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标题: 电脑小知识【第一期】（常见磁盘文件系统） [打印本页]

作者: 夏时蝉 时间: 2023-2-9 19:03
标题: 电脑小知识【第一期】（常见磁盘文件系统）
距离上一次发布关于电脑小知识的文章已经有12天没有更新了，所以本期我将更新一篇关于磁盘文件系统的简介，方便一些刚接触电脑的小伙伴快速上手，如果你是一下资深的电脑专家或者对电脑比较熟悉的小伙伴，那么你可以划走了，当然也可以纠正或补充文章中一下不合理或遗漏的地方联系方式：私信作者（请在平台上私信） (*^ω^*)♡
<hr/>1.NTFS

1.NTFS简介

NTFS（New Technology File System）是Windows NT内核的系列操作系统支持的，NTFS文件系统最早出现于1993年的Windows NT操作系统中，值得注意的是NTFS是一个日志文件系统，这意味着除了向磁盘中写入信息，该文件系统还会为所发生的所有改变保留一份日志。这一功能让NTFS文件系统在发生错误的时候（比如系统崩溃或电源供应中断）更容易恢复，从而更好地保护磁盘文件，毕竟磁盘有价，数据无价

NTFS文件系统示意图

   2.NTFS优势

               其中NTFS文件系统所具备了三个特殊一点的功能：1.错误预警功能  2.磁盘自我修复功能 3.日志功能
               接下来我将详细讲解NTFS文件系统的具体优势：
               1.安全性
                        NTFS文件系统能够轻松指定用户访问某一文件或目录、操作的权限大小，NTFS能用一个随机产生的密钥把一个文件加密，只有文件的所有者和管理员掌握解密的密钥，其他人即使能够登录到系统中，也没有办法读取它，NTFS还支持加密文件系统(EFS)以阻止未授权的用户访问文件。
               2.容错性
                        NTFS使用了一种被称为事务登录的技术跟踪对磁盘的修改，因此，NTFS可以在极短的时间内恢复磁盘里的错误。
               3.稳定性
                        NTFS文件系统的文件不易受到病毒和系统崩溃的侵袭。这种抗干扰能力直接源自于Windows NT操作系统的高度安全性能，所以也引发了一下NTFS的系统不兼容性，如NTFS无法被Android系统所识别。
               4.大容量
                        NTFS彻底解决存储容量限制，最大可支持16EB
                     （换算进制：1024B=1KB，1024KB=1MB，1024MB=1GB，1024GB=1TB，1024TB=1PB，1024PB=1EB）
                        同时NTFS支持长达255字符的文件名
   3.NTFS缺点

            NTFS虽然有诸多优点，但这些都是针对传统机械硬盘而设计的，对于新兴的Flash 闪存材料不一定适用。NTFS分区是采用“日志式”的文件系统，因为要记录磁盘的详细读写操作，对U盘这种闪存储介质会造成较大的负担，比如同样存取一个文件或目录，在NTFS系统上的读写次数就会比FAT32来得多，理论上NTFS格式的U盘比较容易损坏，而且400MB以下的分区也比FAT16更浪费空间。
4.支持系统框架

Windows XP及以上
安卓可以安装NTFS挂载软件以进行读取（不建议）
2.FAT文件系统

   1.FAT简介

         FAT是文件配置表（英语：File Allocation Table，首字母缩略字：FAT），是一种由微软发明并拥有部分专利的文件系统，供MS-DOS使用，也是所有非NT核心的微软窗口使用的文件系统。
         FAT文件系统考虑当时电脑性能有限，所以未被复杂化，因此几乎所有个人电脑的操作系统都支持。这特性使它成为理想的软盘和存储卡文件系统，也适合用作不同操作系统中的数据交流。
         FAT32文件系统由DBR及其保留扇区，FAT1，FAT2和DATA四个部分组成，如下图所示：

