У меня большая флешка, но на неё не влезают большие файлы. Почему?

Иногда можно встретить такое: есть пустая флешка большого размера, например 32 гигабайта. И есть скачанный фильм на 8 гигабайт. Место на флешке явно есть. Но при попытке скинуть этот файл на флешку компьютер выдаёт, что ему не хватает места для записи.

Казалось бы, пустого места на флешке точно хватает, но записать файл всё равно не получается. Оказывается, всё дело в том, какая файловая система используется на этой флешке.

Что такое файловая система и зачем она нужна

• файл — это последовательность байтов на диске или флешке;
• эта последовательность необязательно идёт подряд — файл может состоять из нескольких частей в разных местах диска;
• у каждого файла есть название;
• файлы могут лежать в папках, а папки — в других папках;
• файлов на компьютере может быть очень много.

Чтобы компьютер всегда точно знал, где какой файл находится, он использует таблицу файлов — какой-то свой внутренний способ записи информации о каждом файле.

👉 Файловая система — это как раз тот самый способ организации хранения файлов, который компьютер использует для этого диска или флешки. От файловой системы зависит:

• какого размера файлы можно хранить на диске;
• какого размера можно сделать сам диск;
• какие дополнительные данные кроме имени и расположения можно хранить про каждый файл;
• будут ли сохраняться для каждого файла разные версии;
• как будет восстанавливаться файл после случайного удаления;
• с какой скоростью будут считываться и записываться файлы на диск.

Файловая система есть у каждого носителя, где есть хоть один файл — в компьютерах, телефонах, фотоаппаратах, роутерах, умных часах, приставках и даже в умных чайниках.

Что такое кластер

В каждой файловой системе используется понятие кластера — минимального количества байтов, которые может занимать файл (или его часть). Например, если размер кластера в системе равен 32 килобайтам, то каждый файл будет состоять из множества фрагментов по 32 килобайта. Даже если файл гораздо меньше и занимает несколько байтов, то система всё равно выделит для него 32 килобайта.

От размера кластера и от того, сколько их может быть на диске, часто зависит скорость файловой системы. Если размер кластера большой, то файл записывается и читается быстро, но место на диске заканчивается быстрее. А если поставить размер кластера совсем маленьким, то место на диске будет расходоваться экономно, но для доступа к файлу нужно будет прочитать очень много таких кластеров (а значит, файл будет считываться медленнее).

Самая популярная файловая система в мире — FAT32

Файловую систему FAT32 придумала компания Микрософт в 1996 году для Windows 95, и с тех пор это самая популярная файловая система в мире, потому что она очень простая:

• для записи данных об имени и расположении файла используется простая таблица;
• для хранения информации о каждом файле и кластерах, из которых он состоит, используется 32-разрядный адрес;
• система просто хранит адреса кластеров друг за другом в таблице — так компьютер узнаёт, из каких фрагментов собирать каждый файл;
• теоретически можно использовать для дисков на 8 терабайт, но без ошибок такая система работает только на двухтерабайтных дисках.

👉 Благодаря такой простой организации FAT32 встраивают везде, где нужно быстро организовать простой доступ к небольшим файлам.

Почему файл может не записываться на пустую флешку

Эта ситуация почти всегда означает, что на флешке, куда вы хотите что-то записать, используется файловая система FAT32. Обратная сторона её простоты — ограничение в 4 гигабайта на максимальный размер одного файла.

Работает это ограничение так:

• для записи адреса каждого файла отводится 32 бита информации;
• 2 в 32 степени — это ровно 4 гигабайта;
• это максимальное расстояние, которое может в таблице файлов отделять адрес одного файла от другого.

