Файловые системы Windows

Операционная система Windows 8, Windows 8.1 поддерживает несколько файловых систем: NTFS, FAT и FAT32. Но работать может только на NTFS , то есть установлена может быть только на раздел жесткого дис­ка, отформатированного в данной файловой системе.

Обусловлено это теми особенностями и инструментами безопасности, которые преду­смотрены в NTFS , но отсутствуют в файловых системах Windows предыдущего поколения: FAT16 и FAT32 .

Далее мы остановим­ся на всей линейке файловых систем для Windows, чтобы понять, какую роль они играют в работе системы и как они развивались в про­цессе становления Windows плоть до Windows 8.

Общие сведения о файловых системах

Преимущества NTFS касаются практически всего: производительности, надежности и эффективности работы с данными (файлами) на диске. Так, одной из основных целей создания NTFS было обеспечение ско­ростного выполнения операций над файлами (копирование, чтение, удаление, запись), а также предоставление дополнительных возможно­стей: сжатие данных, восстановление поврежденных файлов системы на больших дисках и т.д.

Другой основной целью создания NTFS была реализация повышенных требований безопасности, так как файловые системы FAT , FAT32 в этом отношении вообще никуда не годились. Именно в NTFS можно разрешить или запретить доступ к какому-либо файлу или папке (разграничить права доступа).

Сначала рассмотрим сравнительные характеристики файловых систем, а потом остановимся на каждой из них поподробнее. Сравнение, для большей наглядности, приведены в табличной форме.

Файловая система FAT для современных жест­ких дисков просто не подходит (ввиду ее ограниченных возможностей). Что касается FAT32 , то ее еще можно использовать, но уже с натяжкой.

Если купить жесткий диск на 1000 ГБ, то вам придется разбивать его как минимум на несколько разделов. А если вы собираетесь заниматься видеомонтажом, то вам будет очень мешать ограничение в 4 Гб как максимально возможный размер файла.

Всех перечисленных недостатков лишена файловая система NTFS . Так что, даже не вдаваясь в детали и специальные возможности файловой системы NTFS , можно сделать выбор в ее пользу.

Файловая система	Параметры
	Размеры тома	Максимальныйразмерфайла
FAT	От 1.44 МБ до 4 ГБ	2ГБ
FAT32	Теоретически возможен размер тома от 512 МБ до 2 Тбайт. Сжатие не поддерживается на уровне файловой системы	4ГБ
NTFS	Минимальный рекомендуемый размер составляет 1,44 МБ, а максимальный — 2 Тбайт. Поддержка сжатия на уровне файловой системы для файлов, каталогов и томов.	Максимальный размер ограничен лишь размером тома (Теоретически — 264 байт минус 1 килобайт. Практически — 244 байт минус 64 килобайта)

Вообще использование FAT32 может быть оправдано лишь в тех случаях, когда у вас на компьютере установлено несколько операционных систем, а какая-либо из них не поддерживает NTFS . Но на сегодняшний день таких практически нет. Разве что вы захотите установить у себя антиквариат типа Windows 98.

Файловая система FAT

Файловая система FAT (обычно под ней понимается FAT 16) была разработана достаточно давно и предназначалась для работы с небольшими дисковыми и файловыми объемами, простой структурой каталогов. Аббревиатура FAT расшифровывается как File Allocation Table (с англ. таблица размещения файлов). Эта таблица размещается в начале тома, причем хранятся две ее копии (в целях обеспечения большей устойчивости).

Данная таблица используется операционной системой для поиска файла и определения его физического расположения на жестком диске. В случае повреждения таблицы (и ее копии) чтение файлов операционной системой становится невозможно. Она просто не может определить, где какой файл, где он начинается и где заканчивается. В таких случаях говорят, что файловая система «упала».

Файловая система FAT изначально разрабатывалась компанией Microsoft для дискет. Только потом они стали ее применять для жестких дисков. Сначала это была FAT12 (для дискет и жестких дисков до 16 МБ), а потом она переросла в FAT16 , которая была введена в эксплуатацию с операционной системой MS-DOS 3.0.

Далее она поддерживается в Windows 3.x, Windows 95, Windows 98, Windows NT/2000 и т.д.

