Información general sobre los sistemas de archivos FAT, HPFS y NTFS

En este artículo se explican las diferencias entre la tabla de asignación de archivos (FAT), el sistema de archivos de alto rendimiento (HPFS) y el sistema de archivos NT (NTFS) en Windows NT y sus ventajas y desventajas.

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Nota:

HPFS solo se admite en las versiones 3.1, 3.5 y 3.51 de Windows NT. Windows NT 4.0 no admite y no puede acceder a particiones de HPFS. Además, la compatibilidad con el sistema de archivos FAT32 se puso a disposición en Windows 98/Windows 95 OSR2 y Windows 2000.

Información general sobre FAT

FAT es, en gran medida, el más simple de los sistemas de archivos compatibles con Windows NT. El sistema de archivos FAT se caracteriza por la tabla de asignación de archivos (FAT), que es realmente una tabla que reside en la "parte superior" del volumen. Para proteger el volumen, se conservan dos copias de FAT en caso de que uno se dañe. Además, las tablas FAT y el directorio raíz deben almacenarse en una ubicación fija para que los archivos de arranque del sistema se puedan ubicar correctamente.

Un disco con formato FAT se asigna en clústeres cuyo tamaño viene determinado por el tamaño del volumen. Cuando se crea un archivo, se crea una entrada en el directorio y se establece el primer número de clúster que contiene datos. Esta entrada en la tabla FAT indica que este es el último clúster del archivo o apunta al siguiente clúster.

Actualizar la tabla FAT es muy importante, así como mucho tiempo. Si la tabla FAT no se actualiza periódicamente, puede provocar la pérdida de datos. Es lento porque los encabezados de lectura del disco deben cambiarse a la posición de la pista lógica de la unidad cero cada vez que se actualiza la tabla FAT.

No hay ninguna organización en la estructura de directorios FAT y los archivos reciben la primera ubicación abierta en la unidad. Además, FAT solo admite atributos de archivo de solo lectura, ocultos, del sistema y de archivo.

Convención de nomenclatura FAT

FAT usa la convención tradicional de nomenclatura de archivos 8.3 y todos los nombres de archivo deben crearse con el juego de caracteres ASCII. El nombre de un archivo o directorio puede tener hasta ocho caracteres, un separador de punto (.) y hasta una extensión de tres caracteres. El nombre debe comenzar con una letra o un número y puede contener cualquier carácter, excepto para lo siguiente:

. " / \ [ ] : ; | = ,

Si se usa cualquiera de estos caracteres, pueden producirse resultados inesperados. El nombre no puede contener ningún espacio.

Los nombres siguientes están reservados:

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

Todos los caracteres se convertirán en mayúsculas.

Ventajas de FAT

No es posible realizar una recuperación en Windows NT en ninguno de los sistemas de archivos compatibles. Las utilidades de recuperación intentan acceder directamente al hardware, que no se puede realizar en Windows NT. Sin embargo, si el archivo se encuentra en una partición FAT y el sistema se reinicia en MS-DOS, el archivo se puede deshacer. El sistema de archivos FAT es mejor para unidades o particiones en aproximadamente 200 MB, ya que FAT comienza con muy poca sobrecarga. Para obtener más información sobre las ventajas fat, consulte lo siguiente:

• Guía de conceptos y planeación de Windows NT Server, capítulo 5, sección titulada "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Workstation 4.0, capítulo 18, "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Server 4.0 "Guía de recursos", capítulo 3, sección titulada "Qué sistema de archivos usar en qué volúmenes"

Desventajas de FAT

Preferiblemente, al usar unidades o particiones de más de 200 MB, no se debe usar el sistema de archivos FAT. Esto se debe a que a medida que aumenta el tamaño del volumen, el rendimiento con FAT disminuirá rápidamente. No es posible establecer permisos en archivos que son particiones FAT.

Las particiones FAT tienen un tamaño limitado a un máximo de 4 Gigabytes (GB) en Windows NT y 2 GB en MS-DOS.

