Файловая система (file system) – способ организации данных в виде файлов на устройствах внешней памяти (жестких и оптических дисках, устройствах флеш-памяти и т. п.).
Файловая система должна обеспечивать:
1) безопасное и надежное хранение данных (т. е. защищенное от несанкционированного использования и различного рода сбоев и ошибок);
2) программный интерфейс доступа к файлам;
3) организацию файлов в виде иерархии каталогов.
Windows поддерживает несколько файловых систем для различных внешних устройств:
· NTFS – основная файловая система семейства Windows NT;
· FAT (File Allocation Table – таблица размещения файлов) – простая файловая система используемая Windows для устройств флеш‑памяти, а также для совместимости с другими операционными системами при установке на диски с множественной загрузкой. Основным элементом этой файловой системы является таблица размещения файлов FAT (по имени которой названа вся файловая система), необходимая для определения расположения файла на диске. Существует три варианта FAT, отличающихся разрядностью идентификаторов, указывающих размещение файлов: FAT12, FAT16 и FAT32;
· exFAT (Extended FAT – расширенная FAT) – развитие файловой системы FAT, использующее 64‑разрядные идентификаторы. Применяется в основном для устройств флеш-памяти;
· CDFS (CD‑ROM File System) – файловая система для CD‑дисков, объединяющая форматы ISO‑9660[1] и Joliet[2];
· UDF (Universal Disk Format – универсальный формат дисков) – файловая система для CD и DVD‑дисков, разработанная для замены ISO‑9660.
Для дальнейшего изложения необходимо знать следующие важные понятия: диск, раздел, простые и составные тома, сектор, кластер.
Диск (disk) – устройство внешней памяти, например, жесткий диск или оптический диск (CD, DVD, Blu‑ray).
Раздел (partition) – непрерывная часть жесткого диска. Диск может содержать несколько разделов.
Том (volume) или логический диск (logical disk) – область внешней памяти, с которой операционная система работает как с единым целым. Тома бывают простые и составные.
Простой том (simple volume) – том, состоящий из одного раздела.
Составной том (multipartition volume) – том, состоящий из нескольких разделов (необязательно на одном диске).
Понятия раздела и простого тома отличаются: во‑первых, разделы формируются, в основном, только на жестких дисках, а тома создаются и на других устройствах внешней памяти (например на оптических дисках и устройствах флеш‑памяти), во‑вторых, понятие «раздел» связано с физическим устройством, а понятие «том» – с логическим представлением внешней памяти.
Сектор (sector) – блок данных фиксированного размера на диске; наименьшая единица информации для диска. Типичный размер сектора для жестких дисков равен 512 байтам, для оптических дисков – 2048 байт. Деление диска на секторы происходит один раз при создании диска в процессе низкоуровневого форматирования и обычно не может быть изменено.
Кластер (cluster) – логический блок данных на диске, включающий один или несколько секторов. Количество секторов, составляющих кластер, обычно кратно степеням двойки. Размер кластера задается операционной системой в процессе высокоуровневого форматирования, которое может осуществляться многократно.
При записи на диск файл всегда будет занимать целое число кластеров. Например, файл размером 100 байт в файловой системе с размером кластера 4 КБ будет занимать ровно 4 КБ.
Выбор размера кластера связан со следующими соображениями. Малые кластеры позволяют сократить размер фактически неиспользуемого дискового пространства, возникающего за счет размещения файла в целом числе кластеров. Но при этом общее количество кластеров на диске увеличивается и размер служебных структур файловой системы, в которых хранится информация о файлах, возрастает.
