Разница между FAT32 и exFAT

What Is exFAT File System?

The exFAT (Extended FAT) is another Microsoft proprietary file system which finds its use in ball games where the FAT32 feels out of breath. Most of the modern digital cameras use exFAT. High capacity SDXC memory cards are now pre-formatted with the exFAT file system, as it is lighter in contrast to NTFS and supports file of sizes, more than 4GB. So, if you have an exFAT SD card, you shall face no issues while copying full-length HD movies on it which is not the case with FAT32.

exFAT: Limits and features

High capacity SDXC memory cards are now pre-formatted with the exFAT, as it is lightweight in contrast to NTFS and supports file size more of than 4 GB. So, if you have an exFAT SD card you will have no issues while copying full-length HD movies on it which is not the case with FAT32.

Currently, Microsoft holds the US Patent 8321439 for Quick File Name Lookup using Name hash. It is a method which escalates file search speed. They’ve not released a complete specification set for the exFAT file system, for which the vendors have to obtain a restricted license from Microsoft.

Most of the countries recognize the US Patent Law and thus, any implementation of the exFAT file system is not possible for the vendors which intend it to be a part of an open-source operating system or commercial software.

A FUSE-based version of the exFAT file system, named exfat-fuse, provides read/write operations for many Linux distributions and FreeBSD. A kernel-based implementation made by Samsung was accidentally leaked on GitHub but was later published officially.

Launched in 2006, exFAT file system has the same 16 EB file size limit as NTFS, but it is way lighter as it doesn’t contain many of the extra features that the latter has. Talking about the compatibility, full read and write support is provided by Mac, Android, and Windows operating systems. But for Linux distributions, the appropriate software facilitates the support.

Update: Microsoft has now announced that it will make its exFAT patents available to Linux and open source via the Open Invention Network.

How Does NTFS Work?

As we’ve mentioned, NTFS is a lot more complicated than FAT. This is because of the advanced encryption and security standards that it supports. NTFS uses Sectors and Clusters to store and manage files on a hard drive. Sectors are the smallest size of an individually addressable area of memory, while a cluster is a contiguous series of sectors. The size of a cluster is defined inside the Master Boot Record of the hard drive.

Files that are stored on a hard drive are broken down into fragments and then placed into clusters throughout the hard drive. NTFS uses something called the Master File Table (MFT) to keep track of all of the files, as well as their addressable locations.

The MFT keeps records of all files that were written to the disk, the addressing data, as well as date and time stamp information. NTFS uses 27 record metadata files in total, and they are stored on the hard drive.

The logs that are stored also help with data integrity as they are used for verifying files that are stored in the data section of the drive. This data is stored in a series of cluster chains and are all represented in hexadecimal format.

What Is A File System?

A file system is a set of rules used to decide how data is stored and fetched in a storage device, be it a hard drive, flash drive, or something else. You can compare the conventional way of storing data in our offices in different files to the file systems deployed in computing.

A defined set of data called a ‘File’ is stored at a specified location in a storage device. If the file system is kicked out of the computing world, all we will be left with is a large chunk of unrecognizable data in our storage media.

There are many types of files systems available for different storage options like the Disk File System, Flash File System, Tape File System, and so on. But for now, I’ll be restricting myself with the three Disk File Systems FAT32, NTFS, and exFAT.

What are FAT, FAT32, exFAT & NTFS file systems

NTFS and FAT are a file system that represents a technique of organizing and storing the data on the drive. These file systems also specify what type of attributes can be attached to a file such as filenames, permission, other attributes.

FAT file system

The acronym FAT stands for File Allocation Table. It is a simple file system designed originally for small disks and simple folder structures. In short, it is a method of organization, a file allocation table, which resides at the beginning of the volume. In the event of misfortune, two copies of the table are kept to protect the volume.

