нет вращающихся частей
- Устойчивы к механическим повреждениям
- По заявлению разработчиков, время безотказной работы увеличилось до 1 млн. часов (против 750 тыс. для SATA)
- Производительность чрезвычайно высока
- Разъёмы и под 2,5 и под 3,5 дюймов
- Интерфейсы питания аналогичны как и для SATA дисков
- Наконец, просто они легче.
Причины известны, а тенденции понятны: в смартфонах и планшетных компьютерах не до вращающихся и хрупких устройств. А информацию всё равно приходится запихивать — ну что могут традиционные на сегодня встроенные 32 Гбайт? Так что изначально на компьютерах, а теперь на планшетах Windows в том числе предусмотрела возможность подключения, а, значит и разбиения существующих, новых хранилищ. Пользователи Windows 10 (планшетной версии) заметили, что в ней возможность использовать внешний диск SDHC полноценно с загрузкой, установкой и последующим запуском программ появилась вполне официально.
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:
- Структура
- Правила хранения и чтения данных
- Размер кластеров
- Формат содержимого
- Размер имен файлов
- Максимально возможный размер файла и раздела. К примеру, в ФАТ32 максимальный размер всего 4 ГБ, т.е. 4 294 967 295 байт.
- Набор атрибутов файла
Почему так много файловых систем
Не все файловые системы равнозначны. Различные файловые системы имеют различные способы организации своих данных. Некоторые файловые системы работают быстрее, чем другие, некоторые имеют дополнительные функции безопасности, а некоторые поддерживают диски с большими объемами памяти, в то время как другие работают только на дисках с меньшим объемом памяти. Некоторые файловые системы более надежны и устойчивы к повреждению файлов, в то время как другие снижают надежность в угоду скорости.
Не существует лучшей файловой системы, которая подходила бы для всех целей. Каждая компьютерная операционная система имеет тенденцию использовать свою собственную файловую систему, над которой также работают разработчики операционной системы. Microsoft, Apple и разработчики ядра Linux работают над своими файловыми системами. Новые файловые системы могут быть быстрее, стабильнее, лучше масштабироваться для более крупных устройств хранения данных и иметь больше возможностей, чем старые.
Файловая система не похожа на раздел , который является просто куском пространства для хранения. Файловая система определяет, как файлы раскладываются, организовываются, индексируются и как с ними связаны метаданные. Всегда есть возможность настроить и улучшить как это делается.
САМОЕ ГЛАВНОЕ
Файл — это поименованная совокупность данных определённого размера, размещаемая на внешних устройствах (носителях информации) и рассматриваемая в процессе обработки как единое целое.
Каталог (папка) — это поименованная совокупность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов).
Файловая система — это часть ОС, определяющая способ организации, хранения и именования данных на носителе информации.
Для того чтобы «добраться» до нужного файла в многоуровневой файловой структуре, пользователь может перемещаться по каталогам, образующим путь к файлу. Кроме того, можно воспользоваться поиском по маске имени файла.
exFAT: лучшее, если поддерживается…
Чтобы преодолеть ограничения FAT32 и уменьшить дополнительную нагрузку, оказываемую NTFS на носители на основе NAND, Microsoft разработала еще одну файловую систему под названием Extended FAT или exFAT. Эта файловая система в значительной степени основана на той же концепции, что и оригинальный FAT, только теперь она является настоящей 64-битной файловой системой без ограничения размера файла, существующего в FAT32. Именно поэтому exFAT используется как стандарт для больших SD-карт (стандарт SDXC требует, чтобы все SD-карты размером 64 ГБ и более были отформатированы с помощью exFAT). Поэтому, если вы покупаете 64-гигабайтную карту microSDXC, она будет работать на основе exFAT … и по этой причине она может не распознаваться вашим смартфоном или планшетом.
Причина, по которой exFAT не заменила древний FAT32 повсюду – платное лицензирование. В отличие от FAT32, которая бесплатна для всех без роялти, с производителей, которые хотят использовать exFAT на своих устройствах Microsoft взимает плату за лицензирование. В результате создатели телефонов Android, низкоуровневых Android-планшетов и дешевых камеры предпочитают сэкономить несколько центов стоимости устройств (в пересчете на единицу выпущенной техники) на лицензировании, предпочитая исключить exFAT из списка поддерживаемых файловых систем. В результате, если вы вставляете новую 64-гигабайтную микро SD-карту в такое устройство, карта, скорее всего, не будет распознана.