Para obtener más información sobre otras desventajas de FAT, consulte lo siguiente:

• Guía de conceptos y planeación de Windows NT Server, capítulo 5, sección titulada "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Workstation 4.0, capítulo 18, "Elegir un sistema de archivos"

• Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Guía de recursos", capítulo 3, sección titulada "Qué sistema de archivos usar en qué volúmenes"

Introducción a HPFS

El sistema de archivos HPFS se introdujo por primera vez con OS/2 1.2 para permitir un mayor acceso a las unidades de disco duro más grandes que aparecen en el mercado. Además, era necesario que un nuevo sistema de archivos ampliara el sistema de nomenclatura, la organización y la seguridad para las crecientes demandas del mercado del servidor de red. HPFS mantiene la organización de directorios de FAT, pero agrega la ordenación automática del directorio en función de los nombres de archivo. Los nombres de archivo se extienden hasta 254 caracteres de bytes dobles. HPFS también permite que un archivo se componga de "datos" y atributos especiales para permitir una mayor flexibilidad en cuanto a admitir otras convenciones de nomenclatura y seguridad. Además, la unidad de asignación se cambia de clústeres a sectores físicos (512 bytes), lo que reduce el espacio en disco perdido.

En HPFS, las entradas de directorio contienen más información que en FAT. Además del archivo de atributo, esto incluye información sobre la modificación, la creación y la fecha y horas de acceso. En lugar de apuntar al primer clúster del archivo, las entradas del directorio en HPFS apuntan al FNODE. El FNODE puede contener los datos del archivo, o punteros que pueden apuntar a los datos del archivo o a otras estructuras que eventualmente apuntarán a los datos del archivo.

HPFS intenta asignar tanto archivo en sectores contiguos como sea posible. Esto se hace para aumentar la velocidad al realizar el procesamiento secuencial de un archivo.

HPFS organiza una unidad en una serie de bandas de 8 MB y, siempre que sea posible, un archivo se encuentra dentro de una de estas bandas. Entre cada una de estas bandas hay mapas de bits de asignación de 2K, que realizan un seguimiento de qué sectores de una banda tienen y no se han asignado. La banda aumenta el rendimiento porque la cabeza de la unidad no tiene que volver a la parte superior lógica (normalmente cilindro 0) del disco, sino al mapa de bits de asignación de banda más cercano para determinar dónde se va a almacenar un archivo.

Además, HPFS incluye un par de objetos de datos especiales únicos:

Super Block

El super bloque se encuentra en el sector lógico 16 y contiene un puntero al FNODE del directorio raíz. Uno de los mayores peligros de usar HPFS es que si el Super Block se pierde o daña debido a un sector incorrecto, por lo que es el contenido de la partición, incluso si el resto de la unidad está bien. Sería posible recuperar los datos en la unidad copiando todo en otra unidad con un buen sector 16 y recompilando el Super Block. Sin embargo, esta es una tarea muy compleja.

Bloque de reserva

El bloque de reserva se encuentra en el sector lógico 17 y contiene una tabla de "correcciones de acceso rápido" y el bloque de directorios de reserva. En HPFS, cuando se detecta un sector incorrecto, la entrada "correcciones de acceso rápido" se usa para apuntar lógicamente a un sector bueno existente en lugar del sector incorrecto. Esta técnica para controlar errores de escritura se conoce como corrección activa.

La corrección activa es una técnica en la que si se produce un error debido a un sector incorrecto, el sistema de archivos mueve la información a un sector diferente y marca el sector original como incorrecto. Todo esto se hace transparente a todas las aplicaciones que realizan E/S de disco (es decir, la aplicación nunca sabe que hubo problemas con el disco duro). El uso de un sistema de archivos que admita la corrección activa eliminará los mensajes de error como el mensaje de error FAT "Abort, Retry o Fail?" que se produce cuando se encuentra un sector incorrecto.

Nota:

La versión de HPFS que se incluye con Windows NT no admite la corrección activa.

