Failu sadales tabula (FAT) ir vienkārša un plaši izplatīta failu sistēma, kas nosaka, kā datori meklē un glabā datus. To izmanto uz dažādu veidu atmiņas iekārtām — piemēram, disketēm, USB zibatmiņas ierīcēs un SD kartēs, kā arī citos noņemamos vai iebūvētos datu nesējos. FAT struktūra ir viegli saprotama un ļauj daudziem dažādiem operētājsistēmu un ierīču veidiem savstarpēji apmainīties ar failiem.

Kas ir FAT un kā tas darbojas

FAT būtībā ir tabula, kas sarindo atmiņas ierīces klasterus un norāda, kuri klasteri pieder konkrētam failam. Faila dati var būt izvietoti secīgi vai fragmentēti — izkaisīti pa disku. FAT sistēma glabā ķēžu sarakstu (klasteru ķēdes), kurās katram klasterim ir ieraksts FAT tabulā, kas norāda uz nākamo klasteri vai beigu marķieri.

FAT parasti atrodas ierīces sākumā — rezervētajos sektoros — un tajā bieži ir divas identiskas tabulas kopijas, lai nodrošinātu vienkāršu redundanci un ļautu atgūt datus, ja viena tabula tiek bojāta. FAT izmanto arī speciālus marķierus, lai atzīmētu neaizņemtos, bojātos vai beigu klasterus.

FAT varianti

  • FAT12 — agrīnā formāta versija, izmantota galvenokārt disketēs. Atbalsta mazas nodalījuma un failu kopas.
  • FAT16 — paplašināja FAT12 iespējas un tika plaši izmantots DOS un agrīnās Windows sistēmās; ir ierobežojumi nodalījuma un failu skaitam atkarībā no izvēlētā klastera lieluma.
  • FAT32 — ieviesta Windows 95 OSR2, ļāva izmantot lielākus nodalījumus un mazāku sadrumstalotību salīdzinājumā ar FAT16. Tomēr FAT32 ierobežo maksimālo faila lielumu līdz 4 GB minus 1 baits.
  • exFAT — izstrādāta Microsoft kā mūsdienīgāks FAT pēctecis, optimizēta lielām zibatmiņām un moderniem multimediju failiem; atbalsta ļoti lielus failus un nodalījumus un parasti tiek izmantota mūsdienu USB zibatmiņās un SDXC kartēs.

Tehniskās īpatnības

  • Boot sektors un BPB: FAT ierīcei pirmajos sektoros parasti atrodas sāknēšanas sektors ar BIOS Parameter Block (BPB), kurā ir informācija par sektoru izmēriem, klastera lielumu un FAT atrašanās vietu.
  • Klasteru lielums: Klasteru (alocēšanas vienību) izmērs ietekmē diska izmantošanas efektivitāti — lielāki klasteri samazina FAT tabulas lielumu, bet palielina “nodalījuma” t.s. iekšējo atkritumu apjomu nelielu failu glabāšanā.
  • Beigu un bojāto klasteru marķieri: FAT izmanto speciālas vērtības, lai atzīmētu faila beigas (EOF) un bojātos klasterus.

Ierobežojumi un trūkumi

FAT kā mantota failu sistēma ir vienkārša, bet tai ir vairāki būtiski ierobežojumi:

  • maksimālais faila lielums FAT32 ir 4 GB minus 1 baits;
  • maksimālais nodalījuma izmērs var būt ierobežots atkarībā no FAT versijas un sektora izmēra (piemēram, FAT16 un FAT32 ir ierobežojumi, kas to padara mazāk piemērotu ļoti lieliem diskiem);
  • navigācijas ātrums un mērogojamība ir zemāka nekā modernas failu sistēmām (piemēram, NTFS, ext4, APFS), īpaši lielos diskos ar daudz failiem;
  • nav iebūvēta žurnāla (journaling) mehānisma, tāpēc pēkšņas sistēmas kļūmes var radīt failu sistēmas bojājumus un fragmentāciju;
  • nav modernu drošības funkciju — nav failu līmeņa atļauju, šifrēšanas vai paplašinātu metadatu kā pieejams NTFS vai citās mūsdienu sistēmās;
  • uz zibatmiņām FAT var radīt slodzi uz noteiktām zonām (biežas pārrakstīšanas FAT tabulā), kas var samazināt bloku aizsardzību bez pareizas wear-leveling atbalsta ierīces līmenī.

Pielietojums un ieteikumi

FAT ir ļoti plaši izmantota tāpēc, ka to atbalsta gandrīz visas personālo datoru operētājsistēmas, kā arī daudzas mobilās ierīces un iegultās sistēmas. Tas padara FAT par labu izvēli, ja nepieciešama lieliska savietojamība starp dažādām ierīcēm un operētājsistēmām, it īpaši, ja jāapmainās ar failiem starp vecākiem un mūsdienīgiem datoriem.

Ieteikumi izvēloties FAT vai exFAT:

  • ja jums jāapmainās ar failiem starp ļoti vecām ierīcēm vai ierīcēm, kas nepazīst exFAT — izmantojiet FAT32 vai FAT16 atkarībā no ierīces;
  • ja jums nepieciešams glabāt failus, kas lielāki par 4 GB (piem., video), izvēlieties exFAT;
  • ja nepieciešama drošība, žurnāls vai labāka mērogojamība — izskatiet NTFS, ext4, APFS vai citas modernākas failu sistēmas;
  • lai samazinātu nodalījuma fragmentāciju un nodrošinātu labāku veiktspēju, izvēlieties atbilstošu klastera izmēru formātēšanas laikā un regulāri dublējiet datus.

Datu atgūšana un rīki

FAT vienkāršā struktūra ļauj salīdzinoši viegli veikt datu atkopšanu, ja FAT tabula netiek pilnībā iznīcināta. Pastāv daudz rīku un utilītu, kas spēj pārbaudīt un labot FAT failu sistēmas (piem., chkdsk, fsck.vfat, TestDisk un komerciālas atgūšanas programmas). Tomēr, ja FAT tabula ir ļoti bojāta vai ja klasteru saraksti ir izmainīti, atgūšana var būt sarežģītāka.

Kopsavilkums

FAT ir vienkārša, izturīga un ļoti plaši atbalstīta failu sistēma, kas lieliski noder datu apmaiņai starp dažādām ierīcēm un operētājsistēmām. Tomēr tai ir tehniski ierobežojumi attiecībā uz faila lielumu, mērogojamību un drošību. Mūsdienu lietojumos, kur nepieciešama lielāka veiktspēja vai papildu funkcijas, bieži izvēlas exFAT vai citas modernākas failu sistēmas, taču FAT joprojām saglabā savu nozīmi kā universāls un saderīgs risinājums.