全面解析磁盘分区格式

全面解析磁盘分区格式
当前越来越多的用户已经从Windows 98逐步升级到更高级的系统了,随之而来的就是必须面对Windows 98/2000/XP/2003等系统的FAT16/FAT32/NTFS磁盘分区 格式,它们到底是什么?有什么特点和优点?到底选择那种格式?如何建立的转换?如何解决使用中的各种问题?
  本专题就是针对读者普通遇到的上述一系统问题,进行全方位的讨论和分析。
  解析磁盘、分区、文件系统
  大部分读者都会经常听到诸如FAT/NTFS/CDFS等分区格式,实际上,由于不同的操作系统、不同的需求场合,存在有各种各样的分区格式,所以首先就让我们来看看这些分区格式的来龙去脉,了解它们的优缺点,根据应用需要选择好自己的分区格式方案!
  在开始后面的话题前,先让我们来认识下面的对象:
  1.磁盘
  一般是从硬件(物理)角度来说的,它是通过磁介质存储数据的设备。包括我们常见的软盘、硬盘及不太常用的磁带盘等。另外,U盘及用内存虚拟的磁盘等虽然不是严格意义上的“磁盘”,但它们也可以使用同磁盘一样的文件系统。本文讨论的磁盘对象主要就是硬盘,这里包括普通的IDE接口和较高端的SCSI接口的硬盘,前者是大部分普通桌面用户所用的;后者多用于一些高端用户和服务器配置。不管什么接口,都属于本文的硬磁盘讨论范围。
  2.分区
  如我们大部分用户已经采用的方案那样,即我们的硬盘通常都会分成几个区,比如C区、D区、E区等等,其目的主要是为了更合理、有效地去保存数据,为文件安放提供更宽松的余地。我们现在所使用的PC(个人电脑)的硬盘,仍然沿用的是第一台PC硬盘所使用的分区原理,它由IBM的工程师设计,即一个硬盘只允许分为4个主分区,而其中的一个主分区可以分成若干逻辑分区,所以从理论上来说,我们的一个硬盘最多可分24个区(即从C区到Z区)。
  3.文件系统
  指文件命名、存储和组织的总体结构。例如Windows系列操作系统支持的FAT、FAT32 和 NTFS都是文件系统。其实文件系统也就是我们经常所说的“磁盘格式”或“分区格式”,总体都是一个概念,只不过“分区”只针对硬盘来说的,而文件系统是针对所有磁盘及存储介质的。所以大家应该明白,本专题讨论的其实也就是文件系统,只不过讨论的核心是针对硬磁盘而已。
小知识:什么是“簇”
  文件占用磁盘空间时,基本单位不是字节而是簇。簇的大小与磁盘的规格有关,一般情况下,软盘每簇是1个扇区,硬盘每簇的扇区数与硬盘的总容量大小有关,可能是4、8、16、32、64……(如图1所示的每个簇占用4个扇区)。


