Compartilhar via

Visão geral dos sistemas de arquivos FAT, HPFS e NTFS

  • Artigo

Este artigo explica as diferenças entre a Tabela de Alocação de Arquivos (FAT), o Sistema de Arquivos de Alto Desempenho (HPFS) e o Sistema de Arquivos NT (NTFS) no Windows NT e suas vantagens e desvantagens.

Número original do KB: 100108

Observação

O HPFS só tem suporte nas versões 3.1, 3.5 e 3.51 do Windows NT. O Windows NT 4.0 não oferece suporte e não pode acessar partições HPFS. Além disso, o suporte para o sistema de arquivos FAT32 tornou-se disponível no Windows 98/Windows 95 OSR2 e Windows 2000.

Visão geral do FAT

O FAT é de longe o mais simplista dos sistemas de arquivos suportados pelo Windows NT. O sistema de arquivos FAT é caracterizado pela tabela de alocação de arquivos (FAT), que é realmente uma tabela que reside no "topo" do volume. Para proteger o volume, duas cópias do FAT são mantidas para o caso de uma ser danificada. Além disso, as tabelas FAT e o diretório raiz devem ser armazenados em um local fixo para que os arquivos de inicialização do sistema possam ser localizados corretamente.

Um disco formatado com FAT é alocado em clusters, cujo tamanho é determinado pelo tamanho do volume. Quando um arquivo é criado, uma entrada é criada no diretório e o primeiro número de cluster contendo dados é estabelecido. Essa entrada na tabela FAT indica que este é o último cluster do arquivo ou aponta para o próximo cluster.

Atualizar a tabela FAT é muito importante e demorado. Se a tabela FAT não for atualizada regularmente, isso pode levar à perda de dados. É demorado porque os cabeçotes de leitura do disco devem ser reposicionados para a faixa lógica zero da unidade sempre que a tabela FAT é atualizada.

Não há organização para a estrutura de diretório FAT e os arquivos recebem o primeiro local aberto na unidade. Além disso, o FAT suporta apenas atributos de arquivo somente leitura, ocultos, do sistema e de arquivo.

Convenção de nomenclatura FAT

O FAT usa a convenção tradicional de nomenclatura de arquivos 8.3 e todos os nomes de arquivos devem ser criados com o conjunto de caracteres ASCII. O nome de um arquivo ou diretório pode ter até oito caracteres, depois um separador de ponto (.) e uma extensão de até três caracteres. O nome deve começar com uma letra ou número e pode conter qualquer caractere, exceto o seguinte:

. " / \ [ ] : ; | = ,

Se algum desses caracteres for usado, podem ocorrer resultados inesperados. O nome não pode conter espaços.

Os seguintes nomes são reservados:

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

Todos os caracteres serão convertidos em maiúsculas.

Vantagens do FAT

Não é possível executar uma recuperação no Windows NT em nenhum dos sistemas de arquivos suportados. Os utilitários de recuperação tentam acessar diretamente o hardware, o que não pode ser feito no Windows NT. No entanto, se o arquivo estiver localizado em uma partição FAT e o sistema for reiniciado no MS-DOS, o arquivo poderá ser recuperado. O sistema de arquivos FAT é melhor para unidades e/ou partições com aproximadamente 200 MB, porque o FAT começa com muito pouca sobrecarga. Para obter mais informações sobre as vantagens do FAT, consulte o seguinte:

  • "Guia de Conceitos e Planejamento" do Windows NT Server, Capítulo 5, seção intitulada "Escolhendo um Sistema de Arquivos"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Guia de recursos", capítulo 3, seção intitulada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Desvantagens do FAT

De preferência, ao usar unidades ou partições com mais de 200 MB, o sistema de arquivos FAT não deve ser usado. Isso ocorre porque, à medida que o tamanho do volume aumenta, o desempenho com FAT diminui rapidamente. Não é possível definir permissões em arquivos que são partições FAT.

As partições FAT são limitadas em tamanho a um máximo de 4 Gigabytes (GB) no Windows NT e 2 GB no MS-DOS.

