文件系统

文件系统文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构；即在磁盘上组织文件的方法。

也指用于存储文件的磁盘或分区，或文件系统种类。

因此，可以说"我有2个文件系统"意思是他有2个分区，一个存文件，或他用"扩展文件系统"，意思是文件系统的种类。

磁盘或分区和它所包括的文件系统的不同是很重要的。

少数程序(包括最有理由的产生文件系统的程序)直接对磁盘或分区的原始扇区进行操作；这可能破坏一个存在的文件系统。

大部分程序基于文件系统进行操作，在不同种文件系统上不能工作。

一个分区或磁盘能作为文件系统使用前，需要初始化，并将记录数据结构写到磁盘上。

这个过程就叫建立文件系统。

大部分UNIX文件系统种类具有类似的通用结构，即使细节有些变化。

其中心概念是超级块superblock, i 节点inode, 数据块data block,目录块directory block, 和间接块indirection block。

超级块包括文件系统的总体信息，比如大小(其准确信息依赖文件系统)。

i节点包括除了名字外的一个文件的所有信息，名字与i 节点数目一起存在目录中，目录条目包括文件名和文件的i节点数目。

i节点包括几个数据块的数目，用于存储文件的数据。

i节点中只有少量数据块数的空间，如果需要更多，会动态分配指向数据块的指针空间。

这些动态分配的块是间接块；为了找到数据块，这名字指出它必须先找到间接块的号码。

UNIX文件系统通常允许在文件中产生孔(hole) (用lseek ; 请看手册), 意思是文件系统假装文件中有一个特殊的位置只有0字节，但没有为这文件的这个位置保留实际的磁盘空间(这意味着这个文件将少用一些磁盘空间)。

这对小的二进制文件经常发生，Linux共享库、一些数据库和其他一些特殊情况。

(孔由存储在间接块或i节点中的作为数据块地址的一个特殊值实现，这个特殊地址说明没有为文件的这个部分分配数据块，即，文件中有一个孔。

)孔有一定的用处。

在笔者的系统中，一个简单的测量工具显示在200MB使用的磁盘空间中，由于孔，节约了大约4MB。

在这个系统中，程序相对较少，没有数据库文件。

微软在Dos/Windows系列操作系统中共使用了6种不同的文件系统（包括即将在windows的下一个版本中使用的Winfs）。

它们分别是：FAt12、FAT16、FAT32、NTFS、NTFS5.0和WINFS。

其中FAt12、FAT16、FAT32均是Fat文件系统。

是File Allocation Table的简称。

NTFS是随着Windows NT操作系统而产生的，并随着Windows NT4跨入主力分区格式的行列，它的优点是安全性和稳定性极其出色，在使用中不易产生文件碎片，NTFS分区对用户权限作出了非常严格的限制，同时它还提供了容错结构日志，从而保护了系统的安全。

NTFS分区格式的兼容性不好，特别是对使用很广泛的Windows 98 SE/Windows ME系统，它们还需借助第三方软件才能对NTFS分区进行操作。

Fat12,Fat16,和Fat32简述微软在Dos/Windows系列操作系统中共使用了6种不同的文件系统（包括即将在windows的下一个版本中使用的Winfs）。

