آشنایی با تفاوت میان فایل‌سیستم‌های NTFS ،FAT32 و exFAT

آشنایی با تفاوت میان فایل‌سیستم‌های NTFS ،FAT32 و exFAT

NTFS ،FAT32 و exFAT سه فایل‌سیستم متفاوت هستند که برای ذخیرهٔ داده‌ها در ابزارهای ذخیره‌سازی مختلف، مثل هارددیسک، به کار می‌روند که هر سه این فایل‌سیستم‌ها توسط مایکروسافت ابداع شده و هر کدام از آن‌ها مجموعه‌ای از نکات مثبتی و منفی را در بر می‌گیرند که لازم است با آن‌ها آشنا شوید تا انتخاب مناسبی طبق نیاز خود انجام دهید.

اولین کسی باشید که به این سؤال پاسخ می‌دهید

به‌ طور خلاصه، وقتی دربارهٔ سیستم‌عامل ویندوز صحبت می‌کنیم، می‌دانیم که این سیستم‌عامل روی پارتیشنی با فرمت NTFS نصب می‌شود و به طور کلی در فلش‌ها و دیگر ابزار ذخیره‌سازی که از USB برخوردارند نیز از FAT32 استفاده می‌کنیم. علاوه بر این، فلش‌ها و مموری‌کارت‌ها را می‌توان با exFAT نیز فرمت کرد که نوعی از فایل‌سیستم قدیمی FAT32 است. حال بایستی ببینیم که اصلاً فایل‌سیستم چیست و فایل‌سیستم‌های NTFS ،FAT32 و exFAT چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟ 

فایل‌سیستم چیست؟
فایل‌سیستم اساساً مجموعه‌ای از قوانین در مورد چگونگی ذخیره و فراخوانی اطلاعات از روی ابزارهای ذخیره‌سازی است، خواه این ابزار هارد باشد و خواه فلش یا حتی دیوایس‌های دیگر (درست همانند روش مرسوم در ادارات که برای ذخیره‌سازی اطلاعات از پوشه‌های مختلف استفاده می‌شود، فایل‌سیستم در دنیای سیستم‌های کامپیوتری به کار می‌رود.) فایل هم مجموعهٔ مشخصی از دیتا است که در مکان خاصی در یک ابزار ذخیره‌سازی قرار دارد. جالب است بدانید که اگر فایل‌سیستم را از دنیای کامپیوترها خارج کنیم، تنها چیزی که باقی می‌ماند، مقدار زیادی اطلاعات غیرقابل تشخیص در هارددیسک است.

انواع مختلفی از فایل‌سیستم‌ها در ابزارهای ذخیره‌سازی مختلف وجود دارند مانند Disk File System ،Flash File System ،Tape File System و غیره اما در حال‌ حاضر تنها به سه مورد از فایل‌سیستم‌های نوع Disk اکتفا می‌کنیم که همان NTFS ،FAT32 و exFAT هستند.

فایل‌سیستم FAT32 چیست؟
FAT
مخفف File Allocation Table (جدول تخصیص فایل) است که قدیمی‌ترین و پراستفاده‌ترین فایل‌سیستم در تاریخ کامپیوترها است. داستان این فایل‌سیستم از سال 1977 با نمونهٔ هشت‌بیتی آن شروع می‌شود که بر اساس آن، مایکروسافت اقدام به ایجاد Standalone Disk Basic-80 کرد که در دستگاه‌های NCR 7200 که از پردازندهٔ 8080 ساخت اینتل استفاده می‌کردند، وجود داشت (دستگاه‌هایی با یک ترمینال ورودی داده به‌ همراه فلاپی دیسک‌های 8 اینچی.) این فایل سیستم توسط اولین کارمند حقوق‌بگیر مایکروسافت، Marc McDonald، و با بحث و تبادل نظر با بنیان‌گذار مایکروسافت، Bill Gates، نوشته شد.

استفادهٔ بیشتر از فایل‌سیستم FAT یا FAT Structure، که در ابتدا این‌گونه نام برده می‌شد، توسط مارک مک‌دونالد در سیستم‌عامل مبتنی بر پلتفرم‌های 8080/Z80 مایکروسافت، یعنی MDOS/MIDOS، انجام شد و در سال‌های بعد فایل‌سیستم FAT به FAT12 سپس FAT16 و در نهایت FAT32 پیشرفت نمود که آخرین نمونه، در ابزارهای ذخیره‌سازی پرتابل، استفادهٔ بسیار گسترده‌ای دارد.

