فایل سیستم چیست و چرا انواع مختلفی از آن وجود دارد؟

سیستم عامل های مختلف، از فایل سیستم های گوناگونی پشتیبانی می کنند. حافظه های جانبی ابزارهای شما به احتمال زیاد برای سازگاری بیشتر از فایل سیستم FAT32 استفاده می نمایند و در صورتی که این حافظه ها حجیم تر و بزرگتر باشند، نیاز به پشتیبانی از نوع NTFS دارند. درایوهای تحت سیستم عامل Mac OS Xنیز از HFS+ استفاده نموده و با ویندوز سازگاری ندارند. همچنین سیستم عامل لینوکس فایل سیستم های منحصر به فرد خودش را داراست.

همه ی کاربران کامپیوترها برای اینکه بتوانند امور خود را به راحتی با این ابزارها و سایر گجت های دیجیتالی پیش ببرند باید در مورد انواع فایل سیستم ها، کاربرد و موارد سازگاری و عدم سازگاریشان آگاه باشند.

پس به همین خاطر از شما می خواهیم در ادامه مطلب با دیجیاتو همراه شوید تا با یکدیگر در مورد فایل سیستم ها اطلاعات بیشتری را کسب کرده و بفهمیم چرا تعداد زیادی از آنها وجود دارد.

آشنایی اولیه با فایل سیستم ها

فایل سیستم های مختلف، از روش های متفاوتی برای سازماندهی و ذخیره ی اطلاعات در هارد دیسک ها یا هر وسیله ی ذخیره سازی دیگری استفاده می کنند. هر دستگاه ذخیره سازی اطلاعات دارای یک یا چند پارتیشن است، و هر پارتیشن با نوعی فایل سیستم فرمت بندی شده است. در پروسه ی فرمت بندی، یک فضای خالی تحت فایل سیستم مورد استفاده بر روی دستگاه ایجاد می شود.

یک فایل سیستم روشی را برای جدا کردن داده ها موجود بر روی یک درایو و بدل کردنشان به قطعاتی مجزا ارائه می نماید، که ما در اصطلاح به این قطعات فایل می گوییم. همچنین فایل سیستم روشی را برای ذخیره سازی اطلاعات مرتبط به فایل ها مانند نام، سطح دسترسی و فرمتشان را ارائه می نماید.

علاوه بر همه ی موارد ذکر شده فایل سیستم، یک شاخص یا در اصطلاح ایندکس را نیز ارائه می کند که شامل یک لیست از فایل ها و مسیر ذخیره شدنشان در درایو است، بنابراین سیستم عامل به جای بررسی کردن کل درایو برای پیدا کردن یک فایل، می تواند تشخیص دهد که چه چیزی در یک محل خاص از آن درایو وجود دارد.

سیستم عامل مورد استفاده ی شمادر صورتیکه یک فایل سیستم را بشناسد و یا از آن پشتیبانی به عمل بیاورد می تواند فایل ها و محتوای موجود بر روی آن را باز کرده، ویرایش نموده و مجدداً ذخیره نماید. اما همیشه شرایط بدین گونه نخواهد بود و در صورتیکه سیستم عامل تان قادر به درک و پشتیبانی یک فایل سیستم نبود شاید بتوانید با نصب یک درایور جانبی و یا یک نرم افزار شخص ثالث پشتیبانی از فایل سیستم مورد بحث را به آن بیافزایید و البته نباید فراموش کرد در برخی موارد نیز هیچ راه حلی وجود نخواهد داشت.

برای درک بهتر موضوع می توان به یک سیستم تهیه ی فایل کاغذی اشاره کرد، چند بیت از داده ها در رایانه «فایل» نامیده می شود و این فایل ها از طریق فایل سیستم ها سازماندهی می گردند در اصل فایل سیستم نقش کشوی کابینتی را ایفا می نماید که فایل های کاغذی را با قرار دادن در آن سازماندهی می نمودیم.

