FAT与NTFS区别.doc

FAT下是为小磁盘及简单的目录结构而设计的文件系统（图1)，因此其文件系统组织方法也通过简单的文件分配表（File Allocation Table，简称FAT）完成。它被放在磁盘的引导扇区后面，为了安全，紧接着是它的一份拷贝；在文件分配表后面是根文件夹，其中包含了分区根目录下所有文件和文件夹的入口（你可以把它看作是“我的电脑”中的某个磁盘符）。根文件夹之后为其它文件和文件夹，文件或文件夹的存放并没有什么规律，每个文件完全占用 1至多个簇，如果某个簇不是该文件的最后一个簇，则应包含下一个簇的位置信息，否则会有结束簇的标志 ( OxFFFF ）。文件的名称和起始簇则记录在前面的文件分配表中，通过此表中某个文件起始簇的位置找到起始簇，而文件的其余簇则是依此形成一条链带FAT 就是依靠这种链式存取及文件分配表来管理整个磁盘分区的。 图1：FAT文件系统组织图： 分区引导扇区|文件分配表|文件分配表的备份|根文件夹|其他文件和文件夹 图2：NTFS文件系统组织图： 分区引导扇区|MFT表|系统文件|文件区域 NTFS的管理方式可以说简单而又强大。总的来说， NTFS将整个磁盘分区上每件事物都看作一个文件，而文件的相关事物又视为一个属性，比如数据属性、文件名属性等。整个NTFS分区上每个扇区都被分配属于某些特殊文件，甚至描述文件系统本身的信息（元数据）也是一个文件。将分区格式化为 NTFS 后（图2)，就会生成若干不可见的NTFS系统文件以及一个特殊文件“Master File Table (MFT，主文件表）。MFT亦有镜像文件，其存放位置记录在引导扇区中，而引导扇区又会有一个副本被放置在磁盘分区的尾扇区中，这些都给NTFS的稳定性奠定了基础。MFT放在引导扇区后面，与简单的FAT相比，M FT几乎相当于小型数据库文件。M FT中最开始的16条记录中存放了特殊的信息，从第17条记录开始，则全部用于记录磁盘分区上的文件和文件夹（同样被NTFS视作1个文件）。MFT为每个文件夹都分配一个固定空间，文件的属性都写在这个固定的空间中。小的文件和文件夹（1500字节）可以完全被包含在MFT记录中（图3)，而大的则使用“B-树”（详见以下名词解释）索引方式来指示扩展的MFT外部信息。NTFS就这样依靠主文件表的详细记录来管理整个磁盘分区。 图3：MFT中小文件或小目录存放图: 标准信息|文件或目录名|安全描述|数据或索引 相关名词解释： 簇（Cluster )：这是文件系统中基本的储存单位（不是字节）。在硬盘上，簇的大小和分区大小有关。以FAT16为例，当分区容量介于64MB和128MB之间时，每簇有2kB；介于128MB和256MB之间时，每簇有4kB；而当分区容量大于l024MB时，每簇容量将达到32kB以上。此时即使只有1字节的文件在硬盘上也会占用32kB的空间，当然也就造成了硬盘空间的极大浪费。由于NTFS的簇最大只有4kB，因此它是最有效利用磁盘空间的文件系统。 B-树：一种结构划索引方式。比如建立文件A时，文件系统为其创建索引文件B，由于B的规模仍然太大，为进一步提高速度，又建立了索引的索引文件C，以及索引的索引的索引文件D。这又产生了新问题：B、C、D三个索引文件的对象层次不同，结构不同，操作3个索引文件非常繁琐。所以人们研究使用一种特珠的结构来实现多重索引，B-树就是其中比较成功的方法。而NTFS所使用的“B+树”综合索引方式与其非常类似，由于这些索引的具体实施非常复杂，这里就不详述了。 知道了FAT和NTFS的组织结构后，很容易理解正是因为不同的组织管理方式，导致了完全不同的文件操作方式，从而决定了最终的性能差异。例如当访问一个文件时，由于FAT文件系统的文件分配表只列出了每个文件的名称及起始簇，并没有说明这个文件是否存在，而需要通过其所在文件夹的记录来判断，而文件夹的入口又包含在文件分配表的索引中。因此首先要读取文件分配表来确定文件已经存在，然后再次读取文件分配表找到文件的首簇，最后通过链式的检索找到文件所有的存放簇，最终确定后才可以访问。而在NTFS文件系统中,由于任意文件都在MFT中有详细的记录，所以只要读取MFT中的相关记录文件马上可以使用。这就是NTFS在文件操作性能上要好于FAT的根本原因。事实上， NTFS不断引入的新特性，如综合索引等，仍在进一步拉大这种差距。从技术角度来说这个差距是巨大的，但为何有些人无法感觉到这种差异甚至有相反的感觉呢？ 原因也很简单，绝大多数人的计算机应用环境简单，其磁盘操作主要是单文件的操作。再加上很多人的硬盘远不够大，并发操作量也远不够多，因此NTFS与FAT的单个文件操作速度差异往往仅在毫秒之间根本无法察觉，但如果是在大型的网络服务器上，访问量很多，文件操作频繁，还存在大量并发操作，这种性能差异就会相当惊人。另一方面随着100GB以上容量的硬盘逐渐成为主流，再加上个人使用电脑同时执行多个任务的机会不断增加，这种差距也会越来越明显。那么觉得 NTFS 文件系统更慢的原因是什么呢? NTFS的索引非常详细,尽管很利于查找文件，但相当于小型数据库的索引方式对硬件有较高的硬件要求，而且对于较小的分区上存放较多小文件的情况而言，这种检索方式可能反而没有简单的链式快。