它们分别是：FAt12、FAT16、FAT32、NTFS、NTFS5.0和WINFS。

下面我们一一来对它们的相关特点和规则做个介绍。

其中FAt12、FAT16、FAT32均是Fat文件系统。

是File Allocation Table 的简称。

最古老的文件系统FAT12：这是伴随着Dos诞生的“老”文件系统了。

它采用12位文件分配表，并因此而得名。

而以后的FAT系统都按照这样的方式在命名。

在DOS3.0以前使用。

但是在现在，我们都还能找得到这个文件系统：用于软盘驱动器。

当然，其他地方的确基本上不使用这个文件系统了。

Fat12可以管理的磁盘容量是8M。

这在当时，没有硬盘的情况下，这个磁盘管理能力是非常大的。

Fat12文件系统的限制：1)文件名：只能是8.3格式的文件名。

2)磁盘容量：最多8M。

（4096clusters×4sectors/clusters×512bytes、sectors）3)文件碎片严重。

（只在磁盘上不存储在不连续的簇内。

）使用时间最长文件系统的Fat16：在Dos2.0的使用过程中，对更大的磁盘的管理能力的需求已经出现了，所以在Dos3.0中，微软推出了新的文件系统Fat16。

除了采用了16位字长的分区表之外，Fat16和Fat12在其他地方都非常的相似。

实际上，随着字长增加4位，可以使用的簇的总数增加到了65546。

在总的簇数在4096之下的时候，应用的还是Fat12的分区表，当实际需要超过4096簇的时候，应用的是Fat16的分区表。

刚推出的Fat16文件系统管理磁盘的能力实际上是32M。

这在当时是看来是足够大的。

1987年，硬盘的发展推动了文件系统的发展，Dos4.0之后的Fat16可以管理128M的磁盘。

然后这个数字不断的发展，一直到2G。

在整整的10年中，2G的磁盘管理能力都是大大的多于了实际的需要。

需要指出的是，在windows95系统中，采用了一种比较独特的技术，叫做VFat来解决长文件名等问题。

FAT16分区格式存在严重的缺点：大容量磁盘利用效率低。

在微软的DOS和Windows系列中，磁盘文件的分配以簇为单位，一个簇只分配给一个文件使用，不管这个文件占用整个簇容量的多少。

这样，即使一个很小的文件也要占用一个簇，剩余的簇空间便全部闲置，造成磁盘空间的浪费。

由于分区表容量的限制，FAT16分区创建的越大，磁盘上每个簇的容量也越大，从而造成的浪费也越大。

所以，为了解决这个问题，微软推出了一种全新的磁盘分区格式FAT32，并在Windows 95 OSR2及以后的Windows 版本中提供支持。

最新的Fat32文件系统：Fat32文件系统将是Fat系列文件系统的最后一个产品。

和它的前辈一样，这种格式采用32位的文件分配表，磁盘的管理能力大大增强，突破了FAT16 2GB的分区容量的限制。

由于现在的硬盘生产成本下降，其容量越来越大，运用FAT32的分区格式后，我们可以将一个大硬盘定义成一个分区，这大大方便了对磁盘的管理。

FAT32推出时，主流硬盘空间并不大，所以微软设计在一个不超过8GB的分区中，FAT32分区格式的每个簇都固定为4KB，与FAT16相比，大大减少了磁盘空间的浪费，这就提高了磁盘的利用率。

在其他更大的分区中的簇大小的可以看下表：目前，支持这种格式的操作系统有Windows 95、Windows 98、OSR2、Windows 98 SE、Windows Me、Windows 2000和Windows XP，Linux Redhat部分版本也对FAT32提供有限支持，然而，如果Linux安装在FAT32分区下，必须使用软盘进行引导。

但是，这种分区格式也有它明显的缺点，首先是由于文件分配表的扩大，运行速度比FAT16格式要慢，特别是在DOS 7.0下，性能差别更明显。

FAT32的限制：1)最大的限制在于兼容性方面，Fat32不能保持向下兼容。

2)当分区小于512M时，Fat32不会发生作用。

4)单个文件不能大于4G。

（精确数据是4G－2bytes）。

NTFS简述NTFS是随着Windows NT操作系统而产生的，并随着Windows NT4跨入主力分区格式的行列，它的优点是安全性和稳定性极其出色，在使用中不易产生产生文件碎片，NTFS分区对用户权限作出了非常严格的限制，每个用户都只能按着系统赋予的权限进行操作，任何试图越权的操作都将被系统禁止，同时它还提供了容错结构日志，可以将用户的操作全部记录下来，从而保护了系统的安全。

但是，NTFS分区格式的兼容性不好，特别是对使用很广泛的Windows 98 SE/Windows ME系统，它们还需借助第三方软件才能对NTFS分区进行操作，Windows 2000，Windows XP基于NT技术，提供完善的NTFS分区格式的支持。

Ntfs的主要特征和优越性：在NTFS文件系统中，对于不同配置的硬件，实际的文件大小从4GB到64GB。

由于NTFS文件系统的开销较大，使用的最小分区应为50MB。

NTFS文件系统与FAT文件系统相比最大的特点是安全性，NTFS提供了服务器或工作站所需的安全保障。

在NTFS分区上，支持随机访问控制和拥有权，对共享文件夹无论采用FAT还是NTFS文件系统都可以指定权限，以免受到本地访问或远程访问的影响；对于在计算机上存储文件夹或单个文件，或者是通过连接到共享文件夹访问的用户，都可以指定权限，使每个用户只能按照系统赋予的权限进行操作，充分保护了系统和数据的安全。

NTFS使用事务日志自动记录所有文件夹和文件更新，当出现系统损坏和电源故障等问题而引起操作失败后，系统能利用日志文件重做或恢复未成功的操作。

主要的作用体现在两个方面：一、通过NTFS许可保护网络资源在WindowsNT下，网络资源的本地安全性是通过NTFS许可权限来实现的。

在一个格式化为NTFS 的分区上，每个文件或者文件夹都可以单独的分配一个许可，这个许可使得这些资源具备更高级别的安全性，用户无论是在本机还是通过远程网络访问设有NTFS许可的资源，都必须具备访问这些资源的权限。

二、使用NTFS对单个文件和文件夹进行压缩NTFS支持对单个文件或者目录的压缩。

这种压缩不同于FAT结构中，对驱动器卷的压缩，其可控性和速度都要比FAT的磁盘压缩要好的多。

除了以上两个主要的特点之外，NTFS文件系统还具有其他的优点，如：对于超过4GB以上的硬盘，使用NTFS分区，可以减少磁盘碎片的数量，大大提高硬盘的利用率；NTFS可以支持的文件大小可以达到64GB，远远大于FAT32下的4GB；支持长文件名等等。

各文件系统所支持的操作系统列表。