FATとexFATの違い：Tech TIPS
exFATは、FATをベースにして、より大きなボリュームサイズやファイルサイズをサポートした、パーソナルストレージ向きのファイルシステムだ。NTFSよりもシンプルで実装しやすく、SDXCメモリカードやデジタル機器などでのサポートも進んでいる。FATとの具体的な違いをまとめる。
対象OS：Windows Vista ／ Windows 7 ／ Windows 8 ／ Windows Server 2008 ／ Windows Server 2008 R2 ／ Windows Server 2012
解説
Windows OSで利用できるファイルシステムにはFAT（File Allocation Table）やNTFS、exFAT、ReFSなどさまざまなものがある。Windows OSで現在一番広く使われているファイルシステムはNTFSだが、リムーバブルデバイス（特にUSBメモリや、SDカードのようなメモリカード）ではまだFATがよく使われている。
FATファイルシステムは非常にシンプルなアーキテクチャを持ち、PC以外でもさまざまな機器（デジカメやICレコーダー、音楽プレーヤー、携帯電話など）で利用できる。しかしもともとは30年以上も前に開発されたものをベースにしているため、大容量のメモリカードやUSBメモリデバイスの普及により、限界も見えてきた。そこで新しくexFATというファイルシステムが開発され、普及し始めている（64GB以上のSDXCカードはあらかじめexFAT形式でフォーマットされて出荷されている）。本TIPSではFATとexFATの違いについてまとめておく。これ以外のNTFSやReFSの違い、ファイルシステムごとのファイルサイズの制限などについては、以下のTIPSも参照していただきたい。
●exFATとは
「exFAT（extended FAT）」とは、FATファイルシステムをベースに、主に大容量サポートとパフォーマンス改善を目的に開発された、パーソナルストレージ向けの新しいファイルシステムである（古い資料では「FAT64」と記述されていることもあった）。従来のFATでは、サポートされているディスク（ボリューム）サイズは最大32GB（OSによっては最大128GBまで作成できる）という制限があり、大容量化している現在のストレージデバイスの機能を引き出すことができなかった。またFATではファイルサイズが最大4GBという制約もあり、例えば大きくなりがちなビデオファイルを1ファイルにして扱うこともできなかった（ビットレートが25Mbit/sの動画ビデオなら、20分ほどで4GBに達する）。これらの問題を解消し、さまざまな改良を施したのがexFATである。主な特長を次に示す。
- 最大ボリュームサイズの拡大。理論的には最大で2の64乗セクタまでサポートするが、現在の実装では256TBまでの容量をサポート
- 最大ファイルサイズは2の64乗bytesまでサポート。4GBを超えるファイルも分割することなく記録可能
- クラスタサイズの拡大によるアクセスパフォーマンスの改善。（現在の実装では）最大32MBまでのクラスタサイズをサポート
- （従来のファイル割り当てテーブルだけでなく）空き領域ビットマップも使って、高速な空きクラスタ管理や高速な削除処理を実現（ファイルの削除ではFATを更新せずに、空き領域ビットマップを更新するだけ）
- ハッシュ値を使った高速な名前検索の実現
- 意図しないデバイスの取り外しなどが起こっても、（FATよりも）障害を起こしにくくなるような内部処理の実装
- FATファイルシステム並みの簡単な実装で取り扱える（NTFSよりも実装は容易で、パーソナルストレージにとっては十分な機能を装備）
ただしFATと名前は付いているが、実際にはexFATは従来のFAT16やFAT32と互換性はない。FATしかサポートしていない機器ではexFATを使うことはできない。
exFATは、もともとはWindows CE用に開発されたものであるが、現在ではWindows Vista SP1以降のWindows OSで利用できる。Windows XP SP2／SP3およびWindows Server 2003 SP2では、以下のWebページで配布されているパッケージを追加インストールすれば利用できる。
以下にFATとexFATの仕様の違いを示しておく。
| 機能 | FAT | exFAT | （参考）NTFS |
|---|---|---|---|
| 最大ファイルサイズ（理論値） | 2の32乗−1bytes（4GB） | 2の64乗−1bytes（16EB） | 2の64乗−1bytes（16EB） |
| クラスタサイズ | 512／1K／2K／4K／8K／16K／32K／64KB | 512／1K／2K／4K／8K／16K／32K／64K／128K／256K／512K／1M／2M／4M／8M／16M／32MB（理論上は2の255乗セクタまで可能） | 512／1K／2K／4K／8K／16K／32K／64KB |
| デフォルトクラスタサイズ | ボリュームサイズによって可変。詳細は「NTFS、FAT、または exFAT のデフォルトのクラスター サイズ」（マイクロソフト サポート技術情報）参照 | ||
| 最大ボリュームサイズ | FAT12：32MB FAT16：2G／4GB FAT32：32GB ※Windows 9x／Meでは128GBまでのFAT32ボリュームを作成可能 ※FAT32の理論上の最大サイズは2TBまで |
理論上は2の32乗クラスタまで／実装上は256TBまで | 理論上は2の64乗bytes（16EB）まで／実装上は256TBまで |
| 最大クラスタ数 | 4087（FAT16）／65,526（FAT16）／4,177,918（FAT32） ※FAT32の理論上の最大サイズは2の32乗クラスタまで |
理論上は2の32乗クラスタまで | 理論上は2の64乗クラスタまで／実装上は2の32乗クラスタまで |
| ファイル圧縮 | × | × | ○ |
| ファイル暗号化 | × | × | ○ |
| BitLockerによるボリューム全体の暗号化 | ○ | ○ | ○ |
