Форматирование дисков: в чём разница для FAT и NTFS, HDD и SSD?

Форматирование дисков: а удаляются ли данные?

В статье в общих принципах рассмотрен вопрос о том, что такое форматирование дисков, как оно работает. И в чём же разница в подходах к форматированию в различных файловых системах типа FAT и NTFS? Рассмотрим также особенности форматирования устройств хранения нового поколения SSD, и попробуем разобраться насколько надёжно наши данные удаляются форматированием.

У большинства пользователей форматирование ассоциируется с безвозвратным удалением файлов. Но на сегодняшний день существует немало программ, которые справляются с последствиями форматирования носителей. Кстати, кто из нас задумывался, почему это возможно? И как тогда вообще форматирование работает? И рассмотрим мы этот вопрос в плоскости именно безопасного удаления данных и вероятности их последующего восстановления. А удаляются ли ваши данные после операции форматирования утилитой Windows вообще, и не опасно ли это для диска? Тема занятная, на самом деле, и сколько копий о неё переломано уже и не сосчитать.

Что такое форматирование?

Под форматированием понимается именно форма организации диска. На базе этой формы будет располагаться информация с целью записи и последующего чтения. Но, когда мы говорим о форматировании диска, мы подразумеваем форматирование физическое и логическое. Здесь всё просто: первое предшествует второму. Сначала мы готовим диск с помощью физического или низкоуровневого форматирования. При этом диск разделяется на некоторые элементы, которых до того, возможно, и не было вовсе. Рассмотрим физическое форматирование на примере HDD.

В привычном нам HDD структура после физического форматирования принимала вид, состоящий из треков, секторов и цилиндров. Эти три элемента и определяли способ, как информация записывалась и читалась.

• Треки — это куча концентрических окружных дорожек на каждой из сторон пластинок HDD. Треки на HDD ведут свой отсчёт с нулевого с внешнего круга. В общем, если вы видели древнюю граммофонную пластинку, вы должны понимать о чём речь.
• Треки делятся на меньшие сегменты — сектора. Каждый из них может хранить в себе определённый объём данных. И обычно те форматируются по 512 байт каждый. Каждый трек содержит в себе от 60 секторов и выше.
• А вот цилиндр состоит из набора треков, расположенных равноудалённо по всем сторона блюдца HDD. Например, трек номер 5  на каждой из сторон каждой пластинки диска находится на одном и том же расстоянии от шпинделя. А теперь мысленно, в проекции соедините трек сверху до низу: получится тот самый цилиндр . Взгляните на рисунок выше.

 Как раз программы и оборудование и работают с цилиндрами: записанные таким макаром данные легче читаются считывающими головками, которым и без того приходится бегать по блинам с бешеной скоростью. Но с каждым оконченным процессом физического форматирования магнитные свойства «блинного» покрытия гарантийно ухудшаются. Медленно, но верно. Соответствующим образом головкам приходится всё труднее читать/записывать данные по отдельным секторам. Некоторые более не способны удерживать данные; это теперь плохие секторы (бэд-секторы или «бэды»). К счастью, HDD последних моделей серьёзных фирм выносливы к появлению бэдов. Большинство из них могут самостоятельно помечать такие сектора и исключать их из работы, используя «живые». Так, во время физического форматирования специальный программный алгоритм сверяет чек-сумму каждого сектора. Записав, к примеру, бит и получив обратно пол-бита, выявив тем самым несовпадение объёма, ставит на нём пометку «бэд». В общем, если вы приобрели новый диск HDD (который УЖЕ прошёл процедуру физического форматирования) и обнаружили на нём бэды, это, скорее всего, далеко не новый жёсткий диск. А для нормально работающего диска операцию физического форматирования лучше не проводить вовсе.

После физики — логика

А тем временем, когда физическое форматирование завершено, приходит время к этапу логическому (создание разделов мы пропускаем). Логическое форматирование — процесс размещения файловой системы на диск, с помощью которого операционка использует доступный объём диска для хранения файлов и работы с ними и установка загрузочного сектора. Эту операцию, в отличие от первой, можно проводить сколь угодно — на состоянии диска количество операций  не скажется.