FAT文件系统示意图

2.FAT历史

   1.FAT12
         初期的FAT就是现在俗称的FAT12。作为软盘的文件系统，它有几项限制：不支持分层性结构，丛集寻址只有12位（这使得控制FAT有些棘手）而且只支持最多32M（216）的分区。
   2.FAT32
            为了解决FAT16对于卷大小的限制同时让DOS的真实模式在非必要情况下不减少可用常规内存状况下处理这种格式，微软公司决定实施新一代的FAT，它被称为FAT32，带有32位的簇数，用了其中的28位。
            理论上，这将支持总数达268,435,438（<228）的簇，允许磁盘容量达到2字节。然而，由于微软公司scandisk工具的限制，FAT不能大于4,177,920（<222）个簇，这将卷的容量限制在了124.55GB
   3.exFAT
               exFAT（Extended File Allocation Table File System，扩展FAT，即扩展文件分配表）是Microsoft在WindowsEmbeded 5.0以上（包括Windows CE 5.0、6.0、Windows Mobile5、6、6.1）中引入的一种适合于闪存的文件系统，为了解决FAT32等不支持4G及其更大的文件而推出。对于闪存，NTFS文件系统不适合使用，exFAT更为适用。对于磁盘则不太适用。
3.FAT优势

      FAT的优势没NTFS多，但小编还是整理出了FAT文件系统的优势
      突破了FAT32对每一个分区的容量只有2GB的限制，可以支持大到2TB（2048G）的分区。在不超过8GB的分区容量下，每个簇的容量都固定为4KB，与FAT16相比，可以大大减少磁盘的浪费，提高磁盘利用率。
4.FAT缺点

   用 FAT32格式分区的磁盘，由于文件分配表的扩大，运行速度比采用FAT16格式分区的磁盘要慢，且DOS系统和某些早期的应用软件不支持这种分区格式。另外还有一个致命的缺点让FAT32逐渐被淘汰，这就是FAT32的单个文件最大只能支持4GB。现在已经进入高清时代，720P和1080P高清视频文件都很容易超过4GB，因此FAT32已经走向没落。
5.补充说明（此部分转载至CSDN博主「Dolorous_yuanshao」的原创文章）

   exFAT文件系统优点：分区大小和单文件大小最大可达16EB（16×1024×1024TB）；簇大小非常灵活，最小0.5KB，最高达32MB；采用了剩余空间分配表，空间利用率更高；同一目录下最大文件数可达65536个；支持访问控制；支持 TFAT(WINCE早期文件系统)。可以看出，ExFAT就是闪存专用的文件系统，只有U盘和存储卡才能格式化成exFAT，传统硬盘是无法格式化成 exFAT格式的，因为exFAT的特性其实并不比NTFS强，但却比NTFS及FAT32更适合闪存使用。
   exFAT文件系统缺点：exFAT作为一种全新的文件系统，在电脑上的兼容性却不太好，目前主流的XP和Vista默认都不支持ExFAT，XP需升级至SP3补丁、Vista需升级至SP1补丁才能支持它。当然微软也提供了exFAT的单独更新文件，Win7默认支持。
6.支持系统框架

Windows95及以上
Android6.0及以上
3.ext4文件系统

   1.ext4简介

EXT4是第四代扩展文件系统，是Linux系统下的日志文件系统，是ext3文件系统的后继版本。
   2.ext4优势（此部分仅列举3个优势）

            1.多块分配
                     当数据写入到Ext3文件系统中时，Ext3的数据块分配器每次只能分配一个4KB的块，如果写一个100MB的文件就要调用25600次数据块分配器，而Ext4的多块分配器“Multiblock Allocator（MBAlloc）”支持一次调用分配多个数据块。
            2.盘区结构
                     Ext3文件系统采用间接映射地址，当操作大文件时，效率极其低下。例如，一个100MB大小的文件，在Ext3中要建立25600个数据块（以每个数据块大小为4KB为例）的映射表；而Ext4引入了盘区概念，每个盘区为一组连续的数据块，上述文件可以通过盘区的方式表示为“该文件数据保存在接下来的25600个数据块中”，提高了访问效率。
               3.支持快速fsck
                        以前的文件系统版本执行fsck时很慢，因为它要检查所有的i-节点，而Ext4给每个块组的i-节点表中都添加了一份未使用i-节点的列表，所以Ext4文件系统做一致性检查时就可以跳过它们而只去检查哪些在使用的i-节点，从而提高了速度。
      3.支持系统框架