Ventajas de HPFS

HPFS es el mejor para unidades en el rango de 200-400 MB. Para obtener más información sobre las ventajas de HPFS, consulte lo siguiente:

• Guía de conceptos y planeación de Windows NT Server, capítulo 5, sección titulada "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Workstation 4.0, capítulo 18, "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Server 4.0 "Guía de recursos", capítulo 3, sección titulada "Qué sistema de archivos usar en qué volúmenes"

Desventajas de HPFS

Debido a la sobrecarga implicada en HPFS, no es una opción muy eficaz para un volumen de menos de 200 MB. Además, con volúmenes superiores a unos 400 MB, habrá una degradación del rendimiento. No se puede establecer la seguridad en HPFS en Windows NT.

HPFS solo se admite en las versiones 3.1, 3.5 y 3.51 de Windows NT. Windows NT 4.0 no puede acceder a las particiones de HPFS.

Para obtener más desventajas de HPFS, consulte lo siguiente:

• Guía de conceptos y planeación de Windows NT Server, capítulo 5, sección titulada "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Workstation 4.0, capítulo 18, "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Server 4.0 "Guía de recursos", capítulo 3, sección titulada "Qué sistema de archivos usar en qué volúmenes"

Introducción a NTFS

Desde el punto de vista de un usuario, NTFS continúa organizando los archivos en directorios, que, como HPFS, se ordenan. Sin embargo, a diferencia de FAT o HPFS, no hay objetos "especiales" en el disco y no hay ninguna dependencia del hardware subyacente, como sectores de 512 bytes. Además, no hay ubicaciones especiales en el disco, como tablas FAT o super bloques HPFS.

Los objetivos de NTFS son proporcionar:

• Confiabilidad, que es especialmente deseable para sistemas de gama alta y servidores de archivos

• Una plataforma para funcionalidad agregada

• Compatibilidad con los requisitos de POSIX

• Eliminación de las limitaciones de los sistemas de archivos FAT y HPFS

Fiabilidad

Para garantizar la confiabilidad de NTFS, se abordaron tres áreas principales: capacidad de recuperación, eliminación de errores irrecuperables del sector único y corrección activa.

NTFS es un sistema de archivos recuperable porque realiza un seguimiento de las transacciones en el sistema de archivos. Cuando se realiza un CHKDSK en FAT o HPFS, se comprueba la coherencia de punteros dentro del directorio, la asignación y las tablas de archivos. En NTFS, se mantiene un registro de transacciones en estos componentes para que CHKDSK solo necesite revertir las transacciones al último punto de confirmación para recuperar la coherencia dentro del sistema de archivos.

En FAT o HPFS, si se produce un error en un sector que es la ubicación de uno de los objetos especiales del sistema de archivos, se producirá un error de sector único. NTFS evita esto de dos maneras: en primer lugar, al no usar objetos especiales en el disco y realizar el seguimiento y proteger todos los objetos que están en el disco. En segundo lugar, en NTFS, se conservan varias copias (el número depende del tamaño del volumen) de la tabla de archivos maestros.

De forma similar a las versiones de OS/2 de HPFS, NTFS admite la corrección en caliente.

Funcionalidad agregada

Uno de los principales objetivos de diseño de Windows NT en todos los niveles es proporcionar una plataforma que se puede agregar y compilar, y NTFS no es ninguna excepción. NTFS proporciona una plataforma enriquecida y flexible para que otros sistemas de archivos puedan usarse. Además, NTFS es totalmente compatible con el modelo de seguridad de Windows NT y admite varios flujos de datos. Ya no es un archivo de datos un único flujo de datos. Por último, en NTFS, un usuario puede agregar sus propios atributos definidos por el usuario a un archivo.

Compatibilidad con POSIX

NTFS es la más compatible con POSIX.1 de los sistemas de archivos compatibles porque admite los siguientes requisitos POSIX.1:

Nomenclatura con distinción entre mayúsculas y minúsculas:

En POSIX, README.TXT, Readme.txt y readme.txt son archivos diferentes.

Marca de tiempo adicional:

La marca de tiempo adicional proporciona la hora a la que se accedió por última vez al archivo.

