فایل سیستم در هارد و کاربرد آن

فایل سیستم در هارد در واقع بخشی است که نحوه ذخیره سازی، مدیریت و سازماندهی اطلاعات روی حافظه را به صورت اختصاصی مشخص می کند. در این مقاله اطلاعات کاملی در مورد عملکرد فایل سیستم در هارد و کاربردهای آن را ارائه خواهیم کرد. هر سیستم عامل سیستم فایلینگ هارد مختص خود را دارد به عنوان مثال امروزه سیستم عامل ویندوز از NTFS و سیستم عامل مک OS از HFS استفاده می کند. یکی از مشهورترین فایل سیستم ها FAT نام دارد که در سال 1980 در ابتدا برای فلاپی دیسک ها و با هدف اجرا روی تمام کامپیوترها طراحی شد. نحوه بیان عملکرد سیستم فایل در هارد در سیستم عامل های مختلف و روش های مختلف متفاوت بوده و به همین دلیل سیستم عامل ها می توانند از دو یا چند روش مختلف استفاده کنند، اما هر سیستم عامل با فایل سیستم مخصوص خود کار می کند. به عنوان مثال سیستم فایل مک را نمی توان به راحتی روی فرمت NTFS ذخیره کرد. در صورتی که لپ تاپ یا کامپیوتر شما دچار هرنوع اختلال سخت افزاری یا نرم افزاری شد می توانید با مراجعه به مرکز زودکمک از خدمات تعمیرات تخصصی هارد جهت رفع ایراد دستگاه خود کمک بگیرید.

بررسی تفاوت انواع مختلف فایل سیستم در هارد

اگر بخواهیم عملکرد فایل سیستم را مانند یک کتابخانه در نظر بگیریم باید بگوییم که در این کتابخانه داده ها در نقش صفحه های بی نام و نشان هستند که سیستم فایل در هارد آنها را در فایل های مخصوص قرار می دهد. این فایل ها همان کتاب های موجود در کتابخانه هستند.

در ادامه این کتاب ها در قفسه های مشخص (همان پوشه ها در کتابخانه) در حافظه (که همان کتابخانه است) قرار می گیرند. در واقع می توان گفت که بدون سیستم فایل هیچگونه فایلی در سیستم موجود نخواهد بود و داده ها بدن هیچ نشانه ای صرفا پشت هم ذخیره می شوند. در چنین شرایطی امکان خوانش اطلاعات برای سیستم وجود نخواهد داشت.

برای درک این شرایط کافی است کتابخانه ای را تصور کنید که صفحات بدون هیچ نشانه گذاری درون قفسه ها قرار گرفته باشند. امروزه انواع مختلفی از فایل سیستم در هارد وجود دارد و این فرمت ها تفاوت هایی با یکدیگر دارند. استفاده از هارد اینترنال، اکسترنال، فلش مموری یا حتی کارت SD تفاوتی در سیستم فایل در هارد نداشته و ویندوز امکان استفاده از تمامی سیستم فایل ها را دارد.

NTFS: به روزترین سیستم فایل در هارد

نام این سیستم فایل در هارد در واقع مخفف عبارت new technology file system است و ویندوز به طور پیش فرض از آن استفاده می کند. در واقع در زمان نصب ویندوز، این سیستم عامل به صورت پیش فرض با NTFS فرمت خواهد شد. این سیستم فایلینگ هارد اولین بار در سیستم عامل NT به کار رفت و سپس در نسخه های ویندوز XP نیز استفاده شد.

NTFS امکان استفاده از قابلیت های مدرن و فراوانی را به سیستم می دهد که در انواع قبلی فایل سیستم در هارد نظیر FAT32 و EXFAT در دسترس نیستند. اگرچه این سیستم فایل بسیار جدید و مدرن بوده و محبوبیت فراوانی پیدا کرده است، باید گفت که استفاده از آن علیرغم تمامی مزیت ها، معایبی نیز دارد. در ادامه به صورت خلاصه به بررسی مزایا و معایب این سیستم فایل هارد خواهیم پرداخت.

• این سیستم فایل با تمامی سیستم عامل ها سازگار نیست. به عنوان مثال در سیستم عامل های ویندوز تنها نسخه های جدید از این سیستم فایل پشتیبانی می کنند اما در سیستم عامل مک تنها امکان خواندن اطلاعات روی NTFS وجود دارد و امکان کپی کردن اطلاعات روی هاردی با این فرمت وجود ندارد. در مورد کنسول های بازی سونی نیز باید اعلام کنیم که هیچ یک از آنها از هاردهای NTFS پشتیبانی نمی کنند. در ایکس باکس اما تنها نسخه ایکس باکس وان جدید قابلیت پشتیبانی از سیستم فایل در هارد با فرمت NTFS را دارد.