FAT32 محدودیت حجمی که فایل‌سیستم FAT16 داشت را برطرف کرد و در آگوست 1995، هم‌زمان با عرضهٔ سیستم‌عامل ویندوز نسخهٔ 95، شروع به‌ کار کرد. FAT32 اجازهٔ ذخیره‌سازی فایل‌هایی با حجم حداکثر 4 گیگابایت را در حافظه‌هایی با حداکثر حجم 16 ترابایت می‌دهد؛ بنابراین این فایل‌سیستم را نمی‌توان برای نصب اپ‌های سنگین یا ذخیره‌سازی فایل‌های بزرگ استفاده کرد! و به همین دلیل نسخه‌های جدیدتر ویندوز از فایل‌سیستم جدیدتری به نام NTFS استفاده می‌کنند که با استفاده از آن، لازم نیست دربارهٔ محدودیت‌های حجم فایل یا دیسک مورد استفاده نگران باشیم.

فایل‌سیستم FAT32 برای ابزارهای ذخیره‌سازی پرتابل (قابل‌‌حمل) انتخابی عالی است، فقط در صورتی‌ که مطمئن باشید قرار نیست هیچ‌کدام از فایل‌های‌تان به‌ تنهایی بزرگ‌تر از 4 گیگابایت باشد. این فایل‌سیستم به قلمرو وسیعی از دنیای کامپیوترها من‌جمله کنسول‌های بازی، HDTV، پخش‌کننده‌های DVD و تقریباً هر ابزاری که پورت USB به‌ همراه دارد نفوذ کرده است. تمامی نسخه‌های ویندوز و توزیع‌های لینوکسی از فایل‌سیستم FAT32 پشتیبانی می‌کنند (حتی MacOS اپل نیز پشتیبانی کاملی از این سیستم‌ فایلی به‌ عمل می‌آورد.) روی هم رفته، ویژگی‌های بارز فایل‌سیستم FAT32 عبارتند از: 

- سازگاری: ساپورت ویندوز، مک، لینوکس، کنسول‌های بازی، و تقریباً هر ابزاری حاوی پورت USB
- نکات مثبت: پشتیبانی به‌ صورت کراس‌پلتفرم 
- نکات منفی: محدودیت حجم فایل (حداکثر 4 گیگابایت) و حجم پارتیشن (حداکثر 16 ترابایت)
- کاربرد: ابزارهای پرتابل

فایل‌سیستم NTFS چیست؟
فایل‌سیستم اختصاصی دیگر مایکروسافت به‌ نام New Technology File System یا به‌اختصار NTFS در سال 1993 در سیستم‌عامل ویندوز NT 3.1 معرفی شد و با خود محدودیت حجم فایل را از میان برداشت (تیم توسعهٔ این فایل‌سیستم شامل Tom Miller ،Garry Kimura ،Brian Andrew و David Goebel بود.) توسعهٔ فایل‌سیستم NTFS در دههٔ 80 میلادی در نتیجهٔ همکاری میان مایکروسافت و آی‌بی‌ام آغاز شد تا عصر تازه‌ای در سیستم‌عامل‌ها با بازدهٔ بهتر در زمینهٔ گرافیکی شکل گیرد اما این دوستی زیاد دوام نیاورد و این دو شرکت راهشان از یکدیگر جدا شد تا هر کدام از آن‌ها، نسخهٔ خودشان از این فایل‌سیستم جدید را پیاده‌سازی کنند (IBM اقدام به ساخت HPFS کرد که در سیستم‌عامل OS/2 استفاده می‌شد و Microsoft هم NTFS 1.0 را ساخت و همراه با ویندوز NT 3.1 عرضه کرد.)

روی کاغذ، فایل‌سیستم NTFS فایل‌هایی با حجم 16 اگزابایت منهای 1 کیلوبایت، یعنی 18,446,744,073,709,550,592 بایت، را ساپورت خواهد کرد که بعید به نظر می‌رسد کاربری چنین فایل حجیمی داشته باشد. NTFS 3.1 با ویندوز XP عرضه شد و از آن زمان تاکنون تغییر زیادی نداشته است، تنها چندین ویژگی جدید مثل Shrink کردن پارتیشن‌ها، Self-Healing و NTFS Symbolic Link به آن اضافه شده‌اند. همچنین ظرفیتی که در حال‌ حاضر در فایل‌سیستم NTFS پیاده‌سازی شده فقط 256 ترابایت از حجم کلی 16 اگزابایت است که با عرضهٔ ویندوز 8 انجام شد. ویژگی‌های قابل‌ملاحظهٔ دیگر شامل اصطلاحاً Reparse Point، پشتیبانی از فایل‌های پراکنده، سهمیه‌بندی استفاده از دیسک‌ها، پیگیری لینک‌های توزیع‌شده و رمزنگاری در سطح فایل می‌شوند (همچنین لازم به ذکر است که فایل‌سیستم NTFS از نسخه‌های قدیمی‌تر از خود نیز پشتیبانی می‌کند؛ به‌ عبارتی، اصطلاحاً Backward Compatible است.)

