Panoramica dei file system FAT, HPFS e NTFS

In questo articolo vengono illustrate le differenze tra FAT (File Allocation Table), HPFS (High Performance File System) e NTFS (NT File System) in Windows NT e i relativi vantaggi e svantaggi.

Si applica a:   Windows 10 - tutte le edizioni, Windows Server 2012 R2
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Nota

HPFS è supportato solo in Windows NT versioni 3.1, 3.5 e 3.51. Windows NT 4.0 non supporta e non può accedere alle partizioni HPFS. Inoltre, il supporto per il file system FAT32 è diventato disponibile in Windows 98/Windows 95 OSR2 e Windows 2000.

Panoramica di FAT

FAT è di gran lunga il più semplice dei file system supportati da Windows NT. Il file system FAT è caratterizzato dalla tabella di allocazione file (FAT, File Allocation Table), che in realtà è una tabella che si trova nella parte superiore del volume. Per proteggere il volume, vengono conservate due copie del file FAT in caso di danneggiamento. Inoltre, le tabelle FAT e la directory radice devono essere archiviate in un percorso fisso in modo che i file di avvio del sistema possano essere posizionati correttamente.

Un disco formattato con FAT viene allocato in cluster, le cui dimensioni sono determinate dalle dimensioni del volume. Quando viene creato un file, viene creata una voce nella directory e viene stabilito il primo numero di cluster contenente i dati. Questa voce nella tabella FAT indica che si tratta dell'ultimo cluster del file o punta al cluster successivo.

L'aggiornamento della tabella FAT è molto importante e richiede molto tempo. Se la tabella FAT non viene aggiornata regolarmente, può causare la perdita di dati. Richiede tempo perché le testine di lettura del disco devono essere riposizionate nella traccia logica zero dell'unità ogni volta che la tabella FAT viene aggiornata.

Non esiste alcuna organizzazione nella struttura di directory FAT e ai file viene assegnato il primo percorso aperto nell'unità. Fat supporta inoltre solo attributi di file di sola lettura, nascosti, di sistema e di archiviazione.

Convenzione di denominazione FAT

FAT utilizza la convenzione di denominazione dei file 8.3 tradizionale e tutti i nomi di file devono essere creati con il set di caratteri ASCII. Il nome di un file o di una directory può contenere fino a otto caratteri, quindi un separatore punto (.) e fino a un'estensione di tre caratteri. Il nome deve iniziare con una lettera o un numero e può contenere qualsiasi carattere ad eccezione dei seguenti:

. " / \ [ ] : ; | = ,

Se si utilizza uno di questi caratteri, potrebbero verificarsi risultati imprevisti. Il nome non può contenere spazi.

I nomi seguenti sono riservati:

CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL

Tutti i caratteri verranno convertiti in maiuscolo.

Vantaggi di FAT

Non è possibile eseguire un'operazione di annullamento dell'Windows NT in uno dei file system supportati. Le utilità di annullamento dell'eliminazione tentano di accedere direttamente all'hardware, operazione che non può essere eseguita in Windows NT. Tuttavia, se il file si trova in una partizione FAT e il sistema viene riavviato in MS-DOS, il file può essere annullato. Il file system FAT è ideale per unità e/o partizioni sotto i 200 MB, perché FAT inizia con un sovraccarico minimo. Per ulteriori informazioni sui vantaggi di FAT, vedere quanto segue:

  • Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", capitolo 5, sezione intitolata "Scelta di un file system"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, capitolo 18, "Scelta di un file system"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide", capitolo 3, sezione intitolata "Quale file system utilizzare in quali volumi"

Svantaggi di FAT

Preferibilmente, quando si utilizzano unità o partizioni di oltre 200 MB, il file system FAT non deve essere utilizzato. Ciò è dovuto al fatto che con l'aumentare delle dimensioni del volume, le prestazioni con FAT diminuiscono rapidamente. Non è possibile impostare autorizzazioni per i file che sono partizioni FAT.