Файловая система FAT32

Начиная с Windows 95 OSR2, компания Microsoft начинает активно ис­пользовать в своих операционных системах FAT32 — тридцатидвухраз­рядную версию FAT . Что поделать, технический прогресс не стоит на месте и возможностей FAT 16 стало явно недостаточно.

По сравнению с ней FAT32 стала обеспечивать более оптимальный до­ступ к дискам, более высокую скорость выполнения операций ввода/вывода, а также поддержку больших файловых объемов (объем диска до 2 Тбайт).

В FAT32 реализовано более эффективное расходование дискового пространства (путем использования более мелких кластеров). Выгода по сравнению с FAT16 составляет порядка 10.15%. То есть при использовании FAT32 на один и тот же диск может быть записано информации на 10. 15% больше, чем при использовании FAT16.

Кроме того, необходимо отметить, что FAT32 обеспечивает более вы­сокую надежность работы и более высокую скорость запуска программ.

Обусловлено это двумя существенными нововведениями:

1. Возможностью перемещения корневого каталога и резервной копии FAT (если основная копия получила повреждения)
2. Возможностью хранения резервной копии системных данных.

Файловая система NTFS

Ни одна из версий FAT не обеспечивает хоть сколько-нибудь приемле­мого уровня безопасности. Это, а также необходимость в добавочных файловых механизмах (сжатия, шифрования) привело к необходимости создания принципиально новой файловой системы. И ею стала фай­ловая система NT (NTFS)

NTFS — от англ. New Technology File System, файловая система новой технологии. Как уже упоминалось, основным ее достоинством является защищен­ность: для файлов и папок NTFS могут быть назначены права доступа (на чтение, на запись и т.д.). Благодаря этому существенно повысилась безопасность данных и устойчивость работы системы.

Назначение прав доступа позволяет запретить/разрешить каким-либо пользователям и программам проделывать какие-либо операции над файлами. Например, не обладая достаточными правами, посторонний пользователь не сможет изменить какой-либо файл. Или не обладая достаточными правами, вирус не сможет испортить файл.

Кроме того, NTFS , как было сказано выше, обеспечивает лучшую про­изводительность и возможность работы с большими объемами данных.

Начиная с Windows 2000, используется версия NTFS 5.0, которая, помимо стандартных, позволяет реализовывать следующие возможности:

• Шифрование данных — эта возможность реализуется специальной надстройкой NTFS, которая называется Encrypting File System(EFS) — шифрующая файловая система. Благодаря этому механизму шифрованные данные могут быть прочитаны только на компьютере, на котором произошла шифровка.
• Дисковые квоты — стало возможно назначать пользователям определенный (ограниченный) размер на диске, который они могут использовать.
• Хранение разреженных файлов. Встречаются файлы, в которых содержится большое количество последовательных пустых байтов. Файловая система NTFS позволяет оптимизировать их хранение.
• Использование журнала изменений — позволяет регистрировать все операции доступа к файлам и томам.

И еще одно нововведение NTFS — точки монтирования. С помощью точек монтирования можно определить различные не связанные между собой папки и даже диски в системе, как один диск или папка. Это имеет большую важность для сбора в одном месте разнородной информации, находящейся в системе.

Напоследок необходимо иметь в виду, что если для файла под NTFS были установлены определенные права доступа, а потом вы его скопировали на раздел FAT, то все его права доступа и другие уникальные атрибуты, присущие NTFS, будут утеряны. Так что будьте бдительны.

Устройство NTFS. Главная таблица файлов MFT

Как и любая другая файловая система, NTFS делит все полезное место на кластеры — минимальные блоки данных, на которые разбиваются файлы. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров — от 512 байт до 64 Кбайт. Однако общепринятым стандартом считается кластер размером 4 Кбайт. Именно он используется по умолчанию. Принцип существования кластеров можно проиллюстрировать следующим при­мером.

Если у вас размер кластера составляет 4 Кбайт (что скорее всего), а нужно сохранить файл, размером 5 Кбайт, то реально под него будет вы­делено 8 Кбайт, так как в один кластер он не помещается, а под файл дисковое пространство выделяется только кластерами.

