Windows TIPS：FATとexFATの違い

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・システムである。NTFSよりもシンプルで実装しやすく、SDXCメモリ・カードやそれを使うデジタル機器などでのサポートも進んでいる。ここではexFATとFATの違いをまとめておく。

[打越浩幸，デジタルアドバンテージ]

連載目次

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、音楽プレーヤー、携帯電話など）で利用できる。しかし元々は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（64Gbytes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32Gbytes（OSによっては最大128Gbytes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4Gbytes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4Gbytes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256Tbytes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。4Gbytes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32Mbytes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、元々は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。

exFAT ファイルシステムドライバー用更新プログラムパッケージの説明（マイクロソフトサポート技術情報）

　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（4Gbytes）	2の64乗－1bytes（16Ebytes）	2の64乗－1bytes（16Ebytes）
クラスタ・サイズ	512／1K／2K／4K／8K／16K／32K／64Kbytes	512／1K／2K／4K／8K／16K／32K／64K／128K／256K／512K／1M／2M／4M／8M／16M／32Mbytes（理論上は2の255乗セクタまで可能）	512／1K／2K／4K／8K／16K／32K／64Kbytes
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	FAT12：32Mbytes FAT16：2G／4Gbytes FAT32：32Gbytes ※Windows 9x／Meでは128Gbytes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2Tbytesまで	理論上は2の32乗クラスタまで／実装上は256Tbytesまで	理論上は2の64乗bytes（16Ebytes）まで／実装上は256Tbytes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	すべてのWindows OS	Windows Vista SP1／Windows Server 2008以降	すべての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、32Kbytes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32Gbytes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4Gbytes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、32Gbytes以下でもexFATにするとよいだろう。

「Windows TIPS」