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面试题:文件系统之FAT32、NTFS、ext4对比

请简要阐述FAT32、NTFS和ext4文件系统在文件大小限制、安全性以及对磁盘空间利用方面的主要区别。
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文件大小限制

  • FAT32:单个文件最大支持4GB,对于大于4GB的文件无法存储,这在处理大文件如高清视频、大型游戏安装包时存在局限性。
  • NTFS:理论上单个文件最大可达16EB(1EB = 1024PB,1PB = 1024TB ,1TB = 1024GB ),实际受限于卷大小,可满足绝大多数超大文件存储需求。
  • ext4:单个文件最大支持16TB,能够应对一般大型文件的存储,在处理大文件能力上介于FAT32和NTFS之间。

安全性

  • FAT32:安全性相对较低,它没有用户权限管理机制,任何人只要能访问存储设备,就能对其中的文件进行读写操作,容易导致数据泄露或误删除等问题。
  • NTFS:安全性较高,支持用户权限管理,可针对不同用户或用户组设置不同的文件访问权限,如读取、写入、修改、完全控制等,还支持文件加密功能(EFS),可对敏感数据进行加密保护。
  • ext4:安全性也较高,同样支持用户权限管理,通过用户ID和组ID来控制文件访问权限,在多用户系统中能有效保护文件安全,不过相对NTFS,其加密功能普及度稍低。

磁盘空间利用

  • FAT32:磁盘空间利用效率较低,采用较小的簇大小(一般为4KB - 32KB ),在存储小文件时会产生较多磁盘碎片,随着文件的频繁删除和写入,磁盘碎片会越来越多,降低文件访问速度。
  • NTFS:磁盘空间利用效率较高,采用动态簇大小,根据文件大小自动调整簇的分配,在存储小文件时使用较小簇,大文件使用较大簇,减少磁盘碎片产生,同时NTFS还支持文件压缩功能,可进一步节省磁盘空间。
  • ext4:磁盘空间利用效率也较高,同样采用动态簇大小策略,能较好地适应不同大小文件存储,减少磁盘碎片,且ext4支持在线碎片整理,可在系统运行时对磁盘碎片进行整理,提高文件系统性能。