FAT32 is the de-facto standard. However, there’s a limitation of this standard. Individual files on a FAT32 drive cannot exceed 4 GB size limit. Also, FAT32 partition must be less than 8 TB. This is the reason why FAT32 is considered suitable for USB flash drives or external media but not for an internal drive.

exFAT file system

As the name suggests, exFAT is the abbreviation for ‘Extended File Allocation Table‘. It is an upgraded version of FAT32 created by Microsoft. It is similar to the FAT32 files system but does not have the limits of the FAT32 file system, i.e.; it allows users to store files much larger than the 4 GB allowed by FAT32.

NTFS file system

NTFS was mainly created with the intent of removing the limitations of the FAT file systems. Also, enable robust security. As such, the NTFS file system prevents unauthorized access to file contents by enforcing an encryption system named Encryption File System which uses public-key security.

Apart from the above, the FAT file system cannot open files with file names using non-English letters. This limitation is removed by NTFS. It can use any UTF characters. As such, it can easily be named using even difficult languages like Hindi, Korean, or Cyrillic.

Read: Quick Format vs Full Format explained.

FAQs

Now that you know about what file systems are and the top three ones right now, let’s answer two common FAQs that you might have.

Which File System is Best for USB Drive on Mac?

Although macOS uses HFS, ExFAT, HFS+, and APFS file systems, it’s also compatible with NTFS in a read-only capacity. In addition to that, FAT32 works with it too.

Which File System Allows you to Hide Files on USB Drive?

The ability to hide files on a USB drive isn’t dependent on your file system. You can either use WinRAR to create an encrypted archive or third-party programs like Cryptainer LE. The file system will only limit the file size and the types of devices you can transfer the file to.

How Does FAT32 Work?

We can think of the FAT file system as a long row of boxes to simulate blocks on a hard drive. Each box has a consecutive number on it. The boxes are placed in an ordered row. We can tell if there is space in each box as available space will be represented as an empty box.  

Our file is a numbered collection of items that we put into each box, and each item number will correspond with a box number. We can place our item into a box in any order we want, as long as the box is empty.

As we put an item into each box, we put a sticky note onto the same box with the number of the next empty box that we are going to use. We can think of this as a breadcrumb trail that will show the next person what order to follow when retrieving the items from the row of boxes. The box that we place our final item into will be marked with a sticker that says ‘end’ to show that this is the end of the file.

As we place items into each box, we can write down on a piece of paper how many items (file segments) we placed into boxes (blocks), and list the order that we placed them in. We will end up with a File Allocation Table with a Busy Column (box empty or full), and a Next Column (the next box number you need to look at).

Now that we have documented everything, we can ask anyone to read our table and retrieve our file, as long as they know what the starting block number of that file is, regardless of the order in which we placed our items into the boxes.

They will know when they have come to the end of the file when they find the box with the ‘end’ sticker on it that matches the number of the last file segment on our list.

NTFS

Данная файловая система так же была разработана корпорацией Майкрософт (разработчик Windows) и используется по сей день как современный аналог FAT32.
Если установить ее на съемный носитель, то скорость передачи данных будет довольно низкой. Обуславливается это использованием кэша при копировании данных. Работает это так:

1. Сначала информация сохраняется в кэш, скорость при этом может достигать 100 мб в секунду!
2. Но поскольку на съемном носителе кэш невелик, он быстро заполняется и скорость резко уменьшается.

В ситуации с компьютерами и ноутбуками эта фишка работает отлично, потому что объем кэша больше, а это позволяет сгладить кривую передачи данных и повысить скорость.

Сравнение файловой системы exFAT c NTFS

exFAT не имеет большинства приятных фишек, которые присутствуют в NTFS, например файловых потоков передачи данных, что увеличивает скорость обмена информацией. Но к преимуществам exFAT можно отнести использование меньшего объема служебной памяти, к тому же она способна хранить файлы размером более 4 Гб. На такое раньше была способна только NTFS.
Какую систему использовать зависит от носителя, его объема и выбора пользователя! Если не хотите испытывать свою судьбу и натыкаться на подводные камни несовместимости, тогда рекомендуется система NTFS.

