Windows三种文件系统FAT32 NTFS及ReFS简介及优缺点对比

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Windows三种文件系统FAT32 NTFS及ReFS简介及优缺点对比

请简述FAT、FAT32、和NTFS三种文件系统的区别？

FAT16，FAT32，NTFS是三种常见的文件系统，它们各有什么优点和缺点？

FAT32和NTFS格式有什么区别,各有什么优缺点?

一、Windows三种文件系统FAT32 NTFS及ReFS简介及优缺点对比

Windows三种文件系统FAT32 NTFS ReFS发展过程1、FAT32文件系统

Windows早期的文件系统是FAT32文件系统，采用32位的文件分配表。FAT32文件管理格式可以对磁盘的管理能力大大增强，突破了FAT16对每一个分区的容量只有2 GB的限制。

FAT32指的是文件分配表是采用32位二进制数记录管理的磁盘文件管理方式，因FAT类文件系统的核心是文件分配表，命名由此得来。FAT32是从FAT和FAT16发展而来的，优点是稳定性和兼容性好，能充分兼容Win 9X及以前版本，且维护方便。缺点是安全性差，且最大只能支持32GB分区（理论上可达64GB），单个文件也只能支持最大4GB。

对于使用FAT32文件系统的每个逻辑盘内部空间又可划分为三部分，依次是引导区（BOOT区）、文件分配表区（FAT区）、数据区（DATA区）。引导区和文件分配表区又合称为系统区，占据整个逻辑盘前端很小的空间，存放有关管理信息。数据区才是逻辑盘用来存放文件内容的区域，该区域以簇为分配单位来使用。

2、NTFS文件系统

在Win 98操作系统之后，微软为Windows NT系统推出了New Technology File System（NTFS）文件系统，并从Windows 2000 开始一直沿用至今。NTFS格式开始支持元数据，比FAT32对磁盘的利用率更高。采用FAT32格式的操作系统可以最高支持32GB的分区，而支持NTFS格式的系统可以支持高达2TB的磁盘分区。

ReFS文件系统被称为“复原文件系统”， 也被称为“弹性文件系统”

这里重点介绍一下微软的这个新的ReFS文件系统。

复原文件系统 (ReFS) 概述

参考：微软官网

适用范围：Windows Server 2022、Windows Server 2019、Windows Server 2016、Windows Server 2012 R2、Windows Server 2012

复原文件系统 (ReFS) 是 Microsoft 的最新文件系统，旨在最大限度地提高数据可用性、跨不同的工作负荷高效地扩展到大型数据集，并提供数据完整性，使其能够恢复损坏。 它旨在解决存储方案的扩展集问题以及为将来的革新打造基础。

主要优点复原能力

ReFS 引入了一项新功能，可以准确地检测到损坏并且还能够在保持联机状态的同时修复这些损坏，从而有助于增加你的数据的完整性和可用性：

完整性流 - ReFS 将校验和用于元数据和文件数据（可选），这使得 ReFS 能够可靠地检测到损坏。存储空间集成-与镜像或奇偶校验空间配合使用时，ReFS 可以使用存储空间提供的数据的备用副本自动修复检测到的损坏。 修复过程将本地化到损坏区域且联机执行，并且不会出现卷停机时间。补救数据 -如果卷损坏并且损坏数据的备用副本不存在，ReFS 将从命名空间中删除损坏的数据。 ReFS 在处理大多数不可更正的损坏时可将卷保持在联机状态，但在极少数情况下，ReFS 需要将卷保持在脱机状态。主动错误纠正 -除了在读取和写入之前验证数据外，ReFS 还引入了一个称为 清理器的数据完整性扫描器。 此清理器会定期扫描卷，从而识别潜在损坏，然后主动触发损坏数据的修复。性能

除了提供复原能力改进之外，ReFS 还针对对性能极其敏感和虚拟化的工作负载引入新功能。 实时层优化、块克隆和稀疏 VDL 都是不断发展的 ReFS 功能的绝佳示例，它们专为支持各种动态工作负载而设计：

