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.