Tabel Alokasi Berkas

Tabel Alokasi Berkas (bahasa Inggris: File Allocation Table) adalah sebuah sistem berkas yang menggunakan struktur tabel alokasi berkas sebagai cara dirinya beroperasi. Untuk penyingkatan, umumnya orang menyebut Tabel Alokasi Berkas sebagai FAT saja. Kata FAT sendiri adalah singkatan dari File Allocation Table, yang jika diterjemahkan secara bebas ke dalam Bahasa Indonesia menjadi Tabel Alokasi Berkas. Arsitektur FAT sekarang banyak digunakan secara luas dalam sistem komputer dan kartu memori yang digunakan dalam kamera digital atau pemutar media portabel.

FAT pertama kali dikembangkan oleh Bill Gates dan Marc McDonald, pada tahun 1976-1977. Sistem berkas ini merupakan sistem berkas utama untuk sistem operasi yang ada saat itu, termasuk di antaranya adalah Digital Research Disk Operating System (DR-DOS), OpenDOS, FreeDOS, MS-DOS, IBM OS/2 (versi 1.1, sebelum berpindah ke sistem HPFS), dan Microsoft Windows (hingga Windows Me). Untuk disket, FAT telah distandardisasikan sebagai ECMA-107 dan ISO/IEC 9293. Standar-standar tersebut hanya mencakup FAT12 dan FAT16 tanpa dukungan nama berkas panjang, karena memang beberapa bagian dalam standar nama file panjang di dalam sistem berkas FAT telah dipatenkan.

Sistem berkas ini digunakan oleh sistem operasi MS-DOS (hanya versi FAT12 dan FAT16), Windows (hampir semua versi Windows; untuk versi FAT yang didukung olehnya lihat pada bagian versi), GNU/Linux, dan masih banyak sistem operasi lainnya yang juga mendukung, termasuk Macintosh Mac OS/X.

Versi

Ada beberapa versi dari sistem berkas FAT, yang dibedakan dari berapa banyak unit alokasi yang didukungnya, yakni sebagai berikut:

FAT12
FAT16
FAT32
exFAT

FAT12

FAT12 adalah sistem berkas yang menggunakan ukuran unit alokasi yang memiliki batas hingga 12-bit, sehingga hanya dapat menyimpan maksimum hingga 2¹² unit alokasi saja (4096 buah). Sistem berkas ini adalah sistem berkas asli dari FAT yang pertama kali digunakan dalam sistem operasi MS-DOS.

Karena beberapa sistem operasi Windows menggunakan ukuran unit alokasi sistem berkas yang dibuat berdasarkan ukuran sektor (kelipatan 512 byte, dari 1 sektor hingga 16 sektor), FAT12 memiliki batasan pada kapasitasnya, yakni hingga 32 Megabyte. Karena itulah, FAT12 umumnya hanya digunakan sebagai sistem berkas untuk media penyimpanan floppy disk. Tabel berikut berisi informasi sistem operasi apa saja yang mendukung sistem berkas FAT12.

Sistem operasi	Dukungan
MS-DOS	Ya (semua versi MS-DOS)
Windows 95 (semua versi)	Ya
Windows 98	Ya
Windows Millennium Edition	Ya
Windows NT 3.x	Ya
Windows NT 4.0	Ya
Windows 2000	Ya
Windows XP	Ya
Windows Server 2003	Ya
Windows Vista	Ya

FAT16

FAT16 adalah sistem berkas yang menggunakan unit alokasi yang memiliki batas hingga 16-bit, sehingga dapat menyimpan hingga 2¹⁶ unit alokasi (65536 buah). Sistem berkas ini memiliki batas kapasitas hingga ukuran 4 Gigabyte saja. Ukuran unit alokasi yang digunakan oleh FAT16 bergantung pada kapasitas partisi yang hendak diformat: jika ukuran partisi kurang dari 16 Megabyte, maka Windows akan menggunakan sistem berkas FAT12, dan jika ukuran partisi lebih besar dari 16 Megabyte, maka Windows akan menggunakan sistem berkas FAT16. Tabel berikut berisi informasi sistem operasi apa saja yang mendukung sistem berkas FAT16.