Для каждого NTFS-диска имеется специальный файл — MFT (Master Allocation Table — главная таблица файлов). В этом файле содержится централизованный каталог всех имеющихся на диске файлов. При создании файла NTFS создает и заполняет в MFT соответствующую запись, в которой содержится информация об атрибутах файла, содержимом файла, имя файла и т.п.

Помимо MFT , имеется еще 15 специальных файлов (вместе с MFT — 16), которые недоступны операционной системе и называются метафайлами . Имена всех метафайлов начинаются с символа $, но стандартными средствами операционной системы просмотреть их и вообще увидеть не представляется возможным. Далее для примера представлены основные метафайлы:

• SMFT — сам MFT.
• $MFTmirr — копия первых 16 записей MFT, размещенная посе­редине диска (зеркало).
• $LogFile — файл поддержки журналирования.
• $Volume — служебная информация: метка тома, версия файловой системы, и т.д.
• $AttrDef — список стандартных атрибутов файлов на томе.
• $ — корневой каталог.
• $Bitmap — карта свободного места тома.
• $Boot — загрузочный сектор (если раздел загрузочный).
• $Quota — файл, в котором записаны права пользователей на ис­пользование дискового пространства.
• $Upcase — файл-таблица соответствия заглавных и прописных букв в именах файлов на текущем томе.

Нужен в основном потому, что в NTFS имена файлов записываются в кодировке Unicode , которую составляют 65 тысяч различных символов, искать большие и малые эквиваленты которых очень нетривиально.

Что касается принципа организации данных на диске NTFS, то он условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT-зону — пространство, в которое растет метафайл MFT.

Запись каких-либо пользовательских данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой. Это делается для того, чтобы самый главный служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Однако при нехватке дискового пространства MFT-зона может сама уменьшаться (если это возможно), так что никакого дискомфорта вы замечать не будете. При этом новые данные уже будут записываться в бывшую MFT-зону.

В случае последующего высвобождения дискового пространства MFT-зона снова будет увеличиваться, однако в дефрагментированном виде (то есть не единым блоком, а несколькими частями на диске). В этом нет ничего страшного, просто считается, что система более надежна, когда MFT-файл не дефрагментирован.

Кроме того, при не дефрагментированном MFT-файле вся файловая система работает быстрее. Соответственно чем более дефрагментированным является MFT-файл, тем медленней работает файловая система.

Что касается размера MFT-файла, то он примерно вычисляется, исходя из 1 МБ на 1000 файлов.

Конвертирование разделов FAT32 в NTFS без потери данных. Утилита convert

Вы можете без особого труда конвертировать существующий FAT32-раздел в NTFS. Для этого в Windows 8, Windows 8.1 предусмотрена утилита командной строки convert .

Параметры ее работы показаны на скриншоте.

Таким образом, чтобы конвертировать в NTFS диск D:, в командную строку следует ввести следующую команду:

После этого от вас попросят ввести метку тома, если такая есть (метка тома указывается рядом с именем диска в окне Мой компьютер. Она служит для более подробного обозначения дисков и может использоваться, а может не использоваться. Например, это может быть Files Storage (D:).

Здесь Files Storage — это метка тома d:.

Для конвертации флешки команда выглядит так:

Основной и логический разделы жесткого диска: их суть и преобразование из одного типа в другой

Основной и логический разделы жесткого диска: их суть и преобразование из одного типа в другой

Виджеты на рабочий стол

В Экселе не двигается курсор по ячейкам: в чем может быть проблема?

Не работает правая кнопка мыши в Excel: где кроется проблема?

Не работает фильтр в Excel: загвоздка, на которую мы часто не обращаем внимания

Не отображаются листы в Excel: как вернуть вкладки без танцев с бубнами

Разделы жесткого диска (они же называемые томами, они же партиции от англ. partition) могут быть основными и логическими. Другое название основного типа раздела диска – первичный. Основные (или первичные) разделы диска используются для запуска операционной системы. Это системный раздел С, где непосредственно установлена Windows, и небольшой раздел с зарезервированным пространством (100 Мб, 350 Мб или 500 Мб), который, начиная с версии 7, создается для нужд операционной системы. Логические разделы диска от основных функционально не отличаются. Что на основных, что на логических разделах диска – и там, и там хранится информация. Отличие заключается в том, что с логического раздела диска невозможен запуск Windows. Если превратить системный раздел С из основного в логический, Windows не во всех, но в большинстве случаев сможет полноценно функционировать.