Le partizioni FAT hanno dimensioni limitate a un massimo di 4 Gigabyte (GB) sotto Windows NT e 2 GB in MS-DOS.

Per ulteriori informazioni su altri svantaggi di FAT, vedere quanto segue:

  • Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", capitolo 5, sezione intitolata "Scelta di un file system"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, capitolo 18, "Scelta di un file system"

  • Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide", capitolo 3, sezione intitolata "Quale file system utilizzare in quali volumi"

Panoramica di HPFS

Il file system HPFS è stato introdotto per la prima volta con OS/2 1.2 per consentire un maggiore accesso ai dischi rigidi più grandi che venivano poi visualizzati sul mercato. Inoltre, era necessario che un nuovo file system estende il sistema di denominazione, l'organizzazione e la sicurezza per le crescenti esigenze del mercato dei server di rete. HPFS gestisce l'organizzazione di directory fat, ma aggiunge l'ordinamento automatico della directory in base ai nomi dei file. I nomi file vengono estesi fino a un massimo di 254 caratteri a byte doppio. HPFS consente inoltre che un file sia composto da "dati" e attributi speciali per consentire una maggiore flessibilità in termini di supporto di altre convenzioni di denominazione e sicurezza. Inoltre, l'unità di allocazione viene modificata da cluster a settori fisici (512 byte), riducendo lo spazio su disco perso.

In HPFS, le voci di directory contengono più informazioni rispetto a FAT. Oltre al file degli attributi, sono incluse informazioni sulla data e l'ora di modifica, creazione e accesso. Invece di puntare al primo cluster del file, le voci di directory in HPFS puntano al nodo FNODE. FNODE può contenere i dati del file o puntatori che possono puntare ai dati del file o ad altre strutture che alla fine puntano ai dati del file.

HPFS tenta di allocare il maggior numero possibile di file in settori contigui. Questa operazione viene eseguita per aumentare la velocità durante l'elaborazione sequenziale di un file.

HPFS organizza un'unità in una serie di bande da 8 MB e, quando possibile, un file è contenuto in una di queste bande. Tra ognuna di queste bande sono presenti bitmap di allocazione 2K, che tengono traccia dei settori all'interno di una banda e non sono stati allocati. La banda aumenta le prestazioni perché la testina dell'unità non deve tornare alla parte superiore logica (in genere cilindro 0) del disco, ma alla bitmap di allocazione della banda più vicina per determinare dove deve essere archiviato un file.

Inoltre, HPFS include un paio di oggetti dati speciali univoci:

Super Block

Il blocco super si trova nel settore logico 16 e contiene un puntatore al nodo FNODE della directory radice. Uno dei più grandi pericoli dell'utilizzo di HPFS è che se il super blocco viene perso o danneggiato a causa di un settore danneggiato, lo sono anche i contenuti della partizione, anche se il resto dell'unità è a posto. Sarebbe possibile recuperare i dati nell'unità copiando tutto in un'altra unità con un buon settore 16 e ricompilando il super blocco. Tuttavia, si tratta di un'attività molto complessa.

Blocco di riserva

Il blocco di riserva si trova nel settore logico 17 e contiene una tabella di "correzioni a caldo" e il blocco directory di riserva. In HPFS, quando viene rilevato un settore non valido, la voce "correzioni a caldo" viene utilizzata per puntare logicamente a un settore valido esistente al posto del settore non valido. Questa tecnica per la gestione degli errori di scrittura è nota come correzione rapida.

La correzione rapida è una tecnica in cui se si verifica un errore a causa di un settore non valido, il file system sposta le informazioni in un settore diverso e contrassegna il settore originale come non valido. Questa operazione viene eseguita in modo trasparente per tutte le applicazioni che eseguono operazioni di I/O su disco, ovvero l'applicazione non sa mai che si sono verificati problemi con il disco rigido. L'utilizzo di un file system che supporta la correzione rapida eliminerà i messaggi di errore come "Abort, Retry, or Fail" FAT. messaggio di errore che si verifica quando viene rilevato un settore non grave.