Когда мы пытаемся записать файл на 8 гигабайт на такую флешку, система сразу пробует выделить место для нового файла в таблице. Когда компьютер запишет в память 4 гигабайта, то в этот момент он выяснит, что данных ещё много и нужно выделить больше места. Но FAT32 не может выделить больше места, потому что она на это не рассчитана, и поэтому мы видим ошибку:

Какие ещё бывают файловые системы

NTFS — файловая система компании Микрософт, которая работает по другой технологии. Вместо простой таблицы файлов в ней используется собственная база данных, в которой связано много таблиц. Благодаря этому NTFS позволяет хранить файлы размером больше сотни терабайт и управлять правами доступа пользователей к разным файлам. Примечательно, что эту систему придумали раньше, чем FAT32, но из-за технической сложности она не стала такой популярной.

APFS — система компании Apple, в которую разработчики добавили много дополнительных возможностей:

• историю версий файлов;
• шифрование как всего диска, так и каждого отдельного файла;
• восстановление данных после сбоев.

С этой файловой системой без проблем работает только техника Apple, а для остальных устройств нужен дополнительный драйвер, который не поддерживает всех возможностей этой системы. Поэтому если сломается аймак, то диски от него можно будет прочитать только на другом аймаке или макбуке.

exFAT — расширенная FAT-система, в которой исправили все ограничения FAT32, но оставили всю простоту работы с файлами. Её понимают почти все современные компьютеры, но старые с exFAT работать не будут. Если у вас макбук и вам нужен внешний диск, который может одновременно работать и с MacOS, и с Windows, лучше использовать exFAT — так вы получите максимальную совместимость в обеих системах.

ext4 — файловая система для Linux-дистрибутивов. Умеет многое из того, что умеет APFS.

Как узнать файловую систему на диске

Щёлкните правой кнопкой мыши на диске и выберите пункт «Свойства»:

Как поменять файловую систему

Чтобы поменять на флешке, например, FAT32 на NTFS, её нужно отформатировать. Это значит, что вся информация будет стёрта, а старая файловая система будет заменена на новую.

Чтобы отформатировать флешку на Windows, щёлкните по ней правой кнопкой мыши, выберите пункт «Форматировать» и выберите нужную файловую систему:

На MacOS зайдите в Дисковую утилиту, выберите флешку, нажмите на «Стереть» и выберите новую файловую систему:

Как устроены файлы

Когда мы говорим о компьютерах, то знаем, что на нём хранятся файлы, а в этих файлах — какие-то данные: музыка, видео, тексты и т. д. Но для компьютера всё немного иначе и сложнее. Сейчас объясним.

Эта статья — часть цикла об устройстве компьютера для новичков. Покажите её своим родителям или друзьям-гуманитариям, если им нужно объяснить, что такое файл. Если вы хотите чего-то посложнее, почитайте нашу серию статей про векторы и матрицы.

Что такое файл

С точки зрения компьютера файл — это последовательность байтов на жёстком диске. Если представить жёсткий диск на 100 гигабайт как последовательность из 100 миллиардов байт, то файл будет занимать сколько-то из этих байтов на диске. Вот картинка для понимания:

Эта последовательность байтов необязательно идёт друг за другом — файл может состоять из нескольких фрагментов, которые находятся в разных частях диска:

Все остальные файлы хранятся точно так же — одним или несколькими фрагментами на диске. Чтобы компьютер знал, какой файл состоит из каких фрагментов, он часть памяти отводит на таблицу файлов. В ней он хранит данные обо всех файлах на диске:

Имя и расширение

Название файла чаще всего состоит из имени и расширения, которые отделяются друг от друга точкой:

Но на самом деле название файла может быть и без расширения, и без точки или вообще начинаться с точки, как .htaccess.

Компьютеру на самом деле без разницы, есть ли у файла расширение или нет. Единственное, зачем оно нужно, — чтобы и компьютер, и человек понимали, какие данные в нём могут храниться и в какой программе нужно открыть этот файл. Для этого компьютер создаёт таблицу расширений и приложений — в ней написано, файлы с каким расширением открывать в каких программах.

👉 В разных операционных системах свои требования к названию файла: в Windows нельзя создать файл .con, а в MacOS это можно сделать без проблем.

