I vari file System su Windows

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In questo articolo ti parlerò dei vari File System su Windows, per capire gli standard secondo i quali è possibile formattare gli hard disk su computer con sistema operativo Windows.
Il file system è un insieme di regole e di strutture dati che permettono la memorizzazione dei files su disco.
Il file System è anche l’insieme di quelle regole che regola appunto l’accesso ai dati, la scrittura e la lettura dei dati.
I file system vengono rappresentati in modo grafico sia come Shell testuale, che come albero di files (file browser) .
I file e le cartelle sono delle metafore per rappresentare i dati, e la posizione dei files rispetto agli altri files.

Quando il sistema operativo rileva un hard disk collegato al computer, lo visualizza come un array di blocchi di dimensione fissa, ossia come un insieme di blocchi ordinati chiamati settori.
La dimensione di ogni settore di solito è di 512 byte.

Il software che gestisce il file system è responsabile di come questi settori del disco vengono organizzati tra di loro.
Il software di gestione dei settori si occupa di memorizzare i dati nei vari settori e poi tenere aggiornate le mappe dei files, dove a ciascun file memorizzato, sono associati i vari settori occupati dalle informazioni di quel dato file.

File e cartelle

Come ti accennavo, il primo livello di astrazione è il file.
Un dato numero di settori del disco viene associato ad un determinato file (contenitore) la cui dimensione può variare.
Ciascun file viene associato ad un certo numero di insieme di settori. Il file è una astrazione perchè l’utente lavora con i files e non si preoccupa dei settori del disco ad esso associati per la memorizzazione dei dati relativi a quel file.

Le operazioni che si possono compiere sono la lettura o la scrittura di un blocco di dati di dimensione arbitraria in un punto arbitrario del file.
Non tutti i file system hanno bisogno di un dispositivo di archiviazione.
Un file system può infatti essere usato per organizzare e rappresentare qualsiasi tipo di dato, sia che sia memorizzato o generato dinamicamente (ad esempio, da una connessione di rete).

I nomi file

Il secondo livello di astrazione è quello che permette di organizzare i file assegnando loro dei nomi gerarchici.
I file system hanno delle tabelle di associazione dei nomi dei file con i rispettivi file tramite collegamenti fisici, di solito associando il nome del file a un indice in una tabella di allocazione dei file (File Allocation Table), come avviene nella FAT di un file system MS-DOS.
Allo stesso modo l’ inode in un file system di tipo Unix è una Tabella Allocazione Files.
Ogni file system prevede una sintassi diversa per i nomi dei file.
I alcuni file System i nomi files sono strutturati con estensioni che denotano il tipo del file (.jpg, .bmp, .doc etc) oppure numeri di versione del file.

I file system gerarchici sono stati uno dei primi interessi di ricerca di Dennis Ritchie, uno dei padri fondatori di Unix; le implementazioni precedenti erano ristrette a pochi livelli.

Controllo dell’accesso

Il file system viene inoltre utilizzato per memorizzare i dati che servono a controllare l’accesso a ciascun file da parte dei processi.

I criteri di sicurezza nell’accesso alle operazioni sui file system sono in genere basati su liste di controllo di accesso (access control list o ACL) o capabilities. Si è scoperta da qualche decina di anni l’inaffidabilità delle ACL, e per questo motivo i sistemi operativi moderni tendono a usare il meccanismo delle capabilities. I file system commerciali usano ancora le ACL.

Una ACL permette di definire per ciascun elemento del file system di quali permessi (lettura, scrittura, modifica ecc.) dispone ciascun utente che accede al sistema.

Funzionalità particolari

I file system tradizionali offrono degli strumenti per creare, muovere ed eliminare sia i file che le cartelle, ma non permettono di creare collegamenti addizionali alle cartelle (gli hard links di Unix ed NTFS), o di rinominare i collegamenti padre (“..” nei sistemi Unix o DOS/Windows), e di creare collegamenti bidirezionali fra i file.
Questi file system tradizionali hanno anche dei metodi per creare, muovere, cancellare e troncare i file, e per sostituire o aggiungervi in coda alcuni dati. Invece non permettono di aggiungere dati o troncare in testa un file, impedendo l’inserzione o la cancellazione arbitraria di dati. Le operazioni possibili sono quindi molto asimmetriche e spesso risultano inefficienti in contesti particolari.

In questo articolo vedremo velocemente i vari File System che si possono utilizzare su Windows.
Vediamo quali sono:

FAT32 – è il file system supportato dal maggior numero di sistemi operativi e device.
Il File System FAT32 è uno dei primi file system ed gestisce file con grandezza massima di 4GB l’uno.
Non permette il salvataggio di file di dimensioni maggiori di 4GB.
NTFS – è il file system predefinito di Windows. È meno supportato rispetto al FAT32 (i computer Mac di casa Apple, per esempio, lo supportano solo in lettura dati ma non possono scrivere sui dispositivi formattati in questo modo), ma anche meno soggetto alla frammentazione e non ha il limite dei 4GB per file.

ExFAT – è una versione evoluta di FAT32, supportata quasi quanto quest’ultimo ma senza il fastidioso limite dei 4GB per file.

EXT3/EXT4 – è il file system usato da Linux.
Si utilizza di solito soltanto per partizionare il disco fisso se si vuole installare un sistema operativo Linux.
L’utility di formattazione integrata di Windows non consente la formattazione di dischi in formato EXT3/EXT4 ma bisogna usare programmi aggiuntivi da installare a parte sul computer.

Linux Swap – si tratta del file system da utilizzare per la partizione di swap di Linux (quella in cui far confluire i dati temporanei e quelli per lo stato di sospensione/ibernazione del sistema).
Anche qui ti ricordo che è possibile formattare in questo formato solo con programmi aggiuntivi e non è possibile formattare dischi in questo formato con l’utility di formattazione di Windows.