Форматирование в FAT

Начнём с процедуры форматирования именно тех устройств, которые уже имеют файловую систему. И, конечно же, мы продолжим знакомство с уходящей в прошлое FAT | FAT32. Эта файловая система примечательна тем, что содержит записи со ссылками на имена файлов в физических (реально существующих) блоках данных. А те содержатся на системном разделе в начале этого диска. Размер же этого раздела или сектора зависит от размера всего тома и выбираемого размера кластера. Например, оптимальный размер кластера для флешки до 2 Гб включительно равен 4 Кб. Как итог — размер новой таблицы размещения файлов будет аналогичен тому, что был до форматирования. Если, конечно, вы не устанавливали размер вручную. При этом указанный раздел затирается, а вместе с ним стираются и ссылки, указующие на блоки с файлами. Но фишка вся заключается в том, что при таком форматировании исчезают именно ссылки: данные, как это ни странно звучит, никуда не деваются. И флешка FAT/FAT32 формата, отформатированная с активированным чек-боксом Быстрое форматирование, может быть восстановлена (я имею ввиду данные) также быстро и легко с помощью какой-нибудь Partition Recovery. Обязан показать ссылку на домашнюю страницу программы, там же вы найдёте и инструкцию по её использованию. Однако и с операцией более основательного и продолжительного по времени форматирования (со снятой галочкой) не всё так просто.

Так, во времена Windows XP полное форматирование затирало и системный раздел с файлами. Однако, вместо записи нулей на диск, штатная утилита форматирования лишь читала дисковые секторы с целью проверки. Данные, как и в предыдущем случае, никуда не девались — с 2-х гигабайтной флешки, таким образом, можно было восстановить информации объёмом, троекратно превышавший существующий. Но начиная с Windows 7 и поныне форматирование таким образом происходит «по настоящему»: нули записываются по всему диску, и данные действительно исчезают.

при установке windows xp встречала вот эта картинка

Форматирование дисков на NTFS

Обновлённая технология файловой системы NTFS теперь «общеВИНДОВОЗНЫЙ» стандарт. Да, с Windows XP у пользователя теперь есть выбор использования двух систем: FAT или NTFS. О преимуществе последней говорить не будем, а рассмотрим как происходит форматирование NTFS.

Итак, FAT использует на устройстве некую системную зону фиксированного размера для хранения информации о расположении папок и файлов. А NTFS хранит файловую таблицу в некоем файле. Вы наверняка его даже видели или слышали о нём точно: это файл $MFT. И хранится тот может в любой части диска. У него есть особенность, какой обладают многие другие файлы — его перемещать, расширять, фрагментировать и наоборот. А при форматировании удалять. Так вот, вы уже наверняка догадались: при форматировании он также не теряет полностью составляющую его информацию. Можно сказать даже, что почти не теряет, если вы снова форматируете в NTFS и большая часть информации о затёртом файле остаётся на диске. Но и это ещё не всё. Процедуру восстановления файлов после форматирования в NTFS упрощает тот факт, что эта файловая система хранит резервную копию Master File Table (MFT). Даже после форматирования та может в целости и сохранности оставаться на разделе или устройстве. Что позволит утилите восстановления вернуть информацию к жизни из зеркальной копии. Так что порой восстановление после форматирования с NTFS представляется более упрощённой процедурой, нежели с FAT. Кстати, Windows 10 при попытке вернуться в начальное состояние своих пользователей уже спрашивает честно:

Форматирование дисков в NTFS на SSD

С появлением твёрдотелов кое-что изменилось. Такие хранилища обладают целым набором технологий для поддержания работоспособности и бесперебойной работы. Таким дискам перед записью новых данных приходится очищать занятые ячейки. И такая операция лишь отдалённо напоминает привычную для «спиннеров» на HDD процедуру. SSD приходится постоянно «консультироваться» с системой по поводу блоков, которыми та уже не пользуется. Это делается через особый TRIM-интерфейс и TRIM-функцию. Чтобы не перегружать статью, подведу лишь итог: Windows оказывает диску на ненужные блоки (удаляете ли вы что-то или форматируете), и те перезаписываются нулями/опустошаются. Но, несмотря на кажущуюся сложность процесса, именно TRIM ускоряет процесс записи данных на SSD. Чуть подробнее о функции —  в одноимённой статье про TRIM.

Подведём итоги?

Форматируя SSD в FAT32, TRIM интерфейс не будет доступен ни в одной из текущих версий Windows. Другими словами, Windows выдаёт TRIM-команду только для разделов и дисков на NTFS. По этой причине быстрое форматирование дисков SSD в Windows от 7-й версии на файловой системе NTFS хорошенько затрёт ваши данные. А быстрое форматирование в FAT32 оставит информацию нетронутой.

Всем успехов.