Файлы и папки

Чтобы не сваливать все файлы в одну кучу (а на самых первых компьютерах было именно так), придумали папки — это такие виртуальные коробки, внутри которых могут храниться файлы и другие папки.

Если удалить папку, то удалятся все файлы и папки, которые лежали внутри неё. А если папку переместить на новое место — то всё её содержимое тоже переедет вместе с ней.

Ещё есть такое понятие, как «путь к файлу». Это означает последовательность всех папок, которые нужно пройти, чтобы добраться до нужного файла. Если у нас файл «Отчёт 2022.doc» лежит в папке «Отчёты», а «Отчёты» лежат в папке «Работа» на диске D, то полный путь к файлу будет выглядеть так:

👉 Папка — это способ организации файлов, придуманный специально для человека. Компьютер и без папок может запомнить, где какой служебный файл у него лежит.

Папка — это тоже файл

Мало кто знает, но папка — это тоже на самом деле файл, просто специальный, со своими задачами. Внутри этого файла записана информация о том, какие файлы относятся к этой папке. А раз папка — это тоже файл, то когда мы вкладываем папку друг в друга, компьютер всего лишь добавляет запись про один файл в другой.

Что может храниться в файле

Файл — это просто последовательность байтов на диске, а значит, туда можно записать что угодно:

• фильмы,
• музыку,
• отчёты,
• таблицы,
• фотографии,
• игры,
• драйверы,
• библиотеки для языка разработки.

Главное в файлах не то, что лежит внутри, а как компьютер может с этим работать и какие программы запустить, чтобы файл открылся. Если скинуть на компьютер с Windows фотографии, сделанные на последний айфон в специальном формате, то без дополнительных программ их посмотреть не получится.

Поэтому самое ценное в файлах — чтобы их можно было открыть и посмотреть. Без этого файл так и останется последовательностью нулей и единиц на диске.

Файл и документ — это одно и то же?

Файлами называют вообще любые последовательности байтов на диске, у которых есть имя и адрес. Если файл зашифрован, не открывается, внутри него сбои или пустота — это всё равно файл.

Документом называют файл, в котором лежит что-то полезное для пользователя, что он может открыть и с чем может осмысленно взаимодействовать. Например, ваша курсовая работа в формате Word — для вас это документ, а для компьютера — файл.

Для сравнения, системная библиотека программы Microsoft Word — это не документ, а просто файл. Вы не можете его открыть, но его использует программа Word для работы.

А как хранятся файлы на телефоне и планшете?

Точно так же, как и на компьютере, только там может быть своя файловая система (способ внутренней организации). Про файловые системы и про то, какие они бывают, поговорим в следующей статье.

Файловая система. Что это?

Рано или поздно начинающий пользователь компьютера сталкивается с таким понятием, как файловая система (ФС). Как правило, впервые знакомство с данным термином происходит при форматировании носителя информации: логические диски винчестера и подключаемые носители (флешки, карты памяти, внешний жесткий диск).

Перед форматированием операционная система Windows предлагает выбрать вид файловой системы на носителе, размер кластера, способ форматирования (быстрое или полное). Давайте разберемся, что же такое файловая система и для чего она нужна?

Оглавление:

• Что такое файловая система?
• Основные функции файловой системы
• Организация информации в файловой системе
• Виды файловых систем
• Файловые системы NTFS и FAT32
• Еще по теме:

Что такое файловая система?

Вся информация записывается на носитель в виде файлов, которые должны располагаться в определенном порядке, иначе операционная система и программы не смогут оперировать с данными. Этот порядок и организует файловая система с помощью определенных алгоритмов и правил размещения файлов на носителе.

Когда программе требуется файл, записанный на диске, ей нет необходимости знать, как и где он хранится. Все, что от программы требуется – это знать имя файла, его размер и атрибуты, чтобы передать эти данные файловой системе, которая обеспечит доступ к нужному файлу. То же самое происходит и при записи данных на носитель: программа передает информацию о файле (имя, размер, атрибуты) файловой системе, которая сохраняет его по своим определенным правилам.

