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SISTEMA DE ARQUIVOS DO WINDOWS

Antonio Vilhena - 25/07/2002

Recentemente num bate-papo no Fórum do BoaDica (http://www.forumboadica.com.br), foi exposto em uma das postagens, que para aprofundar seus conhecimentos de informática, é importante estudar, e mais ainda, conhecer melhor não só o uso dos sistemas, mas também, como funciona, características, etc., de forma a se possuir uma boa base teórica e desta base teórica poder depois partir para algum segmento específico da área de informática, onde com certeza a base teórica em muito irá ajudar a conhecer melhor diversas outras partes da informática como um todo. Daí resolvi retomar a preparação de algumas dicas com a parte teórica de informática.

Ao usar o Windows em suas funções de acesso a disco, na realidade estamos utilizando um "sistema de acesso a disco", comumente chamado "SISTEMA DE ARQUIVO". 

Nesta dica, vamos levantar alguns pontos básicos, que ajudarão a você conhecer (ou se lembrar) de como é montado o sistema de arquivo? Quais as diferenças entre FAT16, FAT32 e NTFS? E mais alguns conceitos básicos.

O que é um sistema de arquivo?
Você pode fazer uma associação de como funciona um disco da seguinte forma: imagine um estacionamento em uma grande área livre, onde você tem o piso de asfalto e as marcações de "vagas" ao longo de todo o espaço. A área do estacionamento é o disco do jeito que veio da fábrica. Daí é feita a "formatação low level" pela fábrica, que seria a pavimentação da área toda, que no seu disco, seria a gravação de 0 (zeros) em toda a superfície do disco (isto é feito pela fábrica). Daí vem o sistema operacional e ele começa a demarcar as vagas no estacionamento, pintando cada vaga, numerando, colocando numero da fileira, etc., no seu disco seria a mesma coisa: o sistema operacional demarca espaços pré-determinados no disco, numera, organiza, etc. de tal maneira que ele saiba onde está cada vaga.

Existem vários sistemas de arquivo, e cada um divide a superfície do disco da sua maneira. Alguns exemplos de sistema de arquivo: FAT, FAT32, NTFS, HPFS, CDFS, etc. Um sistema operacional pode reconhecer um, alguns ou todos estes sistemas.

FAT16
Primeiro, o que quer dizer FAT: FAT significa File Allocation Table. (tabela de alocação de arquivos). Tocas as localizações dos arquivos estão contidas em 2 tabelas: uma é a FAT corrente (ou working FAT) e a outra é a FAT de backup. A FAT indica em que cluster um arquivo começa, ou seja, onde está o primeiro byte de um arquivo. Um cluster é formado por um ou mais setores físicos, geralmente cada setor de 512 bytes de tamanho. Dependendo do tamanho do disco, o tamanho do cluster também é diferente. Você pode ser perguntar: e daí que o tamanho é diferente? Vamos dizer que seu arquivo tem 1KB de tamanho. Você tem este arquivo gravado em um disco que possui clusters de 2KB ( o tamanho do cluster é o mesmo para todo o disco lógico). Resultado: como um cluster pode ser ocupado somente por 1 arquivo, no caso deste arquivo, você estaria desperdiçando 1 KB no cluster. Agora imagine este mesmo caso, em disco que possui clusters de 32KB? Para "este" arquivo de 1KB você estaria desperdiçando 31KB!!! Imagina neste caso de disco com cluster de 32KB, se você possui milhares de arquivos com por exemplo 1KB. Já pensou no desperdício? Outro problema a se pensar no sistema de arquivos, é a fragmentação. Quando um arquivo é mario que o tamanho de um cluster, ele tem que ser dividido (se "espalhar", ou se alocar) em múltiplos pedaços/clusters. Algumas vezes é possível alocar estes múltiplos pedaços/cluster, ao lado uma das outras (seqüencialmente), de tal forma que quando for necessário ler o arquivo, a "cabeça de leitura" do disco, não precise se movimentar muito na superfície para ler o arquivo inteiro.  Porém, se os "pedaços"/clusters, forem gravados distantes uns dos outros no disco, a cabeça de leitura irá se movimentar ao longo das diversas trilhas na superfícies, o que resultará em um aumento do tempo de leitura do arquivo. Assim, tendo em mente estes 2 problemas (tamanho/desperdício do cluster, e fragmentação), junto com a características dos arquivos gravados no disco (se em sua maioria são pequenos ou grandes), poderemos ter diferente performance e aproveitamento do disco.

No Windows 3.x e 95, o sistema de arquivo utilizado é a FAT16 (mostrada na tabela a seguir), e como vemos este tipo de sistema de arquivo era particularmente sensível a desperdício de disco, além de não ser factível para discos maiores de 2GB/4GB.