چرا تعداد زیادی فایل سیستم وجود دارد؟

همه ی فایل سیستم ها یکسان نیستند و هر کدام از آنها، روش های گوناگونی برای سازماندهی داده ها دارند. برخی فایل سیستم ها از بقیه سریعتر هستند، بعضی نیز ویژگی های امنیتی بیشتری دارند، تعدادی از فضای زیاد برای ذخیره سازی اطلاعات پشتیبانی می کنند در حالیکه برخی دیگر فقط با فضاهای ذخیره سازی بسیار کوچک سازگاری دارند. بعضی از فایل سیستم ها در برابر فایل های مخرب و ویروسها بسیار مقاوم هستند، در حالیکه برخی دیگر سایر ویژگی های یاد شده را فدای ارائه ی سرعت دسترسی بیشتر به کاربران می نمایند.

هیچ فایل سیستمی وجود ندارد که بتواند همه ی شاخصه های یاد شده را به شکل کامل ارائه کند و نیاز کاربران در همه ی زمینه ها را برطرف نماید. هر سیستم عاملی تمایل دارد از فایل سیستم های خاص خودش که توسط توسعه دهندگانش پیاده سازی شده اند بهره بگیرد و نباید این نکته را فراموش کنیم فایل سیستم های جدیدتر می توانند سریعتر و پایدار تر بوده و با فضاهای ذخیره سازی حجیم هماهنگ تر شده و در کل نسبت به نسل قبل خود ویژگی های بیشتری داشته باشند.

برای طراحی و پیاده سازی یک فایل سیستم فعالیت زیادی نیاز است و همچنین برای انجام این کار روش های مختلفی نیز وجود دارد. یک فایل سیستم همانند پارتیشن ها بخشی از یک فضای دخیره سازی محسوب نمی گردد بلکه در اصل روشی است برای ساماندهی، نامگذاری و تهیه ی فهرست از فایل های موجود بر روی آن فضا.

جابه جایی در بین فایل سیستم های گوناگون

همانطور که گفتیم هر پارتیشن با نوعی فایل سیستم فرمت بندی می شود. گاهی ممکن است بتوانید با حفظ اطلاعات موجود در یک پارتیشن، نوع فایل سیستم آن را تغییر دهید، اما این شرایط به ندرت پیش می آید. روش بهتر این است که ابتدا داده های مورد نظرتان را در جایی دیگر کپی نمایید و پس از تغییر نوع فرمت پارتیشن، مجددا آن ها را به محل قبلی خود انتقال دهید.

اگر داریوی دارید که با مک یا لینوکس فرمت بندی شده، برای تبدیل آن به فرمت مخصوص ویندوز، باید از فایل سیستم های FAT32 و یا NTFS استفاده کنید.

سیستم عامل های مختلف در هنگام نصب معمولا پارتیشن ها را با مناسب ترین نوع فایل سیستم، فرمت بندی می کنند. اگر شما پارتیشنی دارید که با ویندوز فرمت بندی شده و می خواهید بر روی آن سیستم عامل لینوکس را نصب کنید، در طول مراحل نصب، سیستم عامل لینوکس فرمت آن را از NFTS یا FAT32 به فایل سیستمی که خودش با آن سازگاری دارد، تعییر می دهد.

همچنین در صورتیکه دستگاهی برای ذخیره سازی اطلاعات دارید و می خواهید فایل سیستم های مختلف را بر روی آن داشته باشید، ابتدا اطلاعات تان را در جایی کپی کرده، سپس درایو مورد نظر را با ابزار مناسبی فرمت نمایید. برای ویندوز  Disk Management ، برای لینوکس GParted و برای مک Disk Utility را به شما پشنهاد می کنیم.

نگاه کلی به فایل سیستم های رایج

در اینجا می خواهیم فایل سیستم های رایجی را که می توانید از آن ها استفاده نمایید، با هم مرور کنیم. توجه داشته باشید که هدف این مطلب بررسی جامع موارد یاد شده نیست و قطعا تفاوت های دیگری نیز بین این فایل سیستم ها وجود دارد.

