FAT (File Allocation Table) – määritelmä, toiminta ja käyttö

FAT - selkeä opas tiedostojärjestelmästä: miten FAT toimii, käytännöt ja yhteensopivuus USB-/SD-muistien kanssa. Historiaa, edut ja rajoitukset.

Tiedostonjakotaulukko (FAT) on tapa, jolla tietokoneet etsivät tallennettuja tietoja tallennuslaitteesta. Tällaisia laitteita ovat esimerkiksi levykkeet, USB-muistitikut, SD-kortit ja muut suuren kapasiteetin tallennuslaitteet.

FAT on taulukko tai luettelo klustereista, jotka osoittavat, mihin tietokoneen tiedosto on tallennettu. Nämä klusterit eivät välttämättä ole aivan vierekkäin, vaan ne voivat olla hajallaan levyllä tai tallennusvälineessä. FAT sijaitsee yleensä tallennuslaitteen alkuosassa (boot sectorin / varattujen sektoreiden jälkeen). FAT-taulukosta on usein kaksi identtistä kopiota, joista toinen toimii varmuuskopiona toisesta, jotta taulukon vioittumisen vaikutuksia voidaan vähentää.

FAT-tiedostojärjestelmä on perinteinen ja yksinkertainen tiedostojärjestelmä, joka on sekä helposti ymmärrettävä että laajalti tuettu. Se toimii hyvin kevyessä käytössä ja on erittäin yhteensopiva eri käyttöjärjestelmien ja laitteiden kanssa. Sitä tukevat lähes kaikki nykyisin kehitetyt henkilökohtaisten tietokoneiden käyttöjärjestelmät, monet mobiililaitteet ja sulautetut järjestelmät, joten se on tyypillinen valinta laitteiden väliseen tiedonsiirtoon vuodesta 1981 nykypäivään. Toisaalta FAT ei tarjoa samoja edistyneitä ominaisuuksia, suorituskykyä ja skaalautuvuutta kuin uudemmat tiedostojärjestelmät.

Miten FAT toimii

Perusperiaate on

• Klustereiden ketjutus: Jokainen tiedosto koostuu yhdestä tai useammasta klusterista. FAT-taulukon jokainen merkintä vastaa yhtä klusteria ja sisältää viittauksen seuraavaan klusteriin saman tiedoston ketjussa tai erikoisarvon, joka ilmaisee ketjun lopun.
• Hakemiston merkinnät: Hakemisto (directory) sisältää tiedostonimen, koon, alkuklusterin numeron ja attribuutit. Pitkät tiedostonimet on toteutettu erityisillä LFN-merkinnöillä, jotka toimivat lyhyiden 8.3-nimien rinnalla.
• Erityisarvot: FAT käyttää varattuja arvoja merkitsemään esimerkiksi "viallinen klusteri", "vapaat klusterit" ja "ketjun loppu". Poistetut tiedostot merkitään usein erikoisella merkillä hakemistossa, jolloin tiedoston sisältö voi olla palautettavissa, kunnes klusterit korvataan.
• Boot-sector ja FAT-kopiot: Levyllä on boot-sector, josta käynnistyslataaja ja tiedostojärjestelmän parametrit löytyvät. FAT-taulukko on yleensä kaksinkertaisena (two FAT copies) virheensietoon.

FAT-variantit: FAT12, FAT16, FAT32 ja exFAT

• FAT12: Käytettiin alun perin levykkeissä. Tunnistaa klusterin osoitteet 12 bitin merkinnöillä.
• FAT16: Yleinen vanhemmissa MS-DOS- ja Windows-järjestelmissä. Tuki suurempia levyjä kuin FAT12, mutta rajallinen maksimimäärään klustereita.
• FAT32: Tuki suurempia osioita ja pienempiä klusterikokoja kuin FAT16. FAT32 on ollut pitkään yleisin FAT-muoto vaihdettavissa tallennusvälineissä, mutta sillä on rajoitus: yksittäisen tiedoston maksimikoko on 4 GB minus 1 tavu.
• exFAT: Microsoftin myöhemmin kehittämä versio suuremmille tiedostoille ja nykyaikaisille tallennuslaitteille. exFAT poistaa 4 GB rajoituksen ja tukee suuria osioita sekä tehokkaampaa tilanhallintaa flash-medioissa. exFAT on laajasti tuettu moderneissa käyttöjärjestelmissä ja laitteissa.