Но она во всех подряд случаях не захочет загружаться, если логическим сделать ее технический небольшой раздел с зарезервированным пространством, где, в частности, хранятся данные загрузки.

Ниже в деталях поговорим о сути основных и логических разделов жесткого диска, а также рассмотрим способы преобразования их типа из одного в другой и наоборот.

Содержание:

1. Лимит числа основных разделов на диске

На одном жестком диске должно быть не более 4-х основных разделов, если при этом нет логических. Если встает необходимость в создании более 4-х разделов диска, создаваемый 4-й раздел и все последующие разделы должны быть логическими. Так, после созданной тройки основных разделов 4-й раздел, называемый дополнительным или расширенным, будет представлять собой нечто контейнера, который, в свою очередь, можно делить на множество логических разделов.

2. Формирование основных и логических разделов

Штатная утилита управления дисками Windows не предоставляет пользователю возможность выбора типа раздела диска. Утилита сама обеспечивает оптимальный для большинства случаев расклад. Первые 3 создаваемых ею раздела – основные по умолчанию. А, начиная с 4-го, все создаваемые утилитой разделы автоматически создаются как логические.

По точно такому же принципу работает и сторонний менеджер дискового пространства – программа AOMEI Partition Assistant. Первые три раздела с настройками по умолчанию создаются как основные, а, начиная с 4-го – как логические. Но, в отличие от штатной утилиты Windows, AOMEI Partition Assistant предусматривает расширенный режим настроек создания раздела диска, где можно вручную выбрать для первой тройки создаваемых разделов основной или логический тип.

Еще один почитатель шаблонных предустановок – программа Paragon Hard Disk Manager. Ее настройки создания раздела диска по умолчанию тоже заточены под формирование первой тройки разделов как основных. И, как в предыдущей программе, при создании первой тройки разделов можно вручную сменить предустановленный основной тип на логический, значимый в программе как расширенный.

А вот программа Acronis Disk Director шаблонных параметров не придерживается. Форма создания нового раздела диска по умолчанию предусматривает создание логического раздела. Параметры типа раздела необходимо переназначить вручную – для создания основного раздела, соответственно, поставить галочки возле надписи «Основной» и возле надписи «Активный», если формируется раздел для Windows.

3. Зачем менять логический раздел диска на основной и наоборот

В каких случаях может возникнуть необходимость в смене логического типа раздела диска на основной и наоборот? Необходимость в проведении первой операции – это, как правило, те самые случаи неудачных экспериментов с преобразованием системных разделов Windows из основных в логические. Это также случаи возникновения проблем с установкой Windows, когда на жестком диске изначально были созданы только лишь логические разделы.

Необходимость в обратной операции – в преобразовании основного раздела в логический – возникает тогда, когда основных разделов на диске оказывается больше, чем нужно для конкретных ситуаций. Например, в случае восстановления Windows из резервной копии на раздел, отличный от исходного. Речь идет о переносе системы на другой, уже распределенный жесткий диск, где необходимо сохранить структуру и данные несистемных разделов, а на системный раздел восстановить из резервной копии «обжитую» Windows. Если жесткий диск имеет 4 основных раздела без логических или 3 основных, а все остальные являются логическими, программы для резервного копирования в некоторых случаях откажутся выполнять операцию по восстановлению Windows. Поскольку в составе резервной копии может содержаться не один системный раздел С, а еще и упомянутый выше технический раздел с зарезервированным пространством для нужд Windows. Этот небольшой раздел и системный раздел С по итогу завершения операции восстановления, будь она возможна, разделили бы основной раздел назначения на два раздела, при этом также основных. И таким образом нарушилось бы правило – или 4 основных раздела без логических, или 3 основных раздела, а все остальные логические. В этом случае проблема решается так: один из несистемных разделов, где хранятся пользовательские данные, преобразуется из основного в логический, каким, по сути, он и должен быть.