• FAT32 : فایل سیستم قدیمی ویندوز است، اما همچنان به عنوان فایل سیستم پیشفرض برای بسیاری از حافظه های ذخیره سازی قابل حمل (Portable Storges) مثل فلش ها و کارت های حافظه ی گوشی های موبایل استفاده می شود و در اصل کاربرد اصلی آن بر روی ابزارهای ذخیره سازی با فضای نه چندان زیاد است. هارد دیسک های حجیم برای مثال هارد درایورهای ۱ ترابایتی با فایل سیستم NTFS فرمت بندی می شوند.

• NTFS : نسخه های جدید ویندوز، از اکس پی به بالا، از فایل سیستم NTFS برای فرمت بندی پارتیشن ها اسفاده می کنند. می توان در درایو های دستگاه های جانبی نیز از NTFS یا FAT32 بهره گرفت.

• HFS+: در سیستم عامل Mac OS X برای پارتیشن های داخلی از این فایل سیستم استفاده می شود، همچنین کاربران آن تمایل دارند تا درایوهای جانبی را نیز با HFS+ فرمت بندی کنند. نباید فراموش کرد در سیستم عامل کامپیوترهای مکینتاش می توان بر روی فایل سیستم FAT32 نیز اطلاعات را نوشت و خواند ولی در مورد NTFS به صورت پیشفرض فقط قادر به خواندن اطلاعات خواهید بود. برای نوشتن اطلاعات بر روی این فایل سیستم در Mac OS X نیز، نیاز به یک نرم افزار جداگانه ی شخص ثالث خواهید داشت.

• Ext2/Ext3/Ext4 : شما معمولا فایل سیستم های Ext2 , Ext3 و Ext4 را می توانید در لینوکس ببینید. Ext2 فایل سیستمی قدیمی تر است و فاقد ویژگی های مانند نوشتن اطلاعات در شرایطی است که رایانه کرش (Crash) کند یا خاموش شود و در این حالت داده ها از بین خواهند رفت. در Ext3 این ویژگی بسیار خوب اضافه شده و مشکلات Ext2 برطرف گردیده اند اما اینکار به قیمت کم شدن سرعت فایل سیستم یاد شده تمام گشته است و Ext4 نیز نسخه ی جدیدتر و سریعتر موارد مذکور محسوب می شود. ویندوز و مک این نوع فایل سیستم ها را پشتیبانی نمی کنند و برای دسترسی به فایل هایی که بر روی درایوهایی با چنین فرمت بندهایی قرار دارند، نیاز به برنامه های جداگانه خواهید داشت. به همین دلیل پیشنهاد می شود پارتیشن های سیستم لینوکسی خود را Ext4 تعیین نمایید و دستگاه های ذخیره سازی قابل حمل خود را FAT32 یا NTFS کنید تا با سایر سیستم عامل ها نیز سازگاری داشته باشند. لینوکس می تواند اطلاعات را بر روی FAT32 و NTFS بخواند و بنویسد.

• Btrfs : فایل سیستم Btrfs مخفف عبارت Better File System (فایل سیستم بهتر) است که نسل جدیدی از فایل سیستم های مخصوص لینوکس بوده و فعلا در حال توسعه است. در حال حاضر این فایل سیستم به صورت پیشفرض در بیشتر توزیع های لینوکس وجود ندارد، اما به احتمال زیاد روزی خواهد رسید که جایگزین Ext4 شود و هدف نیز ارائه ی ویژگی های جدید و سازگاری بیشتر با فضاهای ذخیره سازی حجیم است.

فایل سیستم های بسیار زیاد دیگری نیز وجود دارند به خصوص برای لینوکس و سیستم عامل هایی که بر پایه ی Unix هستند.

البته نیازی نیست که کاربران عادی رایانه ها، تمام جزئیات را در این باره بدانند. در واقع باید کلیات فایل سیستم ها برای این دسته از کاربران شفاف شود و اطلاعاتشان در این زمینه در حدی باشد که پاسخ چنین سوالاتی را بدانند : چرا این درایو من که در مک فرمت شده در ویندوز قابل استفاده نیست؟ و یا، آیا باید فرمت بندی هارد درایو حافظه ی فلش ام را به FAT32 یا NTFS تغییر دهم؟