Расширенная FAT – ExFAT, это файловая система предназначена в основном для сменных флэш-носителях, таких как USB флэш-накопители. Флешки обычно используют либо FAT или FAT32 в качестве файловой системы, но эти файловые системы имеют ряд неприятных ограничений. К примеру – FAT32 имеет максимальный размер файла 4 ГБ, а также ограничивает максимальный размер тома FAT32 до 32 Гб. И как Вы правильно догадываетесь, файловая система FAT имеет еще больше ограничений на размеры файлов так и тома. Компания Microsoft, чтобы преодолеть эти ограничения создала ExFAT.

Основными преимуществами exFAT перед предыдущими версиями FAT:

одна из основных причин разработки ExFAT – уменьшение количества перезаписей одного и того же сектора, что само по себе очень важно для флеш-накопителей, у которых ячейки памяти необратимо изнашиваются после определённого количества операций записи.
лимит на размер файла 2 в 64 степени байт – 16 эксабайт.
максимальный размер кластера увеличен до 2 в 25 степени байт – 32 мегабайта.
улучшено распределение свободного места за счёт введения бит-карты свободного места, что может уменьшать фрагментацию диска.

Обязательно убедитесь, в имени устройства, которое Вы собираетесь отформатировать!!Эта операция стирает всю информацию на указывамом Вами устройстве!

В моём случае, флешка определялась как устройство G: Запускаете командную строку: ПУСК > Все программы > Стандартные > Коммандная строкаВ открывшеся чёрном экранчике вводите

C:>format G: /fs:exfat

Вставьте новый диск в дисковод G:и нажмите клавишу ENTER…

И если Вы уверены – тогда жмите Enter

Произойдёт форматирование указанного устройства.

NTFS, FAT или exFAT это совершенно разные файловые системы, которые могут использоваться для хранения данных на различных носителях. Обе созданы в компании Microsoft и в основном используются для Windows, но поддержка в ядре Linux для них тоже есть.

Чаще всего NTFS используется для установки операционной системы Windows или разделов Windows для файлов, в то время как FAT часто применяется на флешках или других внешних накопителях. Также FAT может часто использоваться в качестве основной файловой системы для Android. В этой статье мы рассмотрим различия FAT и NTFS, подробно разберем чем они отличаются и зачем нужны.

Файловая система устанавливает основные правила того как будут организованны данные при записи на носитель, независимо от того, что это – жесткий диск или флеш накопитель. Файловая система описывает каким образом будут организованы папки.

Определенная часть данных под названием файл размещается в нужной области накопителя. Файловая система выполняет все необходимые вычисления, а также определяет минимальный неделимый размер блока данных, максимальный размер файла, следит за фрагментацией. Существует множество различных типов файловых систем, это, например, файловые системы для установки ОС, для внешних носителей, для оптических дисков, распределенные файловые системы. Но в этой статье мы только выполним сравнение fat и ntfs.

What is File System?

First of all, we’d like to introduce what is the file system. The file system is the way the system stores and arranges files. The differences between different file systems are related to how data is stored on the hard drive. Also, they differ from each other in file names, file permissions, and other attributes. 

The Windows operating system supports three different file systems: NTFS, FAT32, and exFAT. NTFS is the most widely used modern file system in recent years. Most of the built-in hard drives of Windows computers are in NTFS format. FAT32 has a longer history than NTFS. It cannot support some modern file format but is more compatible with different system platforms, such as Linux, Mac, and Android. exFAT is an alternative to the FAT32. Many devices and operating systems support this file system, but not many are currently used.

Here, you can find solutions to remove write protection from USB, pen drive, SD card, external hard drive, etc., and then format the device with ease.