| フロッピーサポート | FAT12 | × | × |
| リムーバブルデバイスサポート | ○ | ○ | ○ |
| トランザクション処理 | × | ×（現状では未実装。将来追加される可能性がある） | ○ |
| アクセス制御リスト（ACL） | × | ×（現状では未実装。将来追加される可能性がある） | ○ |
| 最大パス名 | 255文字 | 255文字 | 255文字 |
| 大文字／小文字の区別 | なし | なし | 可能（デフォルトではオフ） |
| ファイルの作成日時属性 | ○（0.01秒単位） | ○（0.01秒単位） | ○ |
| ファイルの更新日時属性 | ○（偶数秒のみ記録） | ○（0.01秒単位） | ○ |
| ファイルの最終アクセス日時属性 | 日付情報のみ（時刻情報はなし） | ○（偶数秒のみ記録） | ○（Windows Vista／Windows Server 2008以降は、デフォルトでは最終アクセス時刻は記録しない。TIPS参照） |
| 8.3形式の短縮名サポート | ○ | × | ○ |
| リパースポイント | × | × | ○ |
| ジャンクション | × | × | ○ |
| ハードリンク | × | × | ○ |
| シンボリックリンク | × | × | ○ |
| スパースファイル | × | × | ○ |
| マウントポイント | × | × | ○ |
| 代替ストリーム | × | × | ○ |
| サポートOS | 全てのWindows OS | Windows Vista SP1／Windows Server 2008以降 | 全てのWindows OS |
| Windows OSのインストール用 | 不可 | 不可 | ○ |
| Windows OS標準のデフラグツール | 適用可能 | 適用不可 | 適用可能 |
| FATとexFATの仕様 Windows XP以降のWindows OSを対象にまとめてみた。なお一部の値は実装依存であり、Windows OSのバージョンによって変わることがある。特に記述のない限り、Windows 8／Windows Server 2012での制限値を示す。以下の情報も参照のこと。 ・File System Functionality Comparison［英語］（MSDNサイト） | |||
●ボリュームをexFAT形式でフォーマットする
ボリュームをexFAT形式でフォーマットするには、単にボリュームを選択して右クリックし、ポップアップメニューから［フォーマット］を選択すればよい。ファイルシステムとして「exFAT」を選択し、必要なら［アロケーション ユニット サイズ］でクラスタサイズを選択できる。
exFAT形式でフォーマットするこれはWindows 8でUSBメモリをフォーマットしようとしているところ。
（1）ファイルシステムとして［exFAT］を選択する。場合によっては［exFAT］の選択肢が表示されないこともあるが、その場合はコマンドプロンプト上でフォーマットしてもよい。
（2）クラスタサイズの選択。exFATのデフォルトクラスタサイズ（［標準のアロケーション サイズ］という選択肢）は、32KBになっている。
ディスクサイズが大きすぎたりする場合は、ファイルシステムの選択肢に「exFAT」が出てこないことがあるようだが、その場合はコマンドプロンプトを開き、「format e: /q /fs:exfat」のように/fsオプションを指定すると、強制的にexFAT形式でフォーマットできることがある。クラスタサイズを指定する場合は「format e: /q /fs:exfat /a:64k」のように、/aオプションを使って最後にクラスタサイズを指定する。指定可能なサイズの表記は「format /?」を実行すれば確認できる。
C:\>format e: /q /fs:exfat /a:64k ……exFAT形式でフォーマットしてみる
ファイル システムの種類は EXFAT です。
警告: ハード ディスクのドライブ E: のデータは
失われます。
フォーマットしますか (Y/N)? y
クイック フォーマットしています 16381M バイト
ボリューム ラベルを入力してください。
(半角で 15 文字、全角で 7 文字以内)
必要なければ、Enter キーを押してください:
ファイル アロケーション テーブル (FAT) を初期化しています...
ファイル システム構造を作成します。
フォーマットは完了しました。
16.0 GB: 全ディスク領域
16.0 GB: 使用可能領域
65,536 バイト : アロケーション ユニット サイズ
262,061 個 : 利用可能アロケーション ユニット
32 ビット : FAT エントリ
ボリューム シリアル番号は 0CEE-2240 です
C:\>defrag e: ……exFATをデフラグしてみる
Microsoft ディスク デフラグ ツール
Copyright (c) 2007 Microsoft Corp.
(E:) の 最適化 を起動しています...
このボリュームは最適化できません。 (0x8900000D)
……デフラグできないと表示される。クラスタサイズが大きいのでデフラグする必要もないだろう（※USBフラッシュメモリをデフラグすると書き込み回数が大幅に増え、寿命が短くなるので注意）
C:\>
●FATとexFATの使い分けについて
USBメモリやリムーバブルデバイスを利用する場合、exFATとFATという2つの形式が利用できるが、これらの使い分けは実はあまり深く考える必要はない。FATとNTFSのように大きく機能が違うわけではないからだ。基本的には容量が32GB以下ならFAT（FAT32）、それより大きければexFATを選択すればよいが、単独のファイルが4GBを超える可能性がある場合（ビデオデータなどを記録する場合）は、32GB以下でもexFATにするとよいだろう。
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