镜像加速奇偶校验 - 镜像加速奇偶校验既可以提供高性能，也可为你的数据提供高效的容量存储。 为了提供高性能和高效的容量存储，ReFS 会将卷划分为两个逻辑存储组，称为层。 这些层可具有自己的驱动器和复原类型，这使得能够针对性能或容量对每个层进行优化。 某些示例配置包括：

性能层

容量层

镜像的 SSD

镜像的 HDD

镜像的 SSD

奇偶校验 SSD

镜像的 SSD

奇偶校验 HDD

配置这些层后，ReFS 将使用它们为冷数据的热数据和容量高效存储提供快速存储：

所有写入都将在性能层中进行，并且在性能层中保留的大数据块将以实时形式有效地移至容量层。如果使用混合部署 (将闪存驱动器和 HDD 驱动器混合) ，则存储空间直通中的缓存可帮助加快读取速度，同时降低虚拟化工作负荷的数据碎片特性的影响。 否则，如果使用的是双闪存部署，则读取也会出现在性能层中。

备注 对于 Windows 服务器部署，仅存储空间直通支持镜像加速的奇偶校验。 建议仅将镜像加速奇偶校验用于存档和备份工作负荷。 对于虚拟化和其他高性能随机工作负载，我们建议使用三向镜像以获得更好的性能。

加快 VM 操作 - ReFS 引入了为改善虚拟化工作负载的性能而专门设计的新功能：阻止克隆 -阻止克隆加速复制操作，实现快速、低影响 VM 检查点合并操作。稀疏 VDL-稀疏 VDL 允许 ReFS 快速引用零个文件，从而减少了从数十分钟到仅秒创建固定 Vhd 所需的时间。

可变群集大小 - ReFS 支持 4K 和 64K 的群集大小。 4K 是针对大多数部署的建议的群集大小，但 64K 群集适合于大型的、顺序 IO 工作负载。可伸缩性

ReFS 设计用于支持极大型的数据集-数百万 tb-不会对性能产生负面影响，从而实现比以前文件系统更好的缩放。

支持的部署

Microsoft 开发了 NTFS 专门用于各种配置和工作负载。 对于特别需要 ReFS 提供的可用性、复原能力和/或规模的客户，Microsoft 支持将 ReFS 用于以下配置和方案：

备注 所有 ReFS 支持的配置都必须使用Windows Server 目录认证硬件，并满足应用程序要求。

重要 如果你计划对群集共享卷使用 ReFS (Csv) ，请参阅 在故障转移群集中使用群集共享卷 了解重要信息。

存储空间直通

建议为虚拟化工作负荷或网络附加存储部署存储空间直通上的 ReFS：

镜像加速奇偶校验和存储空间直通中的缓存 可提供高性能和高效的容量存储。引入块克隆和稀疏 VDL 显著加快了创建、合并和扩展等 .vhdx 文件操作的速度。完整性-流、联机修复和备用数据副本使 ReFS 和存储空间直通能够在元数据和数据中共同检测并更正存储控制器和存储媒体损坏。ReFS 提供扩展和支持大量数据集的功能。存储空间

在具有共享 SAS 机箱的存储空间上部署 ReFS 适合于托管存档数据和存储用户文档：

完整性-流、联机修复和备用数据副本使 ReFS 和存储空间能够在元数据和数据中共同检测并更正存储控制器和存储媒体损坏。存储空间部署还可以利用块克隆和 ReFS 中提供的可扩展性。

备注 存储空间支持通过 BusTypes SATA、SAS、NVME 进行的本地非可移动直接连接，或者通过 HBA (连接（也称为直通模式下的 RAID 控制器) ）。

