File system: cosa sono e quali sono quelli più importanti

I file system esistono da decenni e si usavano già nelle schede perforate e nei nastri magnetici. Tuttavia, consentivano solo un accesso lineare, per cui l’esatta posizione di memorizzazione doveva essere rintracciata in modo dispendioso in termini di tempo, ad esempio avvolgendo un nastro magnetico. Oggi, i file system consentono un accesso casuale, quindi un recupero significativamente più rapido dei dati ricercati. Ma cos’è esattamente un file system? E quali tipologie esistono?

I sistemi operativi come Windows, macOS, Linux e Unix, hanno file system standardizzati. Negli ultimi anni, con il progresso tecnologico, la differenziazione è aumentata ancora di più e sono stati sviluppati file system su misura per i supporti di memoria flash sempre più popolari (chiavette USB, unità SSD). Tutti i file system organizzano i file in una sorta di struttura ad albero, a partire dalla cosiddetta radice. Da lì si diramano cartelle o directory e sottocartelle.

Anche se ora i file system disponibili sono diversi, non tutti sono ugualmente diffusi. Attualmente i sistemi più comuni sono FAT16, FAT32, exFAT e NTFS (Windows), nonché HFS+ e APFS (macOS/macOS X). Linux attualmente utilizza ext4 (successore di ext3 e ext2). Di seguito, presentiamo brevemente i file system menzionati.

Questo file system esiste dal 1980. Le varianti pubblicate da allora sono note con i nomi “FAT12”, “FAT16” e “FAT32”. La formattazione FAT è ideale per la gestione e lo scambio di piccole quantità di dati. Oggi, il file system FAT è obsoleto, perché anche nella versione più aggiornata e potente (FAT32, introdotta nel 1997), i file possono avere una dimensione massima di 4 gigabyte (GB). FAT32 prevede, inoltre, una limitazione nella dimensione massima della partizione, pari a 8 terabyte (TB).

Nonostante queste limitazioni, la formattazione FAT rimane molto diffusa e si utilizza per supporti intercambiabili rimovibili (hard disk esterni, chiavette USB) e hardware speciali (fotocamere digitali, smartphone, router, televisori, autoradio, ecc.). Soprattutto nel settore mobile, rappresenta la migliore compatibilità possibile.

Questo formato, nato nel 2006, è un ulteriore sviluppo della classica formattazione FAT. exFAT è stato originariamente progettato per supporti dati rimovibili ed è quindi particolarmente adatto per chiavette USB, schede di memoria e dischi rigidi esterni come unità di memoria a stato solido (SSD) con capacità di archiviazione individuale. exFAT funziona in modo particolarmente efficiente con memorie di dati piuttosto piccole. Tuttavia, può anche elaborare file di grandi dimensioni e superare di gran lunga il limite di FAT32, pari a 4 GB. A partire da Windows 7, exFAT è supportato in modo nativo (standard franco fabbrica, non richiede ulteriori installazioni di driver o service pack speciali).

Il file system NTFS è stato introdotto nel 1993 con il sistema operativo Windows NT. A partire da Windows Vista, è diventato il file system predefinito per i PC Windows. Rispetto a FAT, offre alcuni vantaggi come la possibilità di compressione e una maggiore sicurezza dei dati (ad esempio mediante crittografia). Una particolarità di NTFS è la possibilità di definire in modo dettagliato e completo i diritti di accesso e di condivisione di file e cartelle. Gli utenti possono assegnare diritti per l’accesso locale e remoto in rete.

Questo file system è stato introdotto nel 1998 come ulteriore sviluppo di HFS da parte di Apple. Per distinguere chiaramente i due standard, si parla anche di macOS Extended (HFS+) e macOS Standard (HFS). Rispetto a HFS, HFS+ è più veloce ed efficiente in termini di gestione, lettura e scrittura dei dati. Può, inoltre, gestire più file con fino a 4 miliardi di blocchi di file o cartelle. Linux può leggere e scrivere i supporti di memoria formattati in HFS+, ma potrebbe essere necessario installare pacchetti speciali (hfsutils, hfsplus, hfsprogs). In Windows è necessario utilizzare software aggiuntivo che garantisca il supporto completo di HFS+.

APFS, introdotto da Apple nel 2017, soddisfa principalmente i requisiti delle unità di memoria a stato solido moderne. APFS è progettato come un sistema a 64 bit e consente anche la crittografia di dati e file. Se un sistema operativo è memorizzato su una SSD, il file system è convertito automaticamente da HFS+ in APFS. Questa “formattazione automatica” fu introdotta con il sistema operativo “High Sierra”. A partire da macOS 10.14 Mojave, anche i Fusion Drive (unità logiche costituite da SSD e dischi rigidi meccanici) sono convertiti automaticamente in APFS. Occasionalmente possono verificarsi problemi durante la conversione di HFS+ in APFS.

ext4 è stato introdotto nel 2008 come successore di ext3. Il file system è attualmente lo standard di molti sistemi Linux (ad esempio Ubuntu). L’innovazione principale è la funzione Extents, che ottimizza la gestione dei file di grandi dimensioni e previene la frammentazione in modo più efficiente rispetto ai suoi predecessori. Con ext4, le partizioni possono essere ingrandite e ridotte a piacere, anche durante il funzionamento. La dimensione massima del file system era limitata a 32 TB per ext3, ma è molto più grande per ext4: 1 exabyte (circa 1 milione di terabyte).

Un fattore molto importante nella scelta della formattazione è la compatibilità. Bisogna considerare, ad esempio, se si desidera utilizzare un disco rigido esterno non solo localmente sul computer di casa, ma anche su altri dispositivi e piattaforme. Per ottenere la massima flessibilità nel trasferimento di dati tra un dispositivo Apple e uno Windows, si consiglia ad esempio di scegliere il formato exFAT. La scelta giusta nella formattazione di un supporto di dati è quindi molto importante e può evitare problemi e restrizioni nello scambio quotidiano di informazioni.

Se i requisiti di base sono soddisfatti (ad esempio l’hardware attuale), il sistema può essere modificato in qualsiasi momento: potete, ad esempio, passare da un file system più vecchio a uno più moderno. Tuttavia, è essenziale chiarire in anticipo se il passaggio può essere eseguito senza la perdita di file o se tutti i dati devono prima essere sottoposti a backup e poi copiati nuovamente sul supporto dati. Esistono programmi gratuiti e a pagamento per tali trasferimenti che rendono il passaggio più sicuro e agevole. In alcuni casi, tuttavia, è anche possibile utilizzare gli strumenti integrati del sistema operativo. Ad esempio, nel nostro articolo “Formattare una chiavetta USB” potete scoprire come cambiare il file system di una chiavetta USB direttamente su Windows.