Особенности

Технические характеристики, особенности и требования файловой системы exFAT включают в себя следующие:

• Предельный размер файла 16 EIB – 1 байт (в противном случае ограничивается максимальным размером объема 128 ПИБ – 1 байт), повышен с 4 Гб – 1 байт в стандартном FAT32 . Таким образом, для типичного пользователя обеспечили полную совместимость между платформами Windows и OS X для файлов свыше 4 Гб.
• Масштабируемость до больших размеров диска: ок 128 PiB максимум, 512 TiB рекомендуется максимум, поднятый из 32-битного значения (2 TiB для размера сектора 512 байт) стандартных FAT32 разделов.
• Поддержка до 2,796,202 файлов в каталоге. Microsoft документы предел 65534 файлов в подкаталоге для их реализации с файловой системой FAT32, но и другие операционные системы не имеют специального ограничения на количество файлов в директории с файловой системой FAT32 , Реализации с файловой системой FAT32 в других операционных системах позволяют неограниченное количество файлов до количества доступных кластеров (то есть до 268,304,373 файлов на томах без длинных имен файлов).
• Максимальное количество файлов на томе 2 32 – 11 (по сравнению с примерно 2 28 – 11 в стандартной файловой системе FAT32)
• Свободное распределение пространства и удаление улучшена производительность за счет введения свободного пространства растрового изображения.
• Отметка зернистость 10 мс для создания и модифицированными раз (но не так хорошо, как 0,1 мс файловой системой NTFS).
• Отметка зернистость для времени последнего доступа к двойной секунд (FAT была только дата)
• Дополнительная поддержка UTC меток времени (начиная с Vista SP2).
• Дополнительная поддержка списков контроля доступа (в настоящее время не поддерживается в ОС Windows Desktop / Server версий).
• Дополнительная поддержка TexFAT , стандарт транзакционной файловой системы (необязательно WinCE активирована функция, функция не поддерживается в версиях / Server Windows Desktop).
• Граница выравнивания смещения для таблицы FAT
• Граница выравнивания смещения для области данных
• Проводка для OEM Определяемые параметры для настройки файловой системы для конкретных характеристик устройства.
• На диске хранения длины файла правильные данные (VDL) за счет использования двух различных длин полей, которые могут быть использованы для предварительно выделить файл.
• Кластер размером до 32 Мбайт.
• Целостности метаданных с контрольными суммами
• Шаблон на основе структуры метаданных
• Удаление физического “.” и “..” элементы каталога, которые появляются в подкаталогах
• EXFAT не поддерживает короткие (формат 8.3) имена файлов
• Windows XP требует обновления KB955704 для установки и Windows Vista требуется установить его SP2.
• Windows Vista не может использовать EXFAT приводы для ReadyBoost . Windows 7 снимает это ограничение, позволяя ReadyBoost кэширует больше 4 Гб.
• Стандартная реализация EXFAT не Журнализированная и использует только одну таблицу размещения файлов и свободного пространства карты. FAT файловой системы используется вместо чередуя таблицы, как это допускается восстановление файловой системы, если носитель был извлечен во время записи (который часто встречается на практике со сменными носителями). Необязательный TexFAT компонент добавляет поддержку для дополнительных таблиц резервного копирования и карты, но может не поддерживаться.

Сравнение с NTFS

ExFAT можно считать конкурентом NTFS на системах с ограниченной вычислительной мощности и памяти. Кроме того файловую систему NTFS на флэш-картах использовать очень неудобно и неэффективно (падает скорость работы и уменьшается срок службы флеш памяти), и именно ExFAT будет идеальной файловой системой для таких устройств.