• NTFS فرمتی از فایل سیستم در هارد است که هیچ محدودیتی برای اندازه فایل یا پارتیشن ندارد و به همین علت فایل های با حجم بالا در این فرمت سیستم فایلینگ هارد به راحتی و با سرعت بالا کپی می شوند.

• با توجه به ویژگی های این فایل سیستم، بهتر است از این فرمت تنها برای سیستم عامل ویندوز و هاردهای اینترنالی که فقط از ویندوز استفاده می کنند به کار رود.

بررسی سیستم فایلینگ هارد FAT32

فرمت FAT32 فایل سیستم در هارد از لحاظ قدمت تقریبا نقطه مقابل NTFS است. به عبارت دیگر این سیستم فایلینگ هارد قدیمی ترین سیستم فایل در ویندوز است. این سیستم فایل اولین بار برای جایگزینی سیستم فایل FAT16 که در MS-DOS و ویندوز 3 به کار می رفت، معرفی شد.

این فرمت در اغلب فلش مموری ها فرمت پیش فرض است زیرا استفاده از آن مزایای فراوانی دارد، از جمله حداکثر سازگاری با سیستم های کامپیوتر مدرن و همچنین سازگار بودن با کنسول های بازی و دیگر دستگاه های دارای پورت USB. حال به بررسی مزایا و معایب این سیستم فایلینگ هارد می پردازیم:

• در هاردهای با فرمت FAT32، حداکثر اندازه فایل 4 گیگابایت بوده و همچنین هر پارتیشن آن حداکثر 8 ترابایت است.

• استفاده از این فایل سیستم تنها در فلش مموری ها و هاردهای اکسترنال امکان پذیر بوده و نمی توان از آن برای هارد اینترنالی که برای سیستم ویندوز 10 آپدیت شده استفاده کرد. در واقع فرمت FAT32 سیستم فایل در هارد با نسخه های جدید ویندوز سازگاری نداشته و در چنین مواردی باید از فرمت NTFS استفاده کرد.

• این فرمت با تمام نسخه های ویندوز، مک و لینوکس سازگار بوده و امکان استفاده از آن در کنسول های بازی دارای پورت یو اس بی نیز وجود دارد.

بررسی فرمت EXFAT سیستم فایل در هارد

این فرمت سیستم فایل در هارد در سال 2006 معرفی شده و برای فلش مموری ها بهینه سازی شده است. در واقع این فرمت از لحاظ سبکی مانند فرمت FAT32 است اما قابلیت های اضافی NTFS را ندارد. این فرمت فایل سیستم در هارد از لحاظ عدم سازگاری با دستگاه ها مانند FAT32 است. در ادامه مزایا و معایب این فرمت را توضیح خواهیم داد.

• این فرمت سیستم فایلینگ هارد در مک او اس نیز قابل پشتیبانی بوده و حتی پس از نصب نرم افزارهای مناسب در لینوکس نیز قابل دسترسی خواهد بود. این فرمت تنها در پلی استیشن 4 پشتیبانی می شود و دارندگان پلی استیشن 3 نمی توانند از این فرمت استفاده نمایند. در ایکس باکس نیز تنها ایکس باکس وان از فرمت EXFAT پشتیبانی می کند و ایکس باکس 360 قابلیت پشتیبانی از این فرمت را ندارد.

• در این فرمت اندازه فایل یا اندازه پارتیشن هیچ محدودیتی ندارد.  

سیستم فایلینگ هارد ReFS

ReFS که نام خود را از حروف اول کلمات Resilient file system گرفته است در سال 2012 توسط شرکت مایکروسافت همراه با ویندوز سرور 2012 طراحی شد. البته این فرمت بعدها به نسخه های ویندوز 8 و 10 نیز اضافه شد. هدف از طراحی و ارائه این فایل سیستم در هارد استفاده در سیستم عامل ویندوز و مقابله با محدودیت های NTFS بود.

ویژگی های این فرمت در طول زمان بهبود پیدا کرد و در ویندوز سرورهای 2016 و 2019 می توان این بهبود را مشاهده کرد. اگر بخواهیم سیستم فایلینگ هارد ReFS را با NTFS مقایسه کنیم باید اذعان کنیم که در ReFS تاب آوری در برابر خطاها نسبت به NTFS بهبود پیدا کرده است به گونه ای که در صورت بروز خطای سیستمی، ReFS بهتر می تواند آن را شناسایی کرده و اطلاعات از دست رفته را بازیابی کند. علاوه بر آن عملکرد و مقایسه پذیری داده ها نیز در این فرمت نسبت به NTFS قوی تر است.