4. Установка Windows на логический раздел диска

При наличии на жестком диске основных разделов, даже если Windows целенаправленно устанавливать на логический раздел, операционная система сама в процессе установки преобразует его в основной. Windows даже выкрутится из ситуации, когда лимит основных разделов будет исчерпан. Она просто обустроит себе технический раздел на любом доступном основном разделе.

А вот если на жестком диске будут только лишь логические разделы, Windows на этапе выбора раздела диска устанавливаться не захочет. Проще всего дела будут обстоять, если на диске нет данных или они не представляют важности. В этом случае проблема легко решается подручными средствами самого установочного диска операционной системы. Существующие логические разделы диска удаляются кнопкой «Удалить»,

а на их месте формируются новые разделы с помощью кнопки «Создать».

На диске установки Windows 7 для доступа к этим кнопкам нужно жать опцию «Настройка диска».

Если делить диск на разделы не нужно, например, когда это 60-гигабайтный SSD, можно не создавать никаких разделов, а устанавливать Windows прямо на «Незанятое место на диске».

Но когда на жестком диске имеется большой объем данных, в таком случае без специальных программ для работы с дисковым пространством не обойтись. Необходимо раздел, на который планируется установка Windows, преобразовать из логического в основной.

5. Программа Acronis Disk Director 12 для решения поставленных задач

Назначенный при создании раздела основной или логический тип впоследствии изменить штатной утилитой управления дисками Windows невозможно. Для этого потребуется прибегнуть к более функциональным решениям в виде сторонних программ для работы с дисковым пространством компьютера, которые смогут провести операцию без удаления раздела, с сохранностью его данных. На фоне конкурентов в плане назначения разделам диска основного или логического типа Acronis Disk Director 12 выгодно отличается наличием «защиты от дурака». Тогда как, например, Paragon Hard Disk Manager бездумно согласится на эксперимент по преобразованию технического раздела Windows из основного в логический, Acronis Disk Director заботливо предупредит обо всех негативных последствиях планируемой операции.

Acronis Disk Director 12 настолько умная программа, что даже если эту операцию подтвердить, произойдет лишь эффект проведения операции, так сказать, обманка для «особо настойчивых». По-настоящему ничего не будет изменено, и после перезагрузки Windows технический раздел системы останется, как и прежде, основным.

Для критических случаев, когда Windows не загружается или попросту еще не установлена, Acronis Disk Director 12 в своем интерфейсе предусматривает создание загрузочного носителя.

После приветственного окошка выбираем «Windows-подобное представление» загрузочного носителя.

Пропускаем этап с параметрами ядра Linux.

Выбираем загрузочный носитель с поддержкой UEFI для компьютеров на базе этой BIOS или ограничиваемся обычной версией для 32-разрядных систем. Вариант выбора принципиален только для BIOS UEFI.

Далее определяемся с типом носителя и следуем соответствующим шагам мастера для завершения процесса.

Наконец, выставляем в BIOS приоритет загрузки с выбранного носителя и запускаем Acronis Disk Director 12.

6. Преобразование основного раздела диска в логический и наоборот

В окне Acronis Disk Director 12, будь это окно десктопной программы, или это интерфейс установочного носителя, выбираем нужный раздел диска. Выбирать можно хоть в таблице разделов диска вверху, хоть в визуальном их представлении внизу. Вызываем на разделе контекстное меню. Если это основной раздел, выбираем функцию «Преобразовать в логический».

Применяем ожидающую операцию.

Еще раз подтверждаем решение нажатием кнопки «Продолжить».

Раздел преобразован в логический.

Аналогично происходит операция по преобразованию логического раздела диска в основной. На выбранном логическом разделе в контекстном меню выбираем функцию «Преобразовать в основной».

В отдельных случаях возвращения техническому разделу Windows основного типа таким путем потребуется дополнительно осуществить восстановление загрузочного сектора.

В завершение

Завершить эту статью хотелось бы напутствием для новичков, которые собираются экспериментировать с дисковым пространством компьютера. Проверять потенциал профессионального софта в этой области не обязательно на физическом диске компьютера. Для этих целей средствами Windows (в той же утилите управления дисками) можно создать виртуальный VHD-диск, инициализировать его и уже с ним проводить разного рода эксперименты.