Sistema de ficheiros

• É um conjunto de directórios, ficheiros e descritores;
• É gerido por um módulo do S.O. que é independente do suporte físico; 
• Permite estruturar a informação armazenada.

O que é um cluster?

Um cluster é um conjunto de setores do HD que são endereçados pelo sistema operacional como uma única unidade lógica. Em outras palavras, um cluster é a menor parcela do HD que pode ser acessada pelo sistema operacional. Cada cluster tem um endereço único, um arquivo grande é dividido em vários clusters, mas um cluster não pode conter mais de um arquivo, por menor que seja.

FAT 16

O significado da palavra FAT é Tabela de Alocação de Arquivos (File Allocation Table) que seria um mapa de utilização do disco. Graças a isto, o SO saberá onde determinado arquivo está.

Normalmente é reconhecido por todos os Sistemas Operacionais, também é utilizado em cartões de memória de estado sólido, e não trabalham com setores, mas sim com unidades de clusters que são conjuntos de setores.

Existe um inconveniente que quando ficheiros são apagados e novos ficheiros são escritos no suporte, as suas partes tendem a dispersar-se.

Outro problema é que o FAT16 não reconhece mais que 2GB por ser de 16 bits, utilizando clusters com no máximo 32 KB. 

FAT 32

Já neste, suporta partições de até 2 TB, tamanho de arquivos de 4 GB e o nome dos arquivos passou de 8 para 256 caracteres e superou o antigo limite de 3 caracteres para a extensão, embora este padrão ainda seja largamente utilizado.

Com o FAT32, o desperdício em disco foi sensivelmente reduzido.

Tem a desvantagem de ser 6% mais lenta que FAT16 e a incompatibilidade com SO antigos.

Não possui recursos de segurança como o NTFS. Utiliza uma cópia backup da tabela de alocação como sistema de segurança para corrupções de arquivos. Este procedimento é ineficiente, pois uma queda de energia durante uma operação que modifique os metadados pode tornar a partição inacessível ou corromper severamente diversos arquivos.

NTFS

O NTFS (New Technology File System) é um sistema de arquivos que surgiu com o lançamento do Windows NT, e passou a ser bem aceito e utilizado nas outras versões do Windows posteriormente.

Uma dessas vantagens diz respeito ao quesito "recuperação": em caso de falhas, como o desligamento repentino do computador, o NTFS é capaz de reverter os dados à condição anterior ao incidente. Ainda neste aspecto, o NTFS também suporta redundância de dados, isto é, replicação.

Algumas características são:

• Neste modelo, temos o tamanho limite do arquivo de acordo com o tamanho do volume;
  
• Os nomes dos arquivos podem ter 32 caracteres;
  
• Tem suporte a criptografia, indexação e compactação;
  
• Seus clusters podem chegar a 512 bytes;
  
• É mais seguro que o FAT;
  
• Permite política de segurança e gerenciamento;
  
• Menos fragmentação;
  
• Melhor desempenho;
  
• Recuperação de erros mais fácil;
  
• Caso seja usado em mídias, podem se corromper mais facilmente;
  
• É um pouco mais lenta que o FAT32 devido as diretivas de segurança que o FAT32 não tem e precisam ser acessados durante leitura e gravação de dados;
  
• Utiliza a tabela MFT (Master File Table) para registrar a utilização de cada cluster de um disco;
  

EXT 2

Ext2 foi projetado e implementado para corrigir as deficiências do Ext e prover um sistema que respeitasse a semântica UNIX. 

Quando é realizada uma operação de escrita em um arquivo, o Ext2 tenta, sempre que possível, alocar blocos de dados no mesmo grupo que contém o nó-i. Esse comportamento reduz o movimento da(s) cabeça(s) de leitura-gravação da unidade de disco.

Em um sistema de arquivos ocorrem dois tipos de fragmentação: (1) a fragmentação interna (ou de espaço) é causada pelo fato do tamanho do arquivo geralmente não ser múltiplo do tamanho do bloco (portanto o último bloco terá um espaço não utilizado) - a consequência é a perda de espaço; (2) a fragmentação externa (ou de arquivo) decorre da impossibilidade do sistema determinar, a priori, qual o tamanho do arquivo (p.ex., arquivos de texto e de logs são muito modificados, e o seu tamanho pode aumentar ou diminuir) - assim um arquivo pode alocar blocos não contíguos, prejudicando o desempenho.

Para diminuir o impacto do primeiro tipo, existem duas estratégias básicas. A primeira, mais simples, é determinar, na formatação, o menor tamanho de bloco possível. O Ext2 permite tamanhos de blocos de 1024, 2048 e 4096 bytes. Um tamanho de bloco pequeno, como 1024 bytes, diminui a fragmentação e perda de espaço, mas em contrapartida gera um impacto negativo no desempenho, pois acarreta o gerenciamento de uma maior quantidade de blocos. O tamanho de bloco padrão para volumes grandes é de 4096 bytes.

A segunda estratégia é alocar a parte final de um arquivo, menor que o tamanho de um bloco, juntamente com pedaços de outros arquivos. O Reiserfs chama esse método de tail packing; o UFS usa fragmentos, que são submúltiplos do tamanho do bloco. Apesar do Ext2 possuir, no superbloco, a previsão para uso de fragmentos, esse método não foi implementado.

HPFS

Foi escrito por Gordon Letwin e outros na Microsoft e adicionado a versão 1.2 do OS/2 em 1989, na altura ainda um compromisso conjunto da Microsoft e IBM. 

Apesar de eficiente, este sistema de arquivos caiu em desuso junto com o OS/2. 

Microsoft utilizou o HPFS no Windows NT e as versões do NT que suportavam o HPFS eram a 3.1, 3.5, 3.51. 

Atualmente, o único sistema operacional que suporta o HPFS é o Linux. 

Características técnicas: 

• O HPFS tem estrutura de diretórios semelhante à FAT. 
  
• Utilização mais eficiente do espaço em disco 
  
• Adiciona classificação automática de diretórios com base nos nomes de arquivo. 
  
• Menor fragmentação de dados. 
  
• Nomes de arquivo com até 254 caracteres de dois bytes. 
  
• Uma arquitetura interna que mantém os itens relacionados próximos uns dos outros sobre o volume de disco.
  
• Não utiliza cluster, e a unidade de alocação é alterada para os setores físicos de 512 bytes, o que reduz a perda de espaço em disco. 
  
• Também pode manter 64 KiB de metadados ( "atributos estendido") por arquivo.