 同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内,而往往会分成若干段,像一条链子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。硬盘上的文件常常要进行创建、删除、增长、缩短等操作。这样操作做的越多,盘上的文件就可能被分得越零碎(每段至少是1簇)。但是,由于硬盘上保存着段与段之间的连接信息(即FAT),操作系统在读取文件时,总是能够准确地找到各段的位置并正确读出。
  不过,这种以簇为单位的存储法也是有其缺陷的。这主要表现在对空间的利用上。每个文件的最后一簇都有可能有未被完全利用的空间(称为尾簇空间)。一般来说,当文件个数比较多时,平均每个文件要浪费半个簇的空间。
  文件系统大阅兵
  1.FAT16
  FAT的全称是“File Allocation Table”(文件分配表系统),FAT文件系统1982年开始应用于MS-DOS中。FAT文件系统主要的优点是它可以被多种操作系统访问,如MS-DOS、Windows所有系列和OS/2等。这一文件系统在使用时遵循8.3命名规则(即文件名最多为8个字符,扩展名为3个字符)。同时FAT文件系统无法支持系统高级容错特性,不具有内部安全特性等。
  2.VFAT
  在Windows 95中,通过对FAT文件系统的扩展,长文件名问题得到妥善解决,这也就是人们所谓的扩展FAT(VFAT)文件系统。它对FAT16文件系统进行扩展,并提供支持长文件名功能,文件名可长达255个字符,VFAT仍保留有扩展名,而且支持文件日期和时间属性,为每个文件保留了文件创建日期/时间、文件最近被修改的日期/时间和文件最近被打开的日期/时间这三项内容。
  3.FAT32
  FAT32是FAT16文件系统的派生,比 FAT16 支持更小的簇和更大的分区,这就使得 FAT32 分区的空间分配更有效率。FAT32主要应用于Windows 98及后续Windows系统(实际从未正式发布的Windows 97,即OSR2就开始支持了),它可以增强磁盘性能并增加可用磁盘空间,同时也支持长文件名。
  4.NTFS
  NTFS(New Technology File System)是Microsoft Windows NT的标准文件系统,它也同时应用于Windows 2000/XP/2003。它与旧的FAT文件系统的主要区别是NTFS支持元数据(metadata),并且可以利用先进的数据结构提供更好的性能、稳定性和磁盘的利用率。NTFS有三个版本:在NT 3.51和NT 4中的1.2版,Windows 2000中的3.0版和Windows XP中的3.1版。这些版本有时被提及为4.0版、5.0版和5.1版。更新的版本添加了额外的特性,比如Windows 2000引入了配额。在兼容性方面,Windows的95/98/98SE和Me版都不能识别NTFS文件系统。
  5.Ext2
  这是Linux中使用最多的一种文件系统,是专门为Linux设计的,拥有最快的速度和最小的CPU占用率。现在已经有新一代的Linux文件系统如SGI公司的XFS、ReiserFS、ext3文件系统等出现。
 分区格式大比拼
  上文介绍了几种常见的文件系统,到底选择哪种文件系统?它们各自有什么优缺点?如何规划部署分区方案(包括分区数目、大小、格式类型)?
  1.基本情况与功能支持
  首先我们来看一下表1、2、3,它们从各个方面对NTFS/FAT32/FAT16的基本情况及支持的功能进行了综合比较。



表 1


表 2
2.文件系统优缺点
  从表3中我们可以看到几个文件系统的优缺点。
  3.选择何种文件系统?
  普通用户在决定采用什么样的文件系统时应从以下几点出发:
  1) 单一系统还是多启动的系统(即多操作系统);
  2) 硬件平台;
  3) 硬盘的大小与数量;
  4) 安全性考虑。
  在系统的安全性方面,NTFS文件系统具有很多FAT32/FAT16文件系统所不具备的特点,而且基于NTFS文件系统的Windows 2000/XP/2003运行要快于基于FAT文件系统的;而在与Win 9X的兼容性方面,FAT优于NTFS。
如果要在Windows 2000/XP/2003中使用大于32GB的分区的话,那么只能选择NTFS格式。但从另外一个角度来看,NTFS本身所需耗费的资源多于FAT的,所以如果格式化比较小的分区(低于512MB),建议使用FAT16。
  正如微软专家建议那样,“除了多引导配置必须从非NTFS文件系统启动之外,建议用户用NTFS格式化所有的分区。” NTFS分区仅能通过Windows NT/2000/XP/2003进行访问。如果你的Windows 操作系统发生致命错误,你将无法简单地通过系统盘引导至命令行方式并解决NTFS分区上所出现的问题。为避免出现这种问题,建议在硬盘上安装第二套Windows操作系统,并通过这套操作系统来解决NTFS分区上所出现的问题。
  表格说明:
  ●表1中的“最大容量”为理论值,“可实现最大分区容量”为目前OS可支持的最大容量;
  ●Windows NT必须先升级到server pack4或以上的版本才能识别FAT32和Windows 2000/XP/2003的NTFS新版本文件系统;
  ●FAT32只是在理论上支持2TB的最大空间,在实现时,Windows 98

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