最常见的情况就是笔记本用户，特别是前两年，笔记本硬盘的速度很慢，硬盘容量又小，而笔记本的性能又普遍低于台式机很多，所以这种情况下如果采用NTFS分区就可能会感觉慢。笔者个人认为，要想体现NTFS分区的性能优势，至少和FAT持平的话，电脑要有如下水准：硬盘的转速最好为7200r/s, CPU主频不低于700MHz，内存不少于 256MB，单个分区不小于5GB。前两年有不少台式机都有某些指标不能达到这个水平，难怪有人抱怨NTFS不好了。但就目前的硬件水平而言，NTFS的优势会越来越明显。 所以当你拥有大硬盘，存放大量大文件（例如：电影、大型游戏）的话，为了安全和效率，还是使用NTFS文件分区吧。 1、文件权限分配 NTFS具备FAT所没有的本地安全性，这主要体现在文件权限的分配上，通过对文件（也包括整个分区和目录）权限的分配，可以限制任何用户对文件的访问，这对于多用户环境管理来说极其重要。在“我的电脑”视图中可看到本地登录用户的“XX的文档”文件夹，这些文件夹默认具有不同访问权限。此外不同权限的用户还可对自己权限范围内的文件或文件夹进行权限设置。在进行权限设置时，不在域中的用户需要改变默认的文件简单共享方式，选择资源管理器的菜单项“工具”“文件夹选项”，进入“查看”选项卡，将“使用简单文件共享”前的复选框勾除即可。之后用鼠标右击要设置权限的文件或文件夹，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，并在属性对话框中选择“安全”选项卡，在这里就可添加或删除不同访问权限的组或用户。 2、磁盘配额功能 在NTFS文件系统下可以进行磁盘配额管理。磁盘配额是指管理员可为用户所能使用的磁盘空间进行分配和限制，每个用户只能使用最大配额范围内的磁盘空间。设置磁盘配额后，还可以对每个用户的磁盘使用情况进行跟踪和控制。这项功能使得管理员可方便合理地为用户分配存储资源，避免可能由于磁盘空间使用的失控造成的系统崩溃，提高了系统安全性。具体做法是，在系统磁盘驱动器图标上单击鼠标右键，选择“属性”选项，点击“配额”选项进入配额选项面板 ，选择启用磁盘配额。如果你想严格控制用户可使用的磁盘空间，可选择“将磁盘空间限制为”选项，并设置相关数字。接着点击“配额项”进入具体设置，在这里可新建配额项和修改配额项。 3、动态磁盘管理 NTFS5.0支持动态卷，可以实时改变卷的大小而不用重启或退出系统，也不用格式化。此外，如果某个分区包含重要的文件信息，可以为这个分区创建动态镜像分区，提升其逻辑容量。在NTFS分区的目录中加载分区是没有格式和磁盘限制的，即空白分区、FAT分区、NTFS分区或在不同硬盘上的分区都可以。下面我们就举例说明一下具体做法，比如第二块硬盘上有FAT32分区M，欲将其装入第一块硬盘中的NTFS分区D中。打开“控制面板”“性能和选项”“管理工具”“计算机管理”“磁盘管理”（或直接在“运行”中输入diskmgmt.msc并回车），在分区M上单击鼠标右键，选择“更改驱动器名和路径”，然后点击“删除”（这么做只是去除了M分区的访问路径，并没有删除其中的数据），确定后再点击“添加”，并选择“装入以下空白的 NTFS 目录中”，在下面文本框中输入路径或点击“浏览”指定目录，假设目录为D分区中的Temp目录，然后逐层按“确定”即可。下面我们直接就可以在D分区上通过Temp目录使用M分区了，重启后M分区的访问权被取消，看起来就和两个分区被合并了一样。 4、磁盘管理限制 FAT16支持的最大分区容量为2GB，使用卷集可以达到4GB，最大单个文件容量为2GB。 FA T32在理论上支持2TB 的最大分区容量，而事实上在Windows 98 SE/Me中最大只能支持127.53GB，在Windows 2000/XP/Server 2003中系统分区工具则只能支持到32GB，最大的单个文件件容量为4GB。如此看来只有NTFS才能满足日趋膨胀的存储需求。 5、更多的系统后台特性 由于NTFS更多的特性，如稀疏文件、重装入点、卷装入点等都是处于后台工作的，所以很难被一般用户察觉。以NTFS的可恢复特性为例，文件系统中的日志始终都在记录，当计算机意外重启后， NTFS分区不会像FAT分区那样需要系统进行磁盘检测以保证没有错误，这是因为NTFS会在第一时间将日志记录与当前分区信息进行比对，并完成一致性恢复。 6、数据EFS加密和压缩功能: NTFS的数据压缩功能，能提供对单个文件、目录及分区的数据压缩以节约磁盘空间，由于这种压缩是文件系统级的，因此效率较高，而且被压缩的内容能被任何基于Windows 2000/XP/Server 2003的应用程序直接读写，无须解压缩软件。而NTFS的EFS数据加密功能提供透明加密，具备访问权限的用户访问加密数据时与访问其他内容毫无区别，而无访问权限的用户则被告知无权访问。如果没有加密用户的账号和密码，即使是具备计算机管理员权限的用户也无法访问。由于这两种属性都是基于文件系统的，所以只有分区被破坏或格式化才能被去除。具体加密方法是，打开要加密的文件或文件夹的“属性”对话框，选择其“常规”页