基本磁盘

在基本磁盘上部署 ReFS 最适用于实现其自己的软件复原能力和可用性解决方案的应用程序：

引入其自己的复原和可用性软件解决方案的应用程序可以使用完整性流、块克隆以及扩展和支持大型数据集的能力。

备注 基本磁盘包括通过 BusTypes SATA、SAS、NVME 或 RAID 的本地非可移动直接连接。 基本磁盘不包括存储空间。

备份目标

将 ReFS 部署为备份目标最适用于实现其自己的复原和可用性解决方案的应用程序和硬件：

引入其自己的复原和可用性软件解决方案的应用程序可以使用完整性流、块克隆以及扩展和支持大型数据集的能力。

备注 备份目标包括上述受支持的配置。 请与应用程序和存储阵列供应商联系，以获取有关光纤通道和 iSCSI San 的支持详细信息。 对于 San，如果需要精简设置、剪裁/取消映射或卸载数据传输 (ODX) 的功能，则必须使用 NTFS。

功能比较限制

功能

ReFS

NTFS

最大文件名称长度

255 个 Unicode 字符

255 个 Unicode 字符

最大路径名称长度

32K Unicode 字符

32K Unicode 字符

文件大小上限

35 PB (pb)

256 TB

最大卷大小

35 PB

256 TB

功能ReFS 和 NTFS 提供以下功能：

功能

ReFS

NTFS

BitLocker 加密

是

是

重复数据删除

是1

是

群集共享卷 (CSV) 支持

是23

是

交接点/软链接

是

是

硬链接

是4

是

故障转移群集支持

是

是

访问控制列表

是

是

USN 日志

是

是

更改通知

是

是

交接点

是

是

装入点

是

是

重分析点

是

是

卷快照

是

是

文件 ID

是

是

Oplocks

是

是

稀疏文件

是

是

命名流

是

是

精简预配

是5

是

剪裁/取消映射

是5

是

适用于 Windows Server 版本 1709 及更高版本、Windows Server 2019 (1809) LTSC 或更高版本。适用于 Windows Server 2012 R2 及更高版本。CSV 不会将直接 I/O 与 存储空间、存储空间直通 (S2D) 或 SAN 一起使用。版本 ReFS 3.5，Windows 10 Enterprise Insider Preview版本 19536 及更高版本。 仅为 新格式化的 卷添加了硬链接 支持。 硬链接不能用于从以前版本升级的卷。存储空间。以下功能仅适用于 ReFS：

功能

ReFS

NTFS

块克隆

是

否

稀疏 VDL

是

否

镜像加速奇偶校验

是（在存储空间直通上）

否

文件级快照

是1

否

在 Windows Server 2022 及更高版本上可用。目前 ReFS 上未提供以下功能：

功能

ReFS

NTFS

文件系统压缩

否

是

文件系统加密

否

是

事务

否

是

对象 ID

否

是

ODX (卸载)

否

是

短名称

否

是

扩展的属性

否

是

磁盘配额

否

是

可引导

否

是

页面文件支持

否

是

在可移动媒体上受支持

否

是

ReFS格式相对于NTFS的优势

1、不需要chkdsk命令修复磁盘

电脑在长期使用中，尤其是突然断电等情况，有时会出现需要修复的情况。所以NTFS在出错时需要使用chkdsk命令来修复硬盘，但ReFS格式先天性不需要修复。

2、ReFS格式把硬盘产生坏道对数据的影响降到最低

NTFS格式的话，数据区产生坏道数据可能就坏掉了。 但ReFS格式自带自动校验数据并修复的功能。

ReFS格式相对于NTFS的缺点

1、从前面的对比表中发现不支持引导，即暂时不支持安装系统，不能作为引导分区。（但国内有些论坛已经尝试可成功引导）

2、现在专业版Win10 默认已经不提供ReFS格式的格式化选择了，只有企业版及专业工作站版才有（但专业版依然提供格式的支持）。

小结

ReFS是一种微软新的文件系统，主要针对服务器或需要大量处理数据的电脑，它对数据损坏具有弹性。

但ReFS暂时还不是NTFS的真正替代品（至少ReFS卷官方说明不可引导），REFS文件系统有点类似NTFS+数据阵列，另针对固盘及4K读取速度有比较大的提升 。

