文件系统是一种存储和组织计算机数据的方式，使数据的存取和查找变得简单容易。文件系统使用操作系统中的逻辑概念“文件”和“树形目录”来替代硬盘等物理存储设备中的扇区等存储单位，用户使用文件系统来保存数据不用关心数据实际保存在硬盘的哪个扇区，只需要记住该文件的所属目录和文件名即可查找到该文件。
如果说硬盘是一块空地，那么文件系统就是建造在空地上的房屋，文件像房屋中的房间，用户只需记住房间（文件）所属楼层（目录）及房间门牌号（文件名）即可找到相对应的房间（文件）。
Windows 系统支持 NTFS、ReFS、FAT32、exFAT 等文件系统。
1、NTFS 文件系统
NTFS（New Technology File System）文件系统是自 Windows NT 操作系统之后所有基于 NT 内核的 Windows 操作系统所使用的标准文件系统。Windows 7 之后的操作系统都必须安装在 NTFS 文件系统分区中。
在 Windows 10 中，文件链接、权限、磁盘配额、稀疏文件、卷影复制、文件压缩、文件加密系统等功能都是基于 NTFS 文件系统实现的。查看硬盘分区使用何种文件系统，打开分区属性界面即可，如图所示。
NTFS 文件系统属于日志型文件系统。日志是 NTFS 文件系统中非常重要的功能，可确保其内部的复杂数据结构（磁盘碎片整理产生的数据转移操作、MFT）的更改情况和索引即使在操作系统崩溃后仍然能保证一致性，而当分区被重新加载后，可以轻松回滚这些关键数据。
创建 NTFS 文件系统分区可以通过两种方式完成：一是在新建分区或者格式化分区时选择文件 NTFS 系统；二是使用 Windows 10 自带的 convert.exe 命令行工具对其他文件系统分区进行无损转换，如图所示。
该转换过程属于单向转换，如果需要重新使用其他文件系统，请使用格式化方式转换。
综合来说，NTFS 文件系统具备如下优点及缺点：
- NTFS 文件系统优点：NTFS 文件系统的分区的稳定性和安全性较高，在使用中不易产生文件碎片。NTFS 文件系统能对用户的操作进行记录，通过对用户权限进行非常严格的限制，使每个用户只能按照操作系统赋予的权限进行操作，充分保护了操作系统与数据的安全。对于用户来说，最直观的优点为单个文件突破了 FAT32 文件系统 4GB 的限制。
- NTFS 文件系统缺点：NTFS 文件系统在其设计之初，针对的是传统机械硬盘，对于采用闪存芯片的存储设备（U 盘、固态硬盘）来说有一些性能损耗。比如同样读取一个文件或目录，在 NTFS 文件系统上的读取次数会比 FAT32 文件系统多，理论上来说 NTFS 文件系统更容易缩短闪存设备的使用寿命，好在 Windows 10 使用的 NTFS文件系统对闪存设备进行了优化，使其既保证了性能又提高了使用寿命。
2、ReFS 文件系统
NTFS 文件系统是目前使用最广泛的文件系统之一。虽然它依旧是一款性能优异的文件系统，但是随着计算机技术的不断发展，NTFS 文件系统也难免有点力不从心。经过几次失败的尝试之后，微软开发了新的 ReFS 文件系统。ReFS 是弹性文件系统（Resilient File System）的英文缩写，并且能在最新版 Windows 10 与 Windows Server 操作系统中使用。由于 ReFS 是基于 NTFS 文件系统开发的，所以两者有很好的兼容性。在 ReFS文件系统上存储的数据可以由应用程序作为 NTFS 文件系统的数据来访问并使用。
ReFS 文件系统主要有以下几种特性：
- ReFS 虽然是基于 NTFS 文件系统开发的，但是不支持 NTFS 的某些功能，例如命名流、对象 ID、短名称、文件压缩、文件加密（EFS）、用户数据事务、稀疏、硬链接、扩展属性和磁盘配额。
- NTFS 文件系统不能直接转换为 ReFS 文件系统，必须通过新建方式创建。
- ReFS 文件系统不能用于操作系统启动分区，只能作为数据存储分区文件系统使用。
- ReFS 文件系统不可用于移动存储设备，例如 U 盘、移动硬盘等。
- 支持超大规模的分区、文件和目录。
- 通过硬盘扫描防止未知硬盘错误，数据安全性较高。
尽管 ReFS 文件系统有很强的存储能力，但其在系统内存量、各种系统组件，以及数据处理和备份时间等方面有限制。
- 最大单文件容量：（2^64-1）B。
- 单分区最大容量：格式支持带有 16KB 群集规模的 2^78B（2^64×16×2^10B）分区。Windows 堆栈寻址限制为 2^64B。