علاوه بر نکات فوق در مورد این فایل‌سیستم، لازم به ذکر است که NTFS توسط ویندوز XP و نسخه‌های بعد از آن پشتیبانی می‌شود و Mac OS X اپل از حالت Read-Only درایوهایی که با NTFS فرمت شده‌اند پشتیبانی می‌کند و تنها برخی از توزیع‌های لینوکسی از نوشتن دیتا روی NTFS بهره‌مند هستند. روی هم رفته، ویژگی‌های بارز فایل‌سیستم NTFS عبارتند از: 

- سازگاری: پشتیبانی در ویندوز، مک (فقط خواندن)، لینوکس (در بعضی توزیع‌ها و فقط خواندنی)
- نکات مثبت: بدون محدودیت حجم فایل و پارتیشن
- نکات منفی: پشتیبانی محدود به‌ صورت کراس‌پلتفرم
- کاربرد: بهترین گزینه برای هارددرایوها، مناسب برای نصب سیستم‌عامل ویندوز و درایوهایی که برای نصب نرم‌افزار مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فایل‌سیستم exFAT چیست؟
Ex
tended FAT یا به اختصار ExFAT به‌ معنی «فَت‌توسعه‌یافته» یکی دیگر از فایل‌سیستم‌های ساخت مایکروسافت است که عرضه شد تا خلاء‌های ناشی از FAT32 را پر کند. بیشتر دوربین‌های دیجیتالی جدید از exFAT استفاده می‌کنند و مموری‌کارت‌هایی با ظرفیت بالا در‌ حال‌ حاضر با فرمت فایل‌سیستم exFAT عرضه می‌شوند چرا که در مقایسه با NTFS، حجم کمتری را به خود اختصاص می‌دهد و از فایل‌هایی با حجم بیشتر از 4 گیگابایت نیز پشتیبانی می‌کند. بنابراین اگر از مموری کارت‌های SD با فرمت exFAT استفاده می‌کنید، به‌ راحتی می‌توانید تصاویر ویدئویی با حجم بالا را روی مموری‌تان کپی کنید در حالی‌ که در FAT32 این کار امکان‌پذیر نبود.

مایکروسافت در حال‌ حاضر پتنت شمارهٔ 8321439 را برای Quick File Name Lookup Using Name Hash به‌ نام خود ثبت کرده است که با این فناوری، می‌توان سرعت جستجو در این فایل‌سیستم را افزایش داد که البته این شرکت خصوصیات کامل این روش را برای فایل‌سیستم exFAT منتشر نکرده است تا تولیدکنندگان برای استفاده از آن، مجبور باشند از مایکروسافت لایسنس مورد نظر را خریداری کنند (در بیشتر کشورها، پتنت‌های ایالات متحده به رسمیت شناخته می‌شود؛ بنابراین هیچ‌گونه پیاده‌سازی فایل‌‌سیستم exFAT برای تولیدکنندگانی که قصد توسعهٔ سیستم‌عامل‌های اپن‌سورس یا نرم‌افزارهای تجاری را دارند، امکان‌پذیر نیست.)

البته لازم به ذکر است که عدم تمایل مایکروسافت نسبت به عرضهٔ رایگان exFAT منجر به ایجاد توسعه و پیاده‌سازی‌های اختصاصی از این فایل‌سیستم شده است. نسخه‌ای از این فایل‌سیستم مبتنی بر FUSE به‌ نام exfat-fuse ساخته شده که عملیات خواندن و نوشتن را در بسیاری از توزیع‌های لینوکسی از جمله FreeBSD فراهم می‌کند.

فایل‌سیستم exFAT در سال 2006 عرضه شد و مانند NTFS از محدودیت ظرفیت 16 اگزابایتی فایل‌ها پشتیبانی می‌کند اما خیلی سبک‌تر است و از همین روی بسیاری از ویژگی‌های اضافی که در NTFS وجود دارد را شامل نمی‌شود. در مورد سازگاری نیز پشتیبانی کامل از خواندن و نوشتن در سیستم‌عامل‌های مک، اندروید و ویندوز وجود دارد اما در توزیع‌های لینوکسی، نرم‌افزارهای اختصاصی وجود دارند که چنین ساپورتی را فراهم می‌کنند. روی هم رفته، ویژگی‌های بارز فایل‌سیستم exFAT عبارتند از: 

- سازگاری: ساپورت ویندوز XP و نسخه‌ٔ Mac OSX 10.6.5 و بالاتر، لینوکس (با استفاده از FUSE) و اندروید
- نکات مثبت: ترکیبی از فایل‌سیستم‌های FAT32 و NTFS با رفع محدودیت حجم فایل و پارتیشن
- نکات منفی: ایجاد محدودیت در استفاده به دلیل پتنت اختصاصی مایکروسافت 
- کاربرد: در درایوهای اکسترنال و فلش‌ها استفاده می‌شود تا فایل‌های بیش از 4 گیگابایت را نیز پشتیبانی کند.

منبع