FAT32、NTFS、EXT4和exFAT等文件系统总结

EXT4分区由多个块组（Block Group）组成，每个块组包含Super Block、GPT、Reserved GPT、Data Bitmap、Inode Bitmap、Inode Table和Data等部分。EXT4（Fourth Extended File System）是Linux操作系统中最常用的文件系统之一，是对先前的Ext2和Ext3文件系统进行改进和增强而设计的。引导扇区包含启动

MikelSun

4278人浏览 · 2024-10-02 16:29:08

MikelSun · 2024-10-02 16:29:08 发布

文件系统	FAT32	NTFS	EXT4	exFAT
适用操作系统	Windows、macOS、Linux（有限支持）	Windows（默认）	Linux（默认）	Windows、macOS、Linux
文件大小限制	最大4GB	最大16EB（实际受限于硬件）	最大16TB	最大16EB
分区大小限制	最大2TB	非常高（具体取决于硬件）	非常高（具体取决于硬件）	最大128PB
跨平台兼容性	较好	在非Windows系统上需要第三方驱动	在非Linux系统上兼容性较差	优秀，原生支持多种操作系统
安全性与功能	不支持加密和权限管理	支持加密、权限管理、日志记录、压缩等	不支持加密和压缩，但具有日志功能	不支持加密、权限管理和压缩
性能	适用于小型存储设备，性能一般	性能优越，适用于大容量存储和大文件传输	性能优秀，适用于普通和高性能系统	在移动设备上性能较好，支持大文件和长文件名
日志功能	不支持	支持	支持	不支持
压缩功能	不支持	支持	不支持	不支持
加密功能	不支持	支持（EFS）	不支持	不支持
磁盘配额	不支持	支持	不支持	不支持
设计目标	小型存储设备	Windows操作系统默认文件系统	Linux操作系统默认文件系统	跨平台移动存储设备

NTFS

NTFS（New Technology File System）是Windows操作系统中最常用的文件系统之一。它是一种高效、可靠、安全的文件系统，支持大容量存储、文件加密、压缩、权限控制等功能。

结构：NTFS文件系统由引导扇区、文件记录和元文件三个主要部分组成。引导扇区包含启动代码和分区表，文件记录存储文件的数据和元数据，元文件存储文件系统的元数据。
特点：
- 支持大容量存储，可以处理非常大的硬盘和文件。
- 提供文件加密和压缩功能，增强数据安全性。
- 支持详细的权限控制，确保文件访问的安全性。
- 文件系统结构复杂，但高效且稳定。

FAT32

FAT32（File Allocation Table 32）是FAT文件系统家族中的一员，是FAT16的进化版本。

结构：FAT32文件系统通过使用文件分配表（FAT）来管理磁盘空间。FAT表记录了每个文件的存储位置和状态，根目录则存储文件和子目录的信息。
特点：
- 支持更大的磁盘容量和更高的文件大小限制，最大支持2TB的硬盘和4GB的单个文件。
- 结构相对简单，易于实现和维护，适用于多个操作系统。
- 支持快速格式化和文件碎片整理。
- 在存储大量小文件时可能会导致存储空间浪费，且不支持文件和目录的权限管理。
- exFAT
  - 类型：FAT32的升级版，是微软为了闪存设备特地设计的文件系统。
  - 特点：解决了FAT32单个文件不能高于4GB大小的弊端，最大支持256GB拓展，跨平台能力十分出众。

EXT4

EXT4（Fourth Extended File System）是Linux操作系统中最常用的文件系统之一，是对先前的Ext2和Ext3文件系统进行改进和增强而设计的。

结构：EXT4分区由多个块组（Block Group）组成，每个块组包含Super Block、GPT、Reserved GPT、Data Bitmap、Inode Bitmap、Inode Table和Data等部分。
特点：
- 添加了日志功能，增强了文件系统的可靠性和稳定性。
- 使用extent数据结构支持更大的文件和理论上无限的文件数量。
- 检索速度更快，性能更优越。
- 支持多种特性，如flex_bg和sparse_super，进一步提升性能。

CRAMFS

CRAMFS是一种专门针对闪存设计的只读压缩文件系统。

特点：
- 采用zlib压缩，容量上限为256MB。
- 实时解压缩，但解压缩时有延迟。
- 不支持写操作，适合嵌入式应用中使用Flash存储文件系统的场合。
- 不保存文件的时间戳信息。

RAMDISK

RAMDISK是一种基于内存的虚拟文件系统，并非一个实际的文件系统。它将一部分固定大小的内存当作硬盘的一个分区来使用。

特点：
- 实际上是将实际的文件系统装入内存的机制，并且可以作为根文件系统。
- 操作速度快，因为是在内存中进行操作。
- 掉电后数据会丢失，因此通常用于存储临时或经常被访问而又不会更改的文件。

UBIFS

UBIFS（Unsorted Block Image File System）是一种专为闪存设备设计的日志型文件系统，运行在UBI（Unsorted Block Images）之上。

特点：
- 支持动态调整文件系统大小，根据需要分配和回收空间。
- 使用日志结构文件系统，减少数据损坏的风险并提高写入性能。
- 支持多种压缩算法，节省存储空间。
- 特别适用于需要频繁读写操作和大容量存储的嵌入式系统。

相同点

文件管理：这些文件系统都用于管理磁盘空间，存储和检索文件。
数据组织：它们都以某种方式组织数据，以便快速访问和存储。

不同点

适用场景：
- NTFS：主要用于Windows操作系统，支持大容量存储和高级功能。
- FAT32：广泛用于多种操作系统，但受限于单个文件大小。
- EXT4：主要用于Linux操作系统，具有优越的性能和日志功能。
- CRAMFS：适用于嵌入式系统，特别是需要只读和压缩存储的场合。
- RAMDISK：适用于需要快速访问临时数据的场合，如数据库缓存。
- UBIFS：专为闪存设备设计，支持动态调整大小和压缩存储。
文件系统结构：
- NTFS、FAT32和EXT4具有复杂的文件系统结构，包括引导扇区、文件记录和元文件等。
- CRAMFS和UBIFS则采用更简单的结构，以适应闪存设备的特性。
- RAMDISK则是一种基于内存的虚拟文件系统，没有实际的文件系统结构。
性能特点：
- NTFS和EXT4支持大容量存储和高级功能，如文件加密和压缩。
- FAT32性能相对简单，但受限于单个文件大小。
- CRAMFS和UBIFS在闪存设备上具有更好的性能和稳定性。
- RAMDISK则以其快速访问速度著称，但数据持久性较差。
兼容性：
- NTFS和FAT32在多种操作系统之间具有较好的兼容性。
- EXT4主要用于Linux操作系统，但也可以通过第三方工具在其他操作系统上访问。
- CRAMFS和UBIFS则更多用于特定的嵌入式系统或闪存设备。
- RAMDISK作为一种虚拟文件系统，其兼容性取决于所使用的操作系统和硬件平台。