Разница между файловыми системами «NTFS», «FAT», «FAT32» и «exFAT»

Изначально файловая система «FAT» была разработана для устройств хранения данных малой емкости и поддерживала размер файлов до 4 ГБ, в то время как «NTFS» расширила предел размера файлов до впечатляющих 16 ТБ. Ниже мы подробно рассмотрим другие различия:

«NTFS»

• Поддержка файлов и дисков большей емкости, чем та, с которой могут справиться любые другие файловые системы.
• Поддержка расширенных имен файлов и иностранных символов из сложных языков.
• Сильное снижение производительности системы, когда «chkdsk» используется для проверки локального жесткого диска или внешнего диска.
• Стандартное приложение для обслуживания системы «chkdsk» печально известно своей медлительностью.
• Повышенная безопасность благодаря новой функции шифрования файлов.
• Значительно более быстрая работа на дисках объемом менее 40 Гб.
• Более компактные кластеры файлов.
• Поддерживается сжатие на уровне файловой системы для файлов, каталогов и дисков для уменьшения дискового пространства.
• Пользовательские разрешения для файлов и папок.
• Копии файлов «отменяются» при очистке прерванного кластера.
• Маленькие файлы хранятся в главной файловой таблице в начале диска.

«FAT»

• Несовместима с последней версией «Windows», поддерживает жесткие диски от 32 МБ до 2 ТБ.
• Более мощные и эффективные утилиты восстановления.
• Поддержка быстрой операции «chkdsk».
• Простое распределение операционной системы и более быстрый алгоритм чтения файлов.
• Более быстрая работа с дисками емкостью менее 10 ГБ.
• Цепочки кластеров, содержащие данные из прерванных копий, помечаются как поврежденные.
• Таблица главного файла отделена от других файлов.

«FAT 32»

• В ней отсутствуют функции безопасности, реализованные в более новой файловой системе «NTFS».
• Кроме того, она не позволяет установить последнюю версию «Windows» (поскольку ее файл слишком велик и может быть установлен только на диски, отформатированные в «NTFS»).

«exFAT»

• Доступ к дискам «exFAT» можно получить в операционной системе «Linux», установив соответствующее программное обеспечение.
• Работает со всеми версиями «Windows» и современными версиями «Mac OS X».

Файловая структура FAT: принципы и назначение

Файловая структура или File system
была разработана в 70-х годах прошлого столетия компанией Microsoft и представляла собой определенный порядок организации пространства для хранения и доступа к данным на компьютерах и других цифровых устройствах.

Назначением функционала является обеспечение пользователю удобного управления информацией, хранящейся на диске или внешнем гаджете. В файловую систему входят файлы, папки и каталоги, а также комплекс системных инструментов, реализующих взаимодействие с ними для выполнения функций чтения-записи, создания-удаления, копирования, именования и т.п. Кроме того, данная структура организует совместный доступ к информации между пользователями и обеспечивает защиту от несанкционированных действий путем шифрования, работы в режиме «только чтение» и прочее.

Структурно вся область дискового пространства поделена на кластеры, как лист бумаги в клетку. Каждая клетка – это блок, размер которого задается при форматировании и должен быть кратным 2. Минимальный размер может быть 512 байт (у флешки), для жесткого диска он составляет 32 Кб. Один файл может занимать несколько таких кластеров. Образно можно представить дисковое пространство в виде тетради, где кластер – это буква, файл – слово, а файловая структура – оглавление тетради.

При обращении к файлу, операционная система должна найти его в нескольких кластерах, расположенных в разных местах на диске, так образуется цепочка кластеров. Каждый кластер имеет свою метку, которая определяет его как один из трех видов:

1. Свободный, готовый к записи данных.
2. Занятый, который хранит часть информации и имеющий в метке данные о следующем кластере в цепочке, при этом последний помечается особой меткой.
3. BAD-блок – кластер с ошибками, который стане недоступен после форматирования.

Размер метки определяется видом файловой структуры: для FAT32 он равен 32 байтам.

Вся файловая система состоит из следующих частей:

• загрузочного сектора, который располагается в начале диска, активируется после загрузки ОС и хранит параметры раздела;
• таблицы размещения файлов («оглавления»), хранящей метки кластеров;
• копии таблицы размещения файлов, чтобы восстановить данные при повреждении файловой структуры;
• корневого каталога;
• области данных;
• цилиндра для выполнения операций чтения/записи.

