O que é um sistema de arquivos e por que há tantos deles?

Sistemas operacionais diferentes suportam sistemas de arquivos diferentes. Sua unidade removível deve usar FAT32 para melhor compatibilidade, a menos que seja maior e precise de NTFS. Unidades formatadas em Mac usam o HFS + e não funcionam com o Windows. E o Linux também tem seus próprios sistemas de arquivos.

Infelizmente, até os usuários típicos de computadores precisam pensar sobre os diferentes sistemas de arquivos e o que eles são compatíveis. Aqui está o que você precisa saber sobre sistemas de arquivos - e por que existem tantos diferentes.

Sistemas de arquivos 101

Diferentes sistemas de arquivos são simplesmente formas diferentes de organizar e armazenar arquivos em um disco rígido, unidade flash ou qualquer outro dispositivo de armazenamento. Cada dispositivo de armazenamento possui uma ou mais partições e cada partição é “formatada” com um sistema de arquivos. O processo de formatação simplesmente cria um sistema de arquivos vazio desse tipo no dispositivo.

Um sistema de arquivos fornece uma maneira de separar os dados da unidade em partes individuais, que são os arquivos. Ele também fornece uma maneira de armazenar dados sobre esses arquivos - por exemplo, seus nomes de arquivos, permissões e outros atributos. O sistema de arquivos também fornece um índice - uma lista dos arquivos na unidade e onde eles estão localizados na unidade, para que o sistema operacional possa ver o que está na unidade em um único lugar, em vez de vasculhar a unidade inteira para localizar um arquivo.

Seu sistema operacional precisa entender um sistema de arquivos para exibir seu conteúdo, abrir arquivos e salvar arquivos nele. Se o seu sistema operacional não compreender um sistema de arquivos, você poderá instalar um driver de sistema de arquivos que ofereça suporte - ou simplesmente não poderá usar esse sistema de arquivos com esse sistema operacional.

A metáfora aqui é um sistema de arquivamento em papel - os bits de dados em um computador são chamados de “arquivos” e estão organizados em um “sistema de arquivos”, da mesma forma que arquivos de papel podem ser organizados em gabinetes de arquivos. Existem diferentes maneiras de organizar esses arquivos e armazenar dados sobre eles - "sistemas de arquivos".

Mas por que existem tantos?

Nem todos os sistemas de arquivos são iguais. Sistemas de arquivos diferentes têm diferentes maneiras de organizar seus dados. Alguns sistemas de arquivos são mais rápidos do que outros, alguns possuem recursos de segurança adicionais e algumas unidades de suporte com grandes capacidades de armazenamento, enquanto outras só funcionam em unidades com uma quantidade menor de armazenamento. Alguns sistemas de arquivos são mais robustos e resistentes à corrupção de arquivos, enquanto outros trocam essa robustez por velocidade adicional..

Não há um melhor sistema de arquivos para todos os usos. Cada sistema operacional tende a usar seu próprio sistema de arquivos, no qual os desenvolvedores do sistema operacional também trabalham. A Microsoft, a Apple e os desenvolvedores de kernel do Linux trabalham em seus próprios sistemas de arquivos. Novos sistemas de arquivos podem ser mais rápidos, mais estáveis, escalar melhor para dispositivos de armazenamento maiores e ter mais recursos que os antigos.

Há muito trabalho envolvido na criação de um sistema de arquivos, e isso pode ser feito de muitas maneiras diferentes. Um sistema de arquivos não é como uma partição, que é simplesmente um espaço de armazenamento. Um sistema de arquivos especifica como os arquivos são dispostos, organizados, indexados e como os metadados são associados a eles. Há sempre espaço para ajustar - e melhorar - como isso é feito.

Sistemas de arquivos de comutação

Cada partição é formatada com um sistema de arquivos. Às vezes, você pode “converter” uma partição em um sistema de arquivos diferente e manter os dados nela, mas isso raramente é uma opção ideal. Em vez disso, você provavelmente vai querer copiar seus dados importantes da partição primeiro.

Depois, dar à partição um novo sistema de arquivos é simplesmente uma questão de “formatá-lo” com esse sistema de arquivos no sistema operacional que o suporta. Por exemplo, se você tiver uma unidade formatada para Linux ou Mac, poderá formatá-la com NTFS ou FAT32 no Windows para obter uma unidade formatada para Windows.