Para uma discussão mais aprofundada sobre outras desvantagens da FAT, consulte o seguinte:

  • "Guia de Conceitos e Planejamento" do Windows NT Server, Capítulo 5, seção intitulada "Escolhendo um Sistema de Arquivos"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"

  • Microsoft Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Guia de recursos", capítulo 3, seção intitulada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Visão geral do HPFS

O sistema de arquivos HPFS foi introduzido pela primeira vez com o OS/2 1.2 para permitir maior acesso aos discos rígidos maiores que estavam aparecendo no mercado. Além disso, era necessário um novo sistema de arquivos para estender o sistema de nomenclatura, organização e segurança para as crescentes demandas do mercado de servidores de rede. O HPFS mantém a organização do diretório do FAT, mas adiciona a classificação automática do diretório com base nos nomes dos arquivos. Os nomes de arquivo são estendidos para até 254 caracteres de byte duplo. O HPFS também permite que um arquivo seja composto de "dados" e atributos especiais para permitir maior flexibilidade em termos de suporte a outras convenções de nomenclatura e segurança. Além disso, a unidade de alocação é alterada de clusters para setores físicos (512 bytes), o que reduz a perda de espaço em disco.

No HPFS, as entradas de diretório contêm mais informações do que no FAT. Além do arquivo de atributos, isso inclui informações sobre a modificação, criação e data e hora de acesso. Em vez de apontar para o primeiro cluster do arquivo, as entradas de diretório em HPFS apontam para o FNODE. O FNODE pode conter os dados do arquivo ou ponteiros que podem apontar para os dados do arquivo ou para outras estruturas que eventualmente apontarão para os dados do arquivo.

O HPFS tenta alocar o máximo possível de um arquivo em setores contíguos. Isso é feito para aumentar a velocidade ao fazer o processamento sequencial de um arquivo.

O HPFS organiza uma unidade em uma série de bandas de 8 MB e, sempre que possível, um arquivo está contido em uma dessas bandas. Entre cada uma dessas bandas estão os bitmaps de alocação de 2K, que rastreiam quais setores dentro de uma banda foram e não foram alocados. A banda aumenta o desempenho porque o cabeçote da unidade não precisa retornar ao topo lógico (normalmente cilindro 0) do disco, mas ao bitmap de alocação de banda mais próximo para determinar onde um arquivo deve ser armazenado.

Além disso, o HPFS inclui alguns objetos de dados especiais exclusivos:

Super Bloco

O Super Bloco está localizado no setor lógico 16 e contém um ponteiro para o FNODE do diretório raiz. Um dos maiores perigos do uso do HPFS é que, se o Super Block for perdido ou corrompido devido a um setor defeituoso, o mesmo acontecerá com o conteúdo da partição, mesmo que o restante da unidade esteja bem. Seria possível recuperar os dados da unidade copiando tudo para outra unidade com um bom setor 16 e reconstruindo o Super Block. No entanto, esta é uma tarefa muito complexa.

Bloco sobressalente

O Bloco Sobressalente está localizado no setor lógico 17 e contém uma tabela de "hot fixes" e o Bloco de Diretório Sobressalente. No HPFS, quando um setor defeituoso é detectado, a entrada "hot fixes" é usada para apontar logicamente para um setor bom existente no lugar do setor defeituoso. Essa técnica para lidar com erros de gravação é conhecida como hot fixing.

Hot fixing é uma técnica em que, se ocorrer um erro devido a um setor defeituoso, o sistema de arquivos move as informações para um setor diferente e marca o setor original como defeituoso. Tudo isso é feito de forma transparente para qualquer aplicativo que esteja executando E/S de disco (ou seja, o aplicativo nunca sabe que houve algum problema com o disco rígido). O uso de um sistema de arquivos que suporte hot fix eliminará mensagens de erro, como a mensagem de erro FAT "Abort, Retry ou Fail?" que ocorre quando um setor defeituoso é encontrado.

Observação

A versão do HPFS incluída no Windows NT não oferece suporte a hot fixing.