Всего существует три типа файловой системы FAT: FAT12, FAT16 и FAT32. На смену FAT пришла NTFS, а exFAT является расширенной версией FAT32 и используется в основном для флеш-накопителей.

Форматы файловой системы

Файловая система FAT используется по умолчанию, потому что это самый совместимый формат файловой системы во всем мире. Вы можете фактически гарантировать, что, используя формат файловой системы FAT, вы можете подключить свое устройство к любому компьютеру, на котором установлена ​​любая ОС, или подключить его к любому электронному или цифровому устройству и прочитать ваши данные.

Если вам нужна самая совместимая с другими операционными системами и аппаратными устройствами, FAT — ваш лучший выбор. Очевидно, что вы не можете использовать FAT или FAT32 на USB-накопителе емкостью более 32 ГБ, поскольку файловая система FAT поддерживает только до 32 ГБ томов в Windows. Кроме того, максимальный размер файла в файловой системе FAT составляет 4 ГБ.

Файловая система FAT также работает быстрее и занимает меньше места на USB-устройстве. Однако файловая система FAT не имеет встроенной безопасности, поэтому каждый может читать файлы. FAT32 лучше, чем FAT, потому что он имеет меньший размер кластера и, следовательно, тратит меньше места на диск.

FAT32 также более надежный, поскольку он поддерживает загрузочный сектор. В принципе, вы скорее потеряете свои данные, используя FAT, а не FAT32. Обратите внимание, что FAT32 может фактически поддерживать объемы до 2 ТБ, но Windows ограничивает размер до 32 ГБ, также как FAT. Вы можете использовать отдельный инструмент для форматирования USB-накопителя в FAT32, размер которого превышает 32 ГБ . Итак, когда вы будете использовать NTFS? Если вы форматируете диск размером более 32 ГБ, у вас будет только опция для NTFS и exFAT. NTFS обычно требуется только для внутренних жестких дисков, работающих под управлением операционной системы Windows. У этого есть много дополнительных накладных расходов, которые вам нужны только в том случае, если вы используете Windows. Однако, если вам действительно нужна дополнительная безопасность, вы можете прочитать мой предыдущий пост по форматированию USB-накопителей с NTFS 

Итак, когда вы будете использовать NTFS? Если вы форматируете диск размером более 32 ГБ, у вас будет только опция для NTFS и exFAT. NTFS обычно требуется только для внутренних жестких дисков, работающих под управлением операционной системы Windows. У этого есть много дополнительных накладных расходов, которые вам нужны только в том случае, если вы используете Windows. Однако, если вам действительно нужна дополнительная безопасность, вы можете прочитать мой предыдущий пост по форматированию USB-накопителей с NTFS .

Если вы форматируете внешний USB-накопитель, тогда ваш лучший выбор — exFAT. Что такого хорошего в exFAT? Это в основном сочетание хороших функций от NTFS и FAT. У него меньше накладных расходов, чем NTFS, и он избавляется от ограничений размера томов и файлов, присутствующих в файловой системе FAT.

Основной недостаток exFAT заключается в том, что он не так совместим, как формат файла FAT. Его можно прочитать только в Windows XP и более поздних версиях (с установленными пакетами обновлений) и OS X Snow Leopard и выше. Вне этих двух операционных систем нет тонны других систем, которые поддерживают файловую систему exFAT.

Вы можете использовать exFAT в Linux, но сначала вы должны установить драйверы exFAT. Если вы знаете систему, в которой собираетесь использовать USB-устройство для поддержки exFAT, то это лучший выбор из-за преимуществ производительности и отсутствия ограничений по размеру.

Примечание . Один совет при использовании exFAT: если можно, отформатируйте диск на компьютере под управлением OS X. Я использовал Windows 10 для форматирования диска для exFAT, но по какой-то причине он не был доступен для чтения по OS X. Когда я это сделал на OS X, он был доступен для чтения на Mac и ПК.