Можете ли вы самолично преодолеть это ограничение? В большинстве случаев да, и довольно легко. Просто подключите свою SD-карту к ПК через устройство чтения карт и отформатируйте ее с помощью … вы догадались… FAT32! Таким образом, вы потеряете возможность хранить на ней файлы размером более 4 ГБ, но ваша карта памяти, скорее всего, будет распознана и будет бесперебойно работать на устройстве Android, которое по техническим характеристикам вроде как и не должно поддерживать SD-карты емкостью более 32 ГБ.
(Обратите внимание, что некоторые устройства могут быть слишком старыми, чтобы распознавать карты памяти SDXC чисто физически. Да, таковые не производятся вот уже несколько лет, но выпущенные ранее устройства могут по-прежнему не поддерживать карту SDXC независимо от того, с какой файловой системой она поставляются)
Однако минуточку… Windows Phone – это ОС Microsoft, так не будут ли устройства Windows Phone поддерживать exFAT по умолчанию? Так и есть! Windows Phone 8 и 8.1 действительно поставляются со встроенной поддержкой exFAT, бесплатной для производителей, которые хотят выпускать устройства для платформы Windows Phone. Microsoft предлагает бесплатную лицензию exFAT в рамках своего «пакета стимулирования», призванного побудить большее число производителей присоединиться к платформе Windows Phone.
Наконец, все или почти все планшеты с операционной системой Windows RT и полной версией Windows 8 или 8.1 поддерживают exFAT и распознают 64-ГБ и более крупные SD-карты без труда.
Что такое ФС?
Файловая система – это инструмент, позволяющий операционной системе и программам обращаться к нужным файлам и работать с ними. При этом программы оперируют только названием файла, его размером и датой созданий. Все остальные функции по поиску необходимого файла в хранилище и работе с ним берет на себя файловая система накопителя.
Основные функции файловой системы:
- Фрагментация файлов и их распределение на носителе.
- Поиск файла при запросе программ.
- Участие в создании, чтении и удалении файлов.
- Работа с атрибутами файлов: изменение названия, размера, времени последнего изменения, доступ к файлу и многое другое.
- Каталогизация и организация файлов.
- Защита файлов от несанкционированного доступа и сбоев системы.
- Определение права доступа к файлам.
- Восстановление информации в случае сбоев.
Таким образом, файловая система устанавливает правила эксплуатации и организацию данных на накопителе, и тем самым экономит ресурсы операционной системы и рабочих программ. К тому же наличие файловой системы позволяет использовать накопитель на разных компьютерах без каких-либо предварительных настроек и оптимизации.
Файловых систем довольно много. Но рядовым пользователям с операционной системой Windows на десктопном ПК знакомы только две. О них и поговорим подробнее.
Описание общих характеристик файловой системы
ФС — это, как уже указано выше, часть операционной системы, которая связана непосредственно с размещением, удалением, перемещением электронной информации на определенном носителе, а также безопасностью ее дальнейшего использования в будущем.
Именно это ресурс также применим в случаях, когда требуется восстановление утерянной информации по причине программного сбоя, как такового. То есть это основной инструмент работы с электронными файлами.
Выводы
Как видим, для каждой операционной системы существует своя оптимальная файловая система, которая позволяет наиболее эффективно работать с данными. Например, для Windows – это NTFS, для MacOS – HFS+ или APFS. Исключением из правила можно считать лишь многочисленные дистрибутивы Linux. Здесь имеется не один десяток файловых систем, каждая со своими преимуществами и недостатками.
Большинству же пользователей Windows стоит запомнить лишь три наиболее распространённые ФС: FAT32 – для небольших флешек и старого оборудования, NTFS – для большинства компьютеров и exFAT – для ёмких флеш-накопителей и внешних SSD-дисков (об актуальности форматирования системного диска в exFAT до сих пор спорят в виду отсутствия журналирования и большей подверженности сбоям).
P.S. Разрешается свободно копировать и цитировать данную статью при условии указания открытой активной ссылки на источник и сохранения авторства Руслана Тертышного.