               Windows XP及以上
               Linux系统
4.btrfs文件系统

      1.btrfs简介

               BTRFS（通常念成Butter FS），由Oracle于2007年宣布并进行中的COW(copy-on-write式)文件系统。目标是取代Linuxext3文件系统，改善ext3的限制，特别是单一文件大小的限制，总文件系统大小限制以及加入文件校验和特性。加入ext3/4未支持的一些功能，例如可写的磁盘快照(snapshots)，以及支持递归的快照(snapshots of snapshots)，内建磁盘阵列（RAID）支持，支持子卷(Subvolumes)的概念，允许在线调整文件系统大小
      2.btrfs优势（此部分转载至百度百科）

首先是扩展性 (scalability) 相关的特性，btrfs 最重要的设计目标是应对大型机器对文件系统的扩展性要求。 Extent，B-Tree 和动态 inode 创建等特性保证了 btrfs 在大型机器上仍有卓越的表现，其整体性能而不会随着系统容量的增加而降低。
其次是数据一致性 (data integrity) 相关的特性。系统面临不可预料的硬件故障，Btrfs 采用 COW 事务技术来保证文件系统的一致性。 btrfs 还支持 checksum，避免了 silent corrupt 的出现。而传统文件系统则无法做到这一点。
第三是和多设备管理相关的特性。 Btrfs 支持创建快照 (snapshot)，和克隆 (clone) 。 btrfs 还能够方便的管理多个物理设备，使得传统的卷管理软件变得多余。
最后是其他难以归类的特性。这些特性都是比较先进的技术，能够显著提高文件系统的时间 / 空间性能，包括延迟分配，小文件的存储优化，目录索引等。
      3.支持系统框架

Linux系统
5.XFS文件系统

      1.XFS简介

               XFS一种高性能的日志文件系统，最早于1993年，由Silicon Graphics为他们的IRIX操作系统而开发，是IRIX 5.3版的默认文件系统。2000年5月，Silicon Graphics以GNU通用公共许可证发布这套系统的源代码，之后被移植到Linux 内核上。XFS 特别擅长处理大文件，同时提供平滑的数据传输。
      2.XFS优势（此处仅列举3个）

               1.数据完全性
                              （此特性类似NTFS文件系统）采用XFS文件系统，当意想不到的宕机发生后，首先，由于文件系统开启了日志功能，所以你磁盘上的文件不再会意外宕机而遭到破坏了。不论目前文件系统上存储的文件与数据有多少，文件系统都可以根据所记录的日志在很短的时间内迅速恢复磁盘文件内容。
                  2.传输特性
                           XFS文件系统采用优化算法，日志记录对整体文件操作影响非常小。XFS查询与分配存储空间非常快。xfs文件系统能连续提供快速的反应时间。笔者曾经对XFS、JFS、Ext3、ReiserFS文件系统进行过测试，XFS文件文件系统的性能表现相当出众。
                  3.可扩展性
XFS 是一个全64-bit的文件系统，它可以支持上百万T字节的存储空间。对特大文件及小尺寸文件的支持都表现出众，支持特大数量的目录。最大可支持的文件大小为263 = 9 x 1018 = 9 exabytes，最大文件系统尺寸为18 exabytes。
         3.支持操作系统

IRIX操作系统
                     Linux操作系统
<hr/>本次的文章到这里就结束了，虽然只有短短的一部分，但希望对你有帮助，浏览过的小伙伴，如果觉得有用，麻烦点赞收藏加关注(=̴̶̷̤̄ ₃ =̴̶̷̤̄)♡

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作者: 寒云宛秋 时间: 2023-2-9 19:04
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