不过。但是现在ReFS似乎还不够稳定，版本之间可能有兼容性问题，特别是Windows 10早期版本。版本兼容性 稳定性 及支持的功能还有所欠缺，还在不断更新变化中。需要等待一段时间。

所时暂时来讲，Windows的主力文件系统还是NTFS。等ReFS成熟稳定后，有可能会被ReFS替代。

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一、请简述FAT、FAT32、和NTFS三种文件系统的区别？

微软出品的DOS及WINDOWS系列操作系统为了对文件进行有效组织与管理，设置了文件分配表功能。它对于硬盘的使用是非常重要的，假若丢失文件分配表，那么硬盘上的数据就无法定位而不能使用了。
FAT32与NTFS是其中两种。它们之间的关系及区别如下所述：
文件分配表（FAT）
一种供MS-DOS及其它Windows操作系统对文件进行组织与管理的文件系统。文件分配表（FAT）是当您使用FAT或FAT32文件系统对特定卷进行格式化时，由Windows所创建的一种数据结构。Windows将与文件相关的信息存储在FAT中，以供日后获取文件时使用。
FAT32
一种从文件分配表（FAT）文件系统派生而来的文件系统。与FAT相比，FAT32能够支持更小的簇以及更大的容量，从而能够在FAT32卷上更为高效的分配磁盘空间。
NTFS文件系统
一种能够提供各种FAT版本所不具备的性能、安全性、可靠性与先进特性的高级文件系统。举例来说，NTFS通过标准事务日志功能与恢复技术确保卷的一致性。如果系统出现故障，NTFS能够使用日志文件与检查点信息来恢复文件系统的一致性。在Windows
2000和Windows
XP中，NTFS还能提供诸如文件与文件夹权限、加密、磁盘配额以及压缩之类的高级特性。
NTFS格式XP推崇使用。可以有效的减少使用磁片，有效的利用空间。安全性高。这个是优点。缺点是就在普通DOS下看不见。

二、FAT16，FAT32，NTFS是三种常见的文件系统，它们各有什么优点和缺点？

FAT32
1. 同FAT16相比FAT32最大的优点是可以支持的磁盘大小达到2TB（2047GB），但是不能支
持小于512MB的分区。基于FAT32的Win 2000可以支持分区最大为32GB；而基于 FAT16的Wi
n 2000支持的分区最大为4GB。

2. 由于采用了更小的簇，FAT32文件系统可以更有效率地保存信息。如两个分区大小都为
2GB，一个分区采用了FAT16文件系统，另一个分区采用了FAT32文件系统。采用FAT16的分
区的簇大小为32KB，而FAT32分区的簇只有4KB的大小。这样FAT32就比FAT16的存储效率要
高很多，通常情况下可以提高15%。