Для лучшего понимания представьте библиотекаря, который выдает клиенту книгу по ее названию. Или в обратном порядке: клиент сдает прочитанную книгу библиотекарю, который размещает ее обратно на хранение. Клиенту совсем нет необходимости знать, где и как хранится книга, это обязанность служащего заведения. Библиотекарь знает правила каталогизации библиотеки и согласно этим правилам разыскивает издание или размещает его обратно, т.е. выполняет свои служебные функции. В данном примере библиотека – это носитель информации, библиотекарь – файловая система, клиент – программа.

Основные функции файловой системы

Основными функциями файловой системы являются:

• размещение и упорядочивание на носителе данных в виде файлов;
• определение максимально поддерживаемого объема данных на носителе информации;
• создание, чтение и удаление файлов;
• назначение и изменение атрибутов файлов (размер, время создания и изменения, владелец и создатель файла, доступен только для чтения, скрытый файл, временный файл, архивный, исполняемый, максимальная длина имени файла и т.п.);
• определение структуры файла;
• поиск файлов;
• организация каталогов для логической организации файлов;
• защита файлов при системном сбое;
• защита файлов от несанкционированного доступа и изменения их содержимого.

Организация информации в файловой системе

Информация, записываемая на жесткий диск или любой другой носитель, размещается в нем на основе кластерной организации. Кластер представляют собой своего рода ячейку определенного размера, в которую помещается весь файл или его часть.

Если файл имеет размер кластера, то он занимает только один кластер. Если размер файла превышает размер ячейки, то он размещается в нескольких ячейках-кластерах. Причем свободные кластеры могут находиться не рядом с другом, а быть разбросанными по физической поверхности диска. Такая система позволяет наиболее рационально использовать место при хранении файлов. Задача файловой системы — разложить файл при записи по свободным кластерам оптимальным образом, а также собрать его при чтении и выдать программе или операционной системе.

Виды файловых систем

В процессе эволюции компьютеров, носителей информации и операционных систем возникало и пропадало большое количество файловых систем. В процессе такого эволюционного отбора, на сегодня для работы с жесткими дисками и внешними накопителями (флешки, карты памяти, внешние винчестеры, компакт диски) в основном используются следующие виды ФС:

Последние две системы предназначены для работы с компакт дисками. Файловые системы Ext3 и Ext4 работают с операционными системами на основе Linux. NFS Plus – это ФС для операционных систем OS X, используемых в компьютерах фирмы Apple.

Файловые системы NTFS и FAT32

Самое большое распространение получили файловые системы NTFS и FAT32 и это не удивительно, т.к. они предназначены для операционных систем Windows, под управлением которых работает подавляющее большинство компьютеров в мире.

Сейчас FAT32 активно вытесняется более продвинутой системой NTFS по причине ее большей надежности к сохранности и защите данных. К тому же последние версии ОС Windows просто не дадут себя установить, если раздел жесткого диска будет отформатирован в FAT32. Программа установки потребует отформатировать раздел в NTFS.

Файловая система NTFS поддерживает работу с дисками объемом в сотни терабайт и размером одного файла до 16 терабайт.

Файловая система FAT32 поддерживает диски до 8 терабайт и размер одного файла до 4Гб. Чаще всего данную ФС используют на флешках и картах памяти. Именно в FAT32 форматируют внешние накопители на заводе.

Однако ограничение на размер файла в 4Гб на сегодня уже является большим минусом, т.к. в связи с распространением высококачественного видео, размер файла с фильмом будет превышать это ограничение и его будет невозможно записать на носитель.

Поделиться.

При подготовке материала использовались источники:
https://thecode.media/ntfs/
https://thecode.media/file/
https://pc-school.ru/fajlovaya-sistema-chto-eto/