Nota

La versione di HPFS inclusa in Windows NT non supporta la correzione rapida.

Vantaggi di HPFS

HPFS è ideale per le unità nell'intervallo da 200 a 400 MB. Per ulteriori informazioni sui vantaggi di HPFS, vedere quanto segue:

  • Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", capitolo 5, sezione intitolata "Scelta di un file system"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, capitolo 18, "Scelta di un file system"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide", capitolo 3, sezione intitolata "Quale file system utilizzare in quali volumi"

Svantaggi di HPFS

A causa del sovraccarico in HPFS, non è una scelta molto efficiente per un volume inferiore a circa 200 MB. Inoltre, con volumi superiori a circa 400 MB, si verifica una riduzione delle prestazioni. Non è possibile impostare la sicurezza su HPFS in Windows NT.

HPFS è supportato solo in Windows NT versioni 3.1, 3.5 e 3.51. Windows NT 4.0 non può accedere alle partizioni HPFS.

Per ulteriori svantaggi di HPFS, vedere quanto segue:

  • Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", capitolo 5, sezione intitolata "Scelta di un file system"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, capitolo 18, "Scelta di un file system"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide", capitolo 3, sezione intitolata "Quale file system utilizzare in quali volumi"

Panoramica di NTFS

Dal punto di vista di un utente, NTFS continua a organizzare i file in directory, che, come HPFS, sono ordinate. Tuttavia, a differenza di FAT o HPFS, non esistono oggetti "speciali" sul disco e non vi è alcuna dipendenza dall'hardware sottostante, ad esempio i settori a 512 byte. Inoltre, sul disco non sono presenti posizioni speciali, ad esempio tabelle FAT o blocchi super HPFS.

Gli obiettivi di NTFS sono fornire:

  • Affidabilità particolarmente utile per i file server e i sistemi di fascia alta

  • Una piattaforma per funzionalità aggiuntive

  • Supportare i requisiti POSIX

  • Rimozione delle limitazioni dei file system FAT e HPFS

Affidabilità

Per garantire l'affidabilità di NTFS, sono state affrontate tre aree principali: recuperabilità, rimozione di errori irreversibili nel settore singolo e correzione rapida.

NTFS è un file system ripristinabile perché tiene traccia delle transazioni nel file system. Quando si esegue chKDSK su FAT o HPFS, viene controllata la coerenza dei puntatori all'interno delle tabelle directory, allocazione e file. In NTFS, viene mantenuto un registro delle transazioni relative a questi componenti in modo che CHKDSK deve eseguire solo il rollback delle transazioni fino all'ultimo punto di commit per ripristinare la coerenza all'interno del file system.

In FAT o HPFS, se un settore che rappresenta la posizione di uno degli oggetti speciali del file system ha esito negativo, si verificherà un errore di settore singolo. NTFS evita questo problema in due modi: in primo luogo, non utilizzando oggetti speciali sul disco e tracciando e proteggendo tutti gli oggetti presenti sul disco. In secondo luogo, in NTFS vengono conservate più copie (il numero dipende dalle dimensioni del volume) della tabella file master.

Analogamente alle versioni OS/2 di HPFS, NTFS supporta la correzione rapida.

Funzionalità aggiunte

Uno dei principali obiettivi di progettazione di Windows NT a ogni livello è fornire una piattaforma che possa essere aggiunta e costruita e NTFS non fa eccezione. NTFS offre una piattaforma completa e flessibile che consente l'utilizzo di altri file system. INOLTRE, NTFS supporta completamente il modello Windows NT sicurezza e supporta più flussi di dati. Un file di dati non è più un singolo flusso di dati. Infine, in NTFS, un utente può aggiungere i propri attributi definiti dall'utente a un file.

Supporto POSIX

NTFS è la versione più conforme a POSIX.1 dei file system supportati perché supporta i requisiti POSIX.1 seguenti:

Denominazione con distinzione tra maiuscole e minuscole:

In POSIX, README.TXT, Readme.txt e readme.txt sono tutti file diversi.