3. FAT32文件系统可以重新定位根目录和使用FAT的备份副本。另外FAT32分区的启动记录
被包含在一个含有关键数据的结构中，减少了计算机系统崩溃的可能性。

NTFS
1. NTFS可以支持的分区(如果采用动态磁盘则称为卷)大小可以达到2TB。而Win 2000中的
FAT32支持分区的大小最大为32GB。

2. NTFS是一个可恢复的文件系统。在NTFS分区上用户很少需要运行磁盘修复程序。NTFS通
过使用标准的事物处理日志和恢复技术来保证分区的一致性。发生系统失败事件时，NTFS
使用日志文件和检查点信息自动恢复文件系统的一致性。

3. NTFS支持对分区、文件夹和文件的压缩。任何基于Windows的应用程序对NTFS分区上的
压缩文件进行读写时不需要事先由其他程序进行解压缩，当对文件进行读取时,文件将自动
进行解压缩；文件关闭或保存时会自动对文件进行压缩。

4. NTFS采用了更小的簇,可以更有效率地管理磁盘空间。在Win 2000的FAT32文件系统的情
况下,分区大小在2GB～8GB时簇的大小为4KB；分区大小在8GB～16GB时簇的大小为8KB；分
区大小在16GB～32GB时,簇的大小则达到了16KB。而Win 2000的NTFS文件系统，当分区的大
小在2GB以下时,簇的大小都比相应的FAT32簇小;当分区的大小在2GB以上时(2GB～2TB),簇
的大小都为4KB。相比之下，NTFS可以比FAT32更有效地管理磁盘空间，最大限度地避免了
磁盘空间的浪费。

5. 在NTFS分区上,可以为共享资源、文件夹以及文件设置访问许可权限。许可的设置包括
两方面的内容：一是允许哪些组或用户对文件夹、文件和共享资源进行访问；二是获得访
问许可的组或用户可以进行什么级别的访问。访问许可权限的设置不但适用于本地计算机
的用户,同样也应用于通过网络的共享文件夹对文件进行访问的网络用户。与FAT32文件系
统下对文件夹或文件进行访问相比，安全性要高得多。另外,在采用NTFS格式的Win 2000中
,应用审核策略可以对文件夹、文件以及活动目录对象进行审核，审核结果记录在安全日志
中，通过安全日志就可以查看哪些组或用户对文件夹、文件或活动目录对象进行了什么级
别的操作，从而发现系统可能面临的非法访问,通过采取相应的措施，将这种安全隐患减到
最低。这些在FAT32文件系统下,是不能实现的。

6. 在Win 2000的NTFS文件系统下可以进行磁盘配额管理。磁盘配额就是管理员可以为用户
所能使用的磁盘空间进行配额限制，每一用户只能使用最大配额范围内的磁盘空间。设置
磁盘配额后，可以对每一个用户的磁盘使用情况进行跟踪和控制，通过监测可以标识出超
过配额报警阈值和配额限制的用户，从而采取相应的措施。磁盘配额管理功能的提供，使
得管理员可以方便合理地为用户分配存储资源，避免由于磁盘空间使用的失控可能造成的
系统崩溃，提高了系统的安全性。

7. NTFS使用一个“变更”日志来跟踪记录文件所发生的变更。

三、FAT32和NTFS格式有什么区别,各有什么优缺点?

FAT32与NTFS的区别
在推出FAT32文件系统之前，通常PC机使用的文件系统是FAT16。像基于MS-DOS，Win
95等系统都采用了FAT16文件系统。在Win
9X下，FAT16支持的分区最大为2GB。我们知道计算机将信息保存在硬盘上称为“簇”的区域内。使用的簇越小，保存信息的效率就越高。在FAT16的情况下，分区越大簇就相应的要增大，存储效率就越低，势必造成存储空间的浪费。并且随着计算机硬件和应用的不断提高，FAT16文件系统已不能很好地适应系统的要求。在这种情况下，推出了增强的文件系统FAT32。同FAT16相比，FAT32主要具有以下特点：
1.
同FAT16相比FAT32最大的优点是可以支持的磁盘大小达到2TB（2047GB），但是不能支持小于512MB的分区。基于FAT32的Win
2000可以支持分区最大为32GB；而基于
FAT16的Win
2000支持的分区最大为4GB。
2.
由于采用了更小的簇，FAT32文件系统可以更有效率地保存信息。如两个分区大小都为2GB，一个分区采用了FAT16文件系统，另一个分区采用了FAT32文件系统。采用FAT16的分区的簇大小为32KB，而FAT32分区的簇只有4KB的大小。这样FAT32就比FAT16的存储效率要高很多，通常情况下可以提高15%。
3.
FAT32文件系统可以重新定位根目录和使用FAT的备份副本。另外FAT32分区的启动记录被包含在一个含有关键数据的结构中，减少了计算机系统崩溃的可能性。