Rajoitukset ja suorituskyky

• Tiedostokoko ja osiorajoitukset: FAT32:n yhden tiedoston maksimikoko on noin 4 GB-1, mikä rajoittaa suurten multimediatiedostojen käsittelyä. FAT32:n ja FAT16:n maksimiosion koko riippuu klusterikoolta ja sektoreista.
• Fragmentaatio: Koska tiedoston klusterit voivat olla hajallaan, tiedostojärjestelmä altistuu fragmentaatiolle, mikä heikentää suorituskykyä erityisesti mekaanisilla kiintolevyillä.
• Tehtävät joita FAT ei tue: Modernit ominaisuudet kuten käyttöoikeudet (ACL), journaling (kirjaus virheiden palauttamiseksi) tai tehokas metadatan hallinta puuttuvat FAT:sta.
• Flash-käyttäytyminen: FAT kirjoittaa usein samaan paikkaan (FAT-taulukkoon), mikä voi aiheuttaa suuremman kulumisen tietyissä flash-muisteissa ilman erillistä wear-levelingia. Monet USB-muistit ja SD-kortit sisältävät kuitenkin oman wear-leveling-logiikkansa.

Käyttöesimerkit ja suositukset

• Käytä FAT32:ta, jos tarvitset laajaa yhteensopivuutta vanhojen laitteiden ja käyttöjärjestelmien kanssa, mutta muista 4 GB tiedostokokkarajoitus.
• Käytä exFAT:ia, kun tarvitset yhteensopivuutta eri käyttöjärjestelmien välillä ja haluat tukea yli 4 GB tiedostoille (esim. iso videotiedosto). exFAT on hyvä valinta moderneihin USB-asemiin ja SDXC-kortteihin.
• Käytä NTFS:ää, ext4:ää tai muita moderneja tiedostojärjestelmiä sisäisissä asemissa, joissa tarvitaan tietoturvaa, journalingia ja suurta suorituskykyä.

Tiedostojen palautus ja huolto

FAT:n yksinkertaisten rakenteiden vuoksi monet palautustyökalut osaavat tunnistaa ja palauttaa poistetut tiedostot niin kauan kuin niiden klusterit eivät ole ylikirjoitettuja. Poistetun tiedoston hakemisto-merkintä korvataan usein merkillä, mutta itse datan klusterit voivat pysyä tallessa, mikä tekee palautuksesta usein mahdollista.

Yhteenveto

FAT on yksinkertainen, laajasti tuettu ja luotettava tiedostojärjestelmä, joka sopii erinomaisesti siirrettäviin medioihin ja laitteiden väliseen yhteentoimintaan. Sen rajoitukset — erityisesti tiedostokoon, ominaisuuksien ja fragmentaation suhteen — tekevät siitä kuitenkin huonomman vaihtoehdon nykyaikaisiin sisäisiin tallennustarpeisiin, joissa exFAT, NTFS tai Linuxin tiedostojärjestelmät tarjoavat parempaa suorituskykyä ja ominaisuuksia.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on tiedostojen allokointitaulukko (FAT)?

K: Minkälaiset tallennuslaitteet käyttävät FAT:ia?

K: Mitä etuja FAT:n käytöstä on?

Kysymys: Onko FAT:n käytössä haittoja?

K: Onko FAT:sta aina yksi varmuuskopio?

Hae kirjaimella