فایل سیستم Minix در لینوکس

این فایل سیستم که یکی از انواع مختلف فایل سیستم در هارد در سیستم عامل لینوکس است پیش از ارائه فرمت Ext طراحی و استفاده می شد. این سیستم فایلینگ هارد رایگان نبود و در نسخه های ابتدایی لینوکس استفاده می شد.

فایل سیستم Ext در لینوکس

این سیستم فایل در هارد نیز یکی از نواع قدیمی سیستم فایل ها در لینوکس است که در سال 1992 به بازار عرضه شد. در واقع ایده اولیه این سیستم فایل رفع محدودیت های فرمت Minix بوده و فضای حافظه را تا 2 گیگابایت مدیریت می کرد.

سیستم فایل Ext2 در لینوکس

در این فرمت از سیستم فایلینگ هارد فایل‌ها، از 16GiB-2TiB گیگابایت، می‌توانستند افزایش حجم داشته باشند و همچنین ظرفیت سازماندهی دیسک، از 2TiB-32TiB را پشتیبانی می‌نماید. یکی از نکاتی که درباره این فایل سیستم در هارد قابل توجه است این است که این فرمت در برابر خطا در اطلاعات مخدوش بسیار حساس است. به عنوان مثال در صورتی که پیش از ذخیره سازی کامل اطلاعات روی هارد برق قطع شود، صحت اطلاعات روی آن مخدوش می شود.

فایل سیستم Ext3 لینوکس

در این فایل سیستم که در سال 2001 ارائه شد برخی ویژگی ها نسبت به فرمت های قدیمی تر بهبود پیدا کردند. به عنوان مثال فایل‌ها، از 16GiB-2TiB گیگابایت، می‌توانستند افزایش حجم داشته باشند و ظرفیت سازماندهی دیسک، از 4TiB-32TiB را پشتیبانی می‌نماید. این سیستم فایل در هارد همچنین با قابلیت ژورنالینگ ارائه شده و همین امر باعث می شود که عدم تحمل خطا که در فرمت Ext2 وجود داشت در این فرمت از بین رود.

سیستم فایلینگ هارد فرمت Ext4 لینوکس

این سیستم فایل در هارد متداول ترین فایل سیستم مورد استفاده در لینوکس است که نسبت به فرمت Ext3 سریع تر بوده و برای بلوک هایی با اندازه 4K، حداکثر حجم فایل تا 4TiB و فضای حجم نیز تا 1EiB افزایش پیدا کرده است.

انواع سیستم فایل در هارد در سیستم های مک

• APFS: این فایل سیستم در هارد یکی از فرمت های مدرن است که در سال 2017 برای اولین بار ارائه شد. این فرمت نسبت به فرمت های پیشین پیشرفت های زیادی داشته و سرعت عملیات های رایج در آنها بسیار بیشتر از سایر فرمت ها است. به عنوان مثال عملیاتی نظیر کپی کردن فایل ها و پوشه در این فرمت به صورت لحظه ای انجام می شود. طراحی این سیستم فایلینگ هارد به گونه ای بهینه سازی شده که احتمال خرابی داده ها در آن کمتر شده و تمرکز روی رمزگذاری افزایش پیدا کرده است.

• HFS+: در سال های 1998 تا 2017 و پیش از راه اندازی فرمت APFS، این فرمت اصلی ترین سیستم فایل مورد استفاده در سیستم عامل مک بود. به عبارتی چنانچه تاریخ خرید لپ تاپ مک شما بین سال 1998 تا 2017 است احتمالا سیستم عامل دستگاه از این فرمت برای سیستم فایلینگ استفاده می کند.

خصوصیات اصلی سیستم فایل در هارد

Filename: این ویژگی در واقع نام و مسیر فایل را مشخص می کند. نکته قابل توجه درباره این ویژگی این است که طول رشته های مربوط به نام و پسوند در فایل سیستم در هاردهای مختلف متفاوت بوده و محدودیت های متفاوتی نیز دارند.

Directory: این ویژگی در واقع همان پوشه هایی است که سیستم فایلینگ هارد از آن برای دسته بندی فایل ها استفاده می کند. در واقع به دلیل وجود این ویژگی است که کاربران قادر به گروهی کردن اطلاعات هستند.

Metadata: در سیستم فایل در هارد ویژگی هایی نظیر حجم، زمان ایجاد و تغییر نیز وجود دارد که دسترسی به آنها توسط کاربر به وسیله Metadata امکان پذیر می شود.