Timestamp aggiuntivo:

L'indicatore di data e ora aggiuntivo fornisce l'ora dell'ultimo accesso al file.

Collegamenti rigidi:

Un collegamento rigido si verifica quando due nomi di file diversi, che possono essere posizionati in directory diverse, puntano agli stessi dati.

Rimuovere le limitazioni

In primo luogo, NTFS ha aumentato notevolmente le dimensioni di file e volumi, in modo che ora possano essere fino a 2^64 byte (16 exabyte o 18.446.744.073.709.551.616 byte). NTFS è inoltre tornato al concetto FAT di cluster per evitare problemi HPFS di dimensioni del settore fisso. Questa operazione è stata eseguita Windows NT è un sistema operativo portatile e è probabile che si verifichino diverse tecnologie del disco a un certo punto. Pertanto, 512 byte per settore sono stati visti come una grande possibilità di non essere sempre idonei per l'allocazione. Questa operazione è stata eseguita consentendo al cluster di essere definito come multipli della dimensione di allocazione naturale dell'hardware. Infine, in NTFS tutti i nomi di file sono basati su Unicode e i nomi di file 8.3 vengono mantenuti insieme ai nomi di file lunghi.

Vantaggi di NTFS

NTFS è ideale per l'utilizzo su volumi di circa 400 MB o più. Ciò è dovuto al fatto che le prestazioni non si riducono in NTFS, come in FAT, con volumi di dimensioni maggiori.

La recuperabilità progettata in NTFS è tale che un utente non deve mai eseguire alcun tipo di utilità di ripristino del disco in una partizione NTFS. Per ulteriori vantaggi di NTFS, vedere quanto segue:

  • Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", capitolo 5, sezione intitolata "Scelta di un file system"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, capitolo 18, "Scelta di un file system"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide", capitolo 3, sezione intitolata "Quale file system utilizzare in quali volumi"

Svantaggi di NTFS

Non è consigliabile utilizzare NTFS in un volume di dimensioni inferiori a circa 400 MB, a causa del sovraccarico di spazio in NTFS. Questo sovraccarico di spazio è sotto forma di file di sistema NTFS che in genere utilizzano almeno 4 MB di spazio su disco in una partizione da 100 MB.

Attualmente, non esiste alcuna crittografia dei file incorporata in NTFS. Pertanto, un utente può eseguire l'avvio in MS-DOS o in un altro sistema operativo e utilizzare un'utilità di modifica del disco di basso livello per visualizzare i dati archiviati in un volume NTFS.

Non è possibile formattare un disco floppy con il file system NTFS. Windows NT tutti i dischi floppy con il file system FAT perché il sovraccarico in NTFS non si adatterà a un disco floppy.

Per ulteriori informazioni sui vantaggi di NTFS, vedere quanto segue:

  • Windows NT Server "Concepts and Planning Guide", capitolo 5, sezione intitolata "Scelta di un file system"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, capitolo 18, "Scelta di un file system"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Resource Guide", capitolo 3, sezione intitolata "Quale file system utilizzare in quali volumi"

Convenzioni di denominazione NTFS

I nomi di file e directory possono contenere fino a 255 caratteri, incluse eventuali estensioni. I nomi mantengono la distinzione tra maiuscole e minuscole. NTFS non fa distinzione tra nomi di file in base alla distinzione tra maiuscole e minuscole. I nomi possono contenere qualsiasi carattere ad eccezione dei seguenti:

? " / \ < > * | :

Attualmente, dalla riga di comando è possibile creare solo nomi di file di un massimo di 253 caratteri.

Nota

Le limitazioni hardware sottostanti possono imporre ulteriori limitazioni alle dimensioni delle partizioni in qualsiasi file system. In particolare, una partizione di avvio può avere dimensioni di soli 7,8 GB e la tabella delle partizioni presenta una limitazione di 2 terabyte.

Per ulteriori informazioni sui file system supportati per Windows NT, vedere Windows NT Resource Kit.