Vantagens do HPFS

O HPFS é melhor para unidades na faixa de 200 a 400 MB. Para obter mais discussões sobre as vantagens do HPFS, consulte o seguinte:

  • "Guia de Conceitos e Planejamento" do Windows NT Server, Capítulo 5, seção intitulada "Escolhendo um Sistema de Arquivos"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Guia de recursos", capítulo 3, seção intitulada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Desvantagens do HPFS

Devido à sobrecarga envolvida no HPFS, ele não é uma opção muito eficiente para um volume inferior a aproximadamente 200 MB. Além disso, com volumes maiores que cerca de 400 MB, haverá alguma degradação do desempenho. Não é possível definir a segurança no HPFS no Windows NT.

O HPFS só tem suporte nas versões 3.1, 3.5 e 3.51 do Windows NT. O Windows NT 4.0 não pode acessar partições HPFS.

Para obter desvantagens adicionais do HPFS, consulte o seguinte:

  • "Guia de Conceitos e Planejamento" do Windows NT Server, Capítulo 5, seção intitulada "Escolhendo um Sistema de Arquivos"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Guia de recursos", capítulo 3, seção intitulada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Visão geral do NTFS

Do ponto de vista de um usuário, o NTFS continua a organizar arquivos em diretórios, que, como o HPFS, são classificados. No entanto, ao contrário do FAT ou HPFS, não há objetos "especiais" no disco e não há dependência do hardware subjacente, como setores de 512 bytes. Além disso, não há locais especiais no disco, como tabelas FAT ou HPFS Super Blocks.

Os objetivos do NTFS são fornecer:

  • Confiabilidade, o que é especialmente desejável para sistemas high-end e servidores de arquivos

  • Uma plataforma para funcionalidade adicional

  • Suporta requisitos POSIX

  • Remoção das limitações dos sistemas de arquivos FAT e HPFS

Confiabilidade

Para garantir a confiabilidade do NTFS, três áreas principais foram abordadas: capacidade de recuperação, remoção de falhas fatais de um único setor e hot fixing.

O NTFS é um sistema de arquivos recuperável porque mantém o controle das transações no sistema de arquivos. Quando um CHKDSK é executado em FAT ou HPFS, a consistência dos ponteiros no diretório, na alocação e nas tabelas de arquivos está sendo verificada. No NTFS, um log de transações nesses componentes é mantido para que o CHKDSK precise apenas reverter as transações para o último ponto de confirmação para recuperar a consistência no sistema de arquivos.

Em FAT ou HPFS, se um setor que é o local de um dos objetos especiais do sistema de arquivos falhar, ocorrerá uma única falha de setor. O NTFS evita isso de duas maneiras: primeiro, não usando objetos especiais no disco e rastreando e protegendo todos os objetos que estão no disco. Em segundo lugar, no NTFS, várias cópias (o número depende do tamanho do volume) da Tabela de Arquivos Mestre são mantidas.

Semelhante às versões OS/2 do HPFS, o NTFS oferece suporte à correção dinâmica.

Funcionalidade adicionada

Um dos principais objetivos de design do Windows NT em todos os níveis é fornecer uma plataforma que possa ser adicionada e desenvolvida, e o NTFS não é exceção. O NTFS fornece uma plataforma rica e flexível para que outros sistemas de arquivos possam usar. Além disso, o NTFS oferece suporte total ao modelo de segurança do Windows NT e oferece suporte a vários fluxos de dados. Um arquivo de dados não é mais um único fluxo de dados. Finalmente, no NTFS, um usuário pode adicionar seus próprios atributos definidos pelo usuário a um arquivo.

Suporte POSIX

O NTFS é o mais compatível com POSIX.1 dos sistemas de arquivos suportados porque suporta os seguintes requisitos POSIX.1:

Nomenclatura com distinção entre maiúsculas e minúsculas:

Em POSIX, README.TXT, Readme.txt e readme.txt são todos arquivos diferentes.

Carimbo de data/hora adicional:

O carimbo de data/hora adicional fornece a hora em que o arquivo foi acessado pela última vez.