Os sistemas operacionais formatam automaticamente as partições com o sistema de arquivos apropriado durante o processo de instalação do sistema operacional também. Se você tiver uma partição formatada para Windows na qual deseja instalar o Linux, o processo de instalação do Linux formatará sua partição NTFS ou FAT32 com o sistema de arquivos Linux preferido por sua distribuição Linux de escolha.

Portanto, se você tiver um dispositivo de armazenamento e quiser usar um sistema de arquivos diferente, basta primeiro copiar os arquivos para fazer backup deles. Em seguida, formate essa unidade com uma ferramenta como o Gerenciamento de disco no Windows, o GParted no Linux ou o Utilitário de disco no Mac OS X.

Uma visão geral dos sistemas de arquivos comuns

Aqui está uma rápida visão geral de alguns dos sistemas de arquivos mais comuns que você encontrará. Não é exaustivo - há muitos outros diferentes.

FAT32: FAT32 é um sistema de arquivos antigo do Windows, mas ainda é usado em dispositivos de mídia removível - apenas os menores, no entanto. Discos rígidos externos maiores de 1 TB ou mais provavelmente virão formatados com NTFS. Você só vai querer usar isso com pequenos dispositivos de armazenamento ou para compatibilidade com outros dispositivos, como câmeras digitais, consoles de jogos, set-top boxes e outros dispositivos que suportam apenas FAT32 e não o mais novo sistema de arquivos NTFS..
NTFS: Versões modernas do Windows - desde o Windows XP - usam o sistema de arquivos NTFS para sua partição de sistema. Unidades externas podem ser formatadas com FAT32 ou NTFS.
HFS+: Os Macs usam o HFS + para suas partições internas e gostam de formatar unidades externas com HFS + também - isso é necessário para usar uma unidade externa com o Time Machine para que os atributos do sistema de arquivos possam ser armazenados corretamente, por exemplo. Os Macs também podem ler e gravar em sistemas de arquivos FAT32, embora possam ler somente a partir de sistemas de arquivos NTFS por padrão - você precisaria de softwares de terceiros para gravar em sistemas de arquivos NTFS a partir de um Mac.
Ext2/Ext3/Ext4: Você frequentemente verá os sistemas de arquivos Ext2, Ext3 e Ext4 no Linux. O Ext2 é um sistema de arquivos mais antigo e não possui recursos importantes como o registro no diário - se a energia acabar ou um computador travar enquanto estiver gravando em uma unidade ext2, os dados poderão ser perdidos. O Ext3 adiciona esses recursos de robustez ao custo de alguma velocidade. O Ext4 é mais moderno e mais rápido - é o sistema de arquivos padrão na maioria das distribuições Linux agora e é mais rápido. Windows e Mac não suportam esses sistemas de arquivos - você precisará de uma ferramenta de terceiros para acessar arquivos em tais sistemas de arquivos. Por esse motivo, muitas vezes é ideal para formatar as partições do sistema Linux como ext4 e deixar dispositivos removíveis formatados com FAT32 ou NTFS se você precisar de compatibilidade com outros sistemas operacionais. Linux pode ler e gravar em FAT32 ou NTFS.
Btrfs: Btrfs - “better file system” - é um sistema de arquivos Linux mais novo que ainda está em desenvolvimento. Não é o padrão na maioria das distribuições Linux neste momento, mas provavelmente substituirá o Ext4 um dia. O objetivo é fornecer recursos adicionais que permitam que o Linux seja dimensionado para grandes quantidades de armazenamento.
Troca: No Linux, o sistema de arquivos “swap” não é realmente um sistema de arquivos. Uma partição formatada como “swap” pode ser usada apenas como espaço de troca pelo sistema operacional - é como o arquivo de paginação no Windows, mas requer uma partição dedicada.

Existem outros sistemas de arquivos também - especialmente no Linux e em outros sistemas semelhantes ao UNIX.

Um usuário típico de computador não precisa saber a maioria dessas coisas - deve ser transparente e simples -, mas conhecer o básico ajuda a entender perguntas como: "Por que essa unidade formatada para Mac não funciona com meu PC com Windows?" “Devo formatar este disco rígido USB como FAT32 ou NTFS?”

Crédito de imagem: Gary J. Wood no Flickr, kleuske no Flickr