- 最大文件数量：2^64 个。
- 最大目录数量：2^64 个。
- 最大文件名长度：最多支持 32767 个 Unicode 字符。
- 最大路径长度：32KB。
- 任何存储池的最大容量：4PB（1PB=1024TB）。
- 系统中存储池的最大数量：无限制。
- 存储池中空间的最大数量：无限制。
- 簇大小：只支持 64KB 的簇。
3、FAT16/32 文件系统
FAT（File Allocation Table）的中文名为文件分配表，它被几乎所有操作系统支持，并且在 2005 年之前一直是 Windows 操作系统的标准文件系统。
FAT 文件系统因簇集地址空间大小的不同，又分为 FAT12、FAT16 和 FAT32。本节主要介绍 FAT16 与 FAT32 文件系统。
FAT16/FAT32 文件系统在使用方面主要包含以下功能限制：
- 单文件最大尺寸：FAT32 文件系统最大支持 4GB 文件，FAT16 文件系统最大支持2GB 文件。
- 最大文件数量：最多支持 个文件。
- 最大分区容量：理论上来说，使用 FAT32 文件系统的分区最大容量为 8TB，但是由于 Windows 10 的限制，用户只能创建最大为 32GB 的 FAT32 分区。
- 时间戳：FAT16/FAT32文件系统允许的时间范围为1980年1月1日至2107年12月31日。
- 簇大小：FAT16/FAT32 文件系统支持簇大小为 512B、1024B、2048B、4096B、8192B、16KB、32KB、64KB、128KB 和 256KB，其中 128KB 和 256KB 只用于 512B 的扇区。
创建使用 FAT16/FAT32 文件系统的硬盘分区的方法和创建 NTFS 分区一样：一是在创建新分区时选择 FAT16 或 FAT32 文件系统；二是使用 DiskPart 或 Format 命令行工具对分区进行格式化并指定文件系统为 FAT16 或 FAT32 文件系统，如下图所示。
注意：在 Windows 10 中，对于联机的硬盘分区，使用图形界面进行格式化时只能选择使用 NTFS 文件系统，但是对于闪存设备则可以选择使用FAT16、FAT32、exFAT、NTFS 文件系统。
综合来说，FAT32 文件系统具备如下优点及缺点：
- FAT32 文件系统优点：兼容性高，可以被绝大多数操作系统识别和使用，UEFI 固件能识别的文件系统为 FAT16/FAT32。
- FAT32 文件系统缺点：不支持单个超过 4GB 的文件，也不具备文件加密、文件压缩、磁盘配额等功能。
4、exFAT 文件系统
exFAT（Extended File Allocation Table）的中文名为扩展文件分配表，又名 FAT64 文件系统，其主要被闪存设备使用。exFAT 文件系统最初被用于 Windows Embedded CE 6.0 嵌入式操作系统，后来又被扩展到 Windows Vista with Service Pack 1 之后的所有Windows 操作系统。
exFAT 文件系统可以理解为 FAT 文件系统的加强版。它的优势首先在于相较 FAT32文件系统最大支持 8TB 的分区；其次，最大单文件理论上支持 16EB ；再有，exFAT文件系统支持访问控制列表（Access Control List，ACL），也就是说用户可以对存储在 exFAT 文件系统中的文件进行精细的权限配置。
值得注意的是，传统机械硬盘无法使用 exFAT 文件系统。exFAT 文件系统的特性其实并不比 NTFS 文件系统强，但比 NTFS 文件系统及 FAT32 文件系统更适合闪存设备使用。
创建使用 exFAT 文件系统的分区的方法和创建 NTFS 以及 FAT32 分区一样，可以使用图形格式化界面以及 DiskPart 和 Format 命令行工具完成，此处不再赘述操作过程。
Windows 10 的另一大变化就是启动相关文件和程序时都加入了对 exFAT 文件系统的支持。Bootsect 命令行工具支持写入 exFAT 文件系统的启动扇区，bootmgr（启动管理器）支持从 exFAT 分区读取文件，format 命令格式化出来的 exFAT 分区也带有启动扇区，如下图所示。
在 exFAT 分区创建启动代码：
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