Links físicos:

Um link físico é quando dois nomes de arquivos diferentes, que podem estar localizados em diretórios diferentes, apontam para os mesmos dados.

Remover limitações

Primeiro, o NTFS aumentou muito o tamanho dos arquivos e volumes, de modo que agora eles podem ter até 2^64 bytes (16 exabytes ou 18.446.744.073.709.551.616 bytes). O NTFS também retornou ao conceito FAT de clusters para evitar o problema HPFS de um tamanho de setor fixo. Isso foi feito porque o Windows NT é um sistema operacional portátil e é provável que uma tecnologia de disco diferente seja encontrada em algum momento. Portanto, 512 bytes por setor foram vistos como tendo uma grande possibilidade de nem sempre serem adequados para a alocação. Isso foi feito permitindo que o cluster fosse definido como múltiplos do tamanho de alocação natural do hardware. Finalmente, no NTFS, todos os nomes de arquivos são baseados em Unicode e os nomes de arquivos 8.3 são mantidos junto com nomes de arquivos longos.

Vantagens do NTFS

O NTFS é melhor para uso em volumes de cerca de 400 MB ou mais. Isso ocorre porque o desempenho não diminui em NTFS, como acontece em FAT, com tamanhos de volume maiores.

A capacidade de recuperação projetada no NTFS é tal que um usuário nunca deve ter que executar qualquer tipo de utilitário de reparo de disco em uma partição NTFS. Para obter vantagens adicionais do NTFS, consulte o seguinte:

  • "Guia de Conceitos e Planejamento" do Windows NT Server, Capítulo 5, seção intitulada "Escolhendo um Sistema de Arquivos"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Guia de recursos", capítulo 3, seção intitulada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Desvantagens do NTFS

Não é recomendável usar o NTFS em um volume menor que aproximadamente 400 MB, devido à quantidade de sobrecarga de espaço envolvida no NTFS. Essa sobrecarga de espaço está na forma de arquivos de sistema NTFS que normalmente usam pelo menos 4 MB de espaço em disco em uma partição de 100 MB.

Atualmente, não há criptografia de arquivo incorporada ao NTFS. Portanto, alguém pode inicializar no MS-DOS ou em outro sistema operacional e usar um utilitário de edição de disco de baixo nível para visualizar os dados armazenados em um volume NTFS.

Não é possível formatar um disquete com o sistema de arquivos NTFS; O Windows NT formata todos os disquetes com o sistema de arquivos FAT porque a sobrecarga envolvida no NTFS não caberá em um disquete.

Para obter mais informações sobre as desvantagens do NTFS, consulte o seguinte:

  • "Guia de Conceitos e Planejamento" do Windows NT Server, Capítulo 5, seção intitulada "Escolhendo um Sistema de Arquivos"

  • Windows NT Workstation 4.0 Resource Kit, Capítulo 18, "Escolhendo um sistema de arquivos"

  • Windows NT Server 4.0 Resource Kit "Guia de recursos", capítulo 3, seção intitulada "Qual sistema de arquivos usar em quais volumes"

Convenções de nomenclatura NTFS

Os nomes de arquivos e diretórios podem ter até 255 caracteres, incluindo extensões. Os nomes preservam maiúsculas e minúsculas, mas não diferenciam maiúsculas de minúsculas. O NTFS não faz distinção de nomes de arquivos com base em maiúsculas e minúsculas. Os nomes podem conter qualquer caractere, exceto o seguinte:

? " / \ < > * | :

Atualmente, na linha de comando, você só pode criar nomes de arquivo de até 253 caracteres.

Observação

As limitações de hardware subjacentes podem impor limitações adicionais de tamanho de partição em qualquer sistema de arquivos. Particularmente, uma partição de inicialização pode ter apenas 7,8 GB de tamanho e há uma limitação de 2 terabytes na tabela de partições.

Para obter mais informações sobre os sistemas de arquivos com suporte para o Windows NT, consulte o Windows NT Resource Kit.