Vínculos físicos:

Un vínculo duro es cuando dos nombres de archivo diferentes, que se pueden ubicar en directorios diferentes, apuntan a los mismos datos.

Eliminación de limitaciones

En primer lugar, NTFS ha aumentado considerablemente el tamaño de los archivos y volúmenes, por lo que ahora pueden ser de hasta 2^64 bytes (16 exabytes o 18.446.744.073.709.551.616 bytes). NTFS también ha vuelto al concepto FAT de los clústeres para evitar el problema de HPFS de un tamaño de sector fijo. Esto se ha hecho porque Windows NT es un sistema operativo portátil y es probable que se encuentre una tecnología de disco diferente en algún momento. Por lo tanto, se consideraba que 512 bytes por sector tenían una gran posibilidad de no ser siempre una buena opción para la asignación. Esto se ha logrado al permitir que el clúster se defina como múltiplo del tamaño de asignación natural del hardware. Por último, en NTFS, todos los nombres de archivo están basados en Unicode y los nombres de archivo 8.3 se conservan junto con nombres de archivo largos.

Ventajas de NTFS

NTFS es mejor para su uso en volúmenes de aproximadamente 400 MB o más. Esto se debe a que el rendimiento no se degrada en NTFS, como en FAT, con tamaños de volumen mayores.

La capacidad de recuperación diseñada en NTFS es tal que un usuario nunca debe tener que ejecutar ningún tipo de utilidad de reparación de disco en una partición NTFS. Para obtener más ventajas de NTFS, consulte lo siguiente:

• Guía de conceptos y planeación de Windows NT Server, capítulo 5, sección titulada "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Workstation 4.0, capítulo 18, "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Server 4.0 "Guía de recursos", capítulo 3, sección titulada "Qué sistema de archivos usar en qué volúmenes"

Desventajas de NTFS

No se recomienda usar NTFS en un volumen menor que aproximadamente 400 MB, debido a la cantidad de sobrecarga de espacio implicada en NTFS. Esta sobrecarga de espacio está en forma de archivos del sistema NTFS que normalmente usan al menos 4 MB de espacio en unidad en una partición de 100 MB.

Actualmente, no hay ningún cifrado de archivos integrado en NTFS. Por lo tanto, alguien puede arrancar en MS-DOS u otro sistema operativo y usar una utilidad de edición de discos de bajo nivel para ver los datos almacenados en un volumen NTFS.

No es posible dar formato a un disquete con el sistema de archivos NTFS; Windows NT da formato a todos los discos de disquete con el sistema de archivos FAT porque la sobrecarga implicada en NTFS no cabe en un disco de disquete.

Para obtener más información sobre las desventajas de NTFS, consulte lo siguiente:

• Guía de conceptos y planeación de Windows NT Server, capítulo 5, sección titulada "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Workstation 4.0, capítulo 18, "Elegir un sistema de archivos"

• Kit de recursos de Windows NT Server 4.0 "Guía de recursos", capítulo 3, sección titulada "Qué sistema de archivos usar en qué volúmenes"

Convenciones de nomenclatura NTFS

Los nombres de archivo y directorio pueden tener hasta 255 caracteres, incluidas las extensiones. Los nombres conservan mayúsculas y minúsculas, pero no distinguen mayúsculas de minúsculas. NTFS no distingue nombres de archivo basados en mayúsculas y minúsculas. Los nombres pueden contener caracteres excepto los siguientes:

? " / \ < > * | :

Actualmente, desde la línea de comandos, solo puede crear nombres de archivo de hasta 253 caracteres.

Nota:

Las limitaciones de hardware subyacentes pueden imponer limitaciones de tamaño de partición adicionales en cualquier sistema de archivos. En particular, una partición de arranque solo puede tener un tamaño de 7,8 GB y hay una limitación de 2 terabytes en la tabla de particiones.

Para obtener más información sobre los sistemas de archivos compatibles para Windows NT, consulte el Kit de recursos de Windows NT.