FAT16
Tamanho da Partição Tamanho do Cluster
0MB - 32MB 512 Bytes
32MB - 64MB 1 KBytes
65MB - 127 MB 2 KBytes
128MB - 255MB 4 KBytes
256MB - 511MB 8 KBytes
512MB - 1023 MB 16 KBytes
1024MB - 2GB (4GB no NT) 32 KBytes

FAT32
Para resolver o problema do fato de que o maior tamanho de partição que a FAT16 poderia gerenciar era de 2 GB, e também devido ao grande desperdício de disco causado pelos tamanhos de cluster utilizado na FAT16, a Microsoft lançou a FAT32.

A FAT32 foi lançada no Windows 95 OSR2 (também conhecido como B). Ela também está incluída no Windows 98, ME, 2000 e XP. Ela pode gerenciar partições de até 2 TB (tera-bytes). A outra vantagem, é que em partições menores, o espaço é usado mais eficientemente, devido à diminuição do tamanho dos clusters. Por exemplo: em uma partição de 2 GB que na FAT16 utilizava cluster de 32 KB agora utiliza clusters de apenas 4 KB, reduzindo o desperdício de espaço em disco.

Problemas da FAT32: praticamente o único problema da FAT32 é a "incompatibilidade" com sistemas antigos. O DOS, NT 4.0 e abaixo, OS/2 e Windows 95 (antes do OSR2), não conseguem ler discos neste padrão! Da mesma forma, utilitários (como por exemplo utilitário de disco), que acessavam diretamente o disco, e foram desenvolvidos para FAT16, também não funcionam. Como praticamente todos migraram para sistemas que suportam a FAT32 (Windows 98, ME, 2000, XP), e quase não se encontram mais sistemas utilizando DOS/NT/OS2, esta incompatibilidade acabou deixando de ser um problema na realidade atual.

FAT32
Tamanho da Partição Tamanho do Cluster
260MB - 8GB 4 KBytes
8GB - 16GB 8 KBytes
16 GB - 32 GB 16 KBytes
32 GB - 2 TB 32 KBytes

NTFS
NTFS significa NT File System (sistema de arquivos do NT, onde NT originalmente significava New Tecnhology). Suportado pelo Windows NT, 2000 e XP, ele é um sistema de arquivo "superior" se comparado ao FAT16 e ao FAT32, e foi "desenhado" principalmente para SERVIDORES. As principais vantagens do NTFS são na área de segurança (muito importante para servidores), compatibilidade POSIX, e alta capacidade de tolerância a falhas (também muito importante para servidores). Ele também é muito eficiente na área de tamanhos de cluster, e na realidade você pode formatar uma partição com o tamanho de cluster que você desejar (muito útil quando por exemplo você tem em uma máquina características bem específicas de tipos/tamanhos de arquivos predominantes). Suporta partições de até 16 exabytes, o que no momento excede em muito qualquer previsão de crescimento de volumes de dados, porém, isto só na teoria! A capacidade correntemente suportada pelo cluster é de 2 TB (igual ao FAT32), porém a tecnologia está pronta para suportes a maiores tamanhos, e espera-se que com o barateamente do custo de armazenagem/HDs, as novas versões rapidamente irão implementar a capacidade prevista no seu desenvolvimento. Os dados sobre os arquivos são armazenados no MFT (Master File Table) que inclui informações sobre localizações dos clusters do arquivo, atributos de segurança, nome de arquivos, etc. Além disto mantém um "log de transações", que pode ser utilizado para recuperação (operações de arquivos que ainda não foram realizadas também são gravadas no log, de tal forma que se o sistema cair, o sistema de arquivos pode ser rapidamente atualizado).

NTFS
Tamanho da Partição Tamanho do Cluster (padrão)
512MB ou menos 512 Bytes
513 MB - 1 GB 1 KBytes
1 GB - 2 GB 2 KBytes
2 GB - 4 GB 4 KBytes
4 GB - 8 GB 8 Kbytes
8 GB - 16 GB 32 KBytes
32 GB ou maior 64 KBytes
Estes valores são padrão. No NTFS você pode variar estes valores dependendo das necessidades de suas aplicações

CONCLUSÃO:
Com estas diversas definições sobre o sistema de arquivos utilizados pelo Windows (FAT16/FAT32/NTFS), é possível então poder tomar uma melhor decisão, em como será feito o particionamento do disco rígido no seu micro! Qual o tamanho ótimo da partição (menor desperdício), a ser utilizado? Como é a média de tamanho de arquivos que utilizo? Algumas situações são bem claras com relação ao melhor particionamento, outras dependerá muito da experiência pessoal, e da maneira como pretendemos utilizar o micro.

Caso você queira conversar mais sobre este assunto, dê um pulo no Fórum do BoaDica, na área de HDs, e participe dos papos por lá!

 
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