Souborový systém (file system) určuje, jak jsou data na disku uložená a uspořádaná: jak se soubory jmenují, kde na disku leží jejich části, jaká mají práva a časové údaje a jak se hledá volné místo. Oddíl disku se před použitím naformátuje — vytvoří se na něm prázdná struktura daného souborového systému. Základní srovnání FAT32 a NTFS je i na stránce Operační systémy.
Základní pojmy
- Sektor — nejmenší fyzická jednotka disku (512 B nebo 4 KiB).
- Cluster (alokační jednotka, blok) — nejmenší část disku, kterou souborový systém přidělí souboru (např. 4 KiB). I soubor o velikosti 1 B zabere celý cluster; větší cluster = méně režie, ale víc nevyužitého místa u malých souborů.
- Metadata — údaje o souboru: jméno, velikost, čas vytvoření a změny, vlastník, práva, kde leží jeho data.
- Adresářová struktura — stromová hierarchie složek; ve Windows začíná písmenem jednotky (
C:\), v Linuxu jediným kořenem/, do kterého se další disky připojují (mount). - Žurnálování (journaling) — souborový systém si před změnou zapíše do žurnálu, co se chystá udělat. Při výpadku napájení se podle žurnálu dokončí nebo vrátí rozdělaná operace, takže se struktura disku nepoškodí a kontrola po restartu trvá sekundy místo hodin.
- Fragmentace — soubor je uložen v několika nesouvislých částech; na HDD zpomaluje čtení (řeší ji defragmentace), na SSD nevadí a defragmentace se nedělá.
Přehled souborových systémů
| Souborový systém | OS | Max. velikost souboru | Žurnál | Typické použití |
|---|---|---|---|---|
| FAT32 | všechny | 4 GiB | ne | USB flash disky, paměťové karty, kompatibilita se staršími zařízeními |
| exFAT | Windows, macOS, Linux | prakticky neomezená | ne | velké USB disky a SDXC karty, výměna dat mezi systémy |
| NTFS | Windows | prakticky neomezená | ano | systémový a datový disk ve Windows |
| ReFS | Windows Server | prakticky neomezená | — (vlastní ochrana integrity) | velká datová úložiště na serverech |
| ext4 | Linux | 16 TiB | ano | výchozí souborový systém většiny linuxových distribucí |
| Btrfs | Linux | velmi velká | copy-on-write | snapshoty, kontrolní součty dat (např. Fedora, openSUSE) |
| XFS | Linux | velmi velká | ano | servery s velkými soubory (výchozí v Red Hat Enterprise Linux) |
| APFS | macOS, iOS | velmi velká | copy-on-write | Apple zařízení, optimalizovaný pro SSD |
| ISO 9660 / UDF | všechny | — | — | optické disky (CD, DVD, Blu-ray) |
FAT32 a exFAT
FAT (File Allocation Table) je nejstarší a nejjednodušší souborový systém z tabulky: v tabulce FAT je pro každý cluster uloženo, který cluster souboru následuje. FAT32 umí každý operační systém i televize, fotoaparát nebo autorádio — proto se dodnes používá na flash discích. Nevýhody: soubor nejvýše 4 GiB, žádná práva k souborům, žádný žurnál.
exFAT je nástupce FAT pro přenosná média: odstraňuje limit 4 GiB, ale zůstává jednoduchý a nepodporuje práva ani žurnál.
NTFS
NTFS (New Technology File System) je souborový systém Windows. Všechny informace o souborech jsou v hlavní tabulce souborů MFT (Master File Table). Umí:
- přístupová práva (ACL — kdo smí soubor číst, měnit, spouštět),
- žurnálování,
- kompresi a šifrování souborů (EFS) a šifrování celého disku (BitLocker),
- diskové kvóty (omezení místa pro uživatele),
- stínové kopie (předchozí verze souborů),
- pevné a symbolické odkazy.
Viz i stínové kopie, pevné odkazy a kvóty a uživatelská práva.
ext4 a další linuxové systémy
ext4 (fourth extended file system) je výchozí systém většiny distribucí. Používá inody — každý soubor má svůj inode s metadaty (práva, vlastník, časy, odkazy na bloky dat), jméno souboru je jen položka v adresáři ukazující na inode. Má žurnál, práva v podobě vlastník / skupina / ostatní (rwx) a umí velké disky.
Btrfs a ZFS jsou moderní systémy typu copy-on-write: změněná data se nepřepisují na místě, ale zapíšou se jinam — díky tomu jsou levné snapshoty (okamžité kopie stavu), kontrolní součty dat a vestavěná správa více disků.
Formátování v Linuxu: mkfs -t ext4 /dev/sdb1, připojení: mount /dev/sdb1 /mnt/data, trvalé připojení v souboru /etc/fstab — viz práce s disky.
Jak vybrat
- Systémový disk — ten, který vyžaduje OS: Windows → NTFS, Linux → ext4 (případně Btrfs, XFS), macOS → APFS.
- USB flash disk pro všechny počítače — exFAT (nebo FAT32, pokud nebudou soubory větší než 4 GiB a zařízení exFAT neumí).
- Server s velkými daty — NTFS nebo ReFS (Windows), XFS, ext4 nebo ZFS (Linux).
- Sdílení po síti — na souborovém systému serveru nezáleží, klienti přistupují přes síťový protokol (SMB, NFS) — viz Samba.