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

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.

FAT32-tiedostojärjestelmän tiedostojen allokointitaulukko ja hakemistotaulukko

Historia

Se suunniteltiin alun perin vuonna 1977 levykkeille. FAT:ia mukautettiin pian, ja sitä käytettiin kiintolevyillä lähes kaikkialla DOS- ja Windows 9x -aikakausien aikana kahden vuosikymmenen ajan. Levyasemien kehittyessä tiedostojärjestelmän ominaisuuksia on laajennettu vastaavasti. Tämän tuloksena on syntynyt kolme suurta tiedostojärjestelmävaihtoehtoa: FAT12, FAT16 ja FAT32. FAT-standardia on laajennettu myös muilla tavoin, mutta samalla on yleensä säilytetty yhteensopivuus olemassa olevien ohjelmistojen kanssa.

Tehokkaampien tietokoneiden ja käyttöjärjestelmien käyttöönoton myötä FAT ei ole enää Microsoft Windows -tietokoneiden oletustiedostojärjestelmä.

Nykyaikainen käyttö

FAT-tiedostojärjestelmiä on edelleen yleisesti levykkeillä, USB-tikuilla, flash-muisteilla ja muilla kiinteän kannan muistikorteilla. DCF käyttää FAT-tiedostojärjestelmää digitaalikameroiden vakiotiedostojärjestelmänä. FAT-järjestelmää käytetään myös EFI-yhteensopivien tietokoneiden käynnistysvaiheessa.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on tiedostojen allokointitaulukko (FAT)?

V: Tiedostonjakotaulukko (FAT) on tapa, jolla tietokoneet etsivät tallennettuja tietoja tallennuslaitteesta. Se on luettelo klustereista, jotka osoittavat, mihin tietokoneen tiedosto on tallennettu, ja se löytyy tallennuslaitteen ensimmäisistä klustereista.

K: Minkälaiset tallennuslaitteet käyttävät FAT:ia?

V: FAT:ia voidaan käyttää levykkeillä, USB-muistitikuilla, SD-korteilla ja muilla suuren kapasiteetin tallennuslaitteilla.

K: Mitä etuja FAT:n käytöstä on?

V: FAT-tiedostojärjestelmä on yksinkertainen ja vankka, joten se soveltuu hyvin kevyeen käyttöön. Lisäksi sitä tukevat lähes kaikki nykyisin kehitetyt tietokoneiden käyttöjärjestelmät sekä monet mobiililaitteet ja sulautetut järjestelmät, joten se sopii erinomaisesti lähes kaikentyyppisten ja -ikäisten tietokoneiden ja laitteiden väliseen tiedonvaihtoon vuodesta 1981 aina nykypäivään asti.

Kysymys: Onko FAT:n käytössä haittoja?

V: Vaikka FAT toimii hyvin myös kevyessä käytössä, se ei pysty tarjoamaan samaa nopeutta, luotettavuutta ja skaalautuvuutta kuin jotkin nykyaikaiset tiedostojärjestelmät.

K: Onko FAT:sta aina yksi varmuuskopio?

V: Kyllä - FAT:sta on aina kaksi identtistä kopiota, joista toinen on varmuuskopio toisesta.