Sistem operasi	Dukungan
MS-DOS	Ya (versi 4.x ke atas); Tidak (sebelum versi 4.x)
Windows 95 (semua versi)	Ya
Windows 98	Ya
Windows Millennium Edition	Ya
Windows NT 3.x	Ya
Windows NT 4.0	Ya
Windows 2000	Ya
Windows XP	Ya
Windows Server 2003	Ya
Windows Vista	Ya

VFAT (Virtual FAT)

VFAT adalah sebuah variasi sistem berkas FAT16 yang mendukung nama berkas panjang, hingga 255 karakter. Sistem berkas ini diintegrasikan ke dalam sistem operasi Windows 95 dan Windows NT 3.51. Meskipun mendukung nama berkas panjang, sebenarnya dalam struktur sistem berkas ini tidak ada perubahan yang signifikan. Bahkan nama berkas panjang akan memakai beberapa entri direktori secara sekaligus.

FAT32

FAT32 adalah versi sistem berkas FAT yang paling baru, yang diperkenalkan ketika Microsoft merilis Windows 95 OEM Service Release 2 (Windows 95 OSR2). Tabel sistem operasi Windows yang mendukung sistem berkas FAT32 ini sebagai berikut.

Sistem operasi	Dukungan
MS-DOS	Tidak
Windows 95 (versi awal)	Tidak
Windows 95 OSR2	Ya
Windows 98	Ya (Windows 98 juga memiliki utilitas untuk mengonversi FAT16 ke FAT32)
Windows Millennium Edition	Ya
Windows NT 3.x	Tidak
Windows NT 4.0	Tidak (Beberapa perusahaan, seperti Winternals membuat driver FAT32 untuk Windows NT 4.0)
Windows 2000	Ya (Windows 2000 membatasi kapasitas partisi FAT32 yang dapat dibuat hingga 32768 Megabytes saja)
Windows XP	Ya (Windows XP membatasi kapasitas partisi FAT32 yang dapat dibuat hingga 32768 Megabytes saja)
Windows Server 2003	Ya (Windows Server 2003 membatasi kapasitas partisi FAT32 yang dapat dibuat hingga 32768 Megabytes saja)
Windows Vista	Ya (Windows Vista membatasi kapasitas partisi FAT32 yang dapat dibuat hingga 32768 Megabytes saja)

Karena menggunakan tabel alokasi berkas yang besar (32-bit), FAT32 secara teoretis mampu mengalamati hingga 2³² unit alokasi (4294967296 buah). Meskipun demikian, dalam implementasinya, jumlah unit alokasi yang dapat dialamati oleh FAT32 adalah 2²⁸ (268435456 buah). Ukuran unit alokasi maksimum dapat mencapai 32768 byte (64 sektor), sehingga secara teoretis dapat mengalamati 8 terabytes (8192 Gigabytes), meski tidak disarankan. Selain itu, program instalasi beberapa keluarga sistem operasi Windows NT 5.x ke atas hanya mengizinkan pembuatan partisi FAT32 hingga 32 Gigabyte (jika partisi lebih besar dari 32 GB, maka program instalasi Windows hanya menyediakan sistem berkas NTFS). Dalam instalasi sistem operasi Windows NT 5.x ke atas, jika ukuran partisi di mana Windows diinstalasikan kurang dari 2 Gigabyte, program instalasi akan menggunakan sistem berkas FAT16; dan berlaku sebaliknya, jika partisi di mana Windows hendak diinstalasikan lebih dari 2 Gigabyte, program instalasi akan menggunakan sistem berkas FAT32.

FAT32 menggunakan ukuran unit alokasi yang lebih kecil dibandingkan dengan sistem berkas FAT12/FAT16, sehingga FAT32 lebih efisien ketika diaplikasikan pada partisi yang besar (ukurannya lebih besar daripada 512 Megabyte). Penghematan yang dilakukan oleh FAT32 dibandingkan dengan FAT16/FAT12 kira-kira adalah 20% hingga 27%. Windows 98 memiliki utilitas yang dapat digunakan untuk mengonversi partisi FAT16 menjadi FAT32 tanpa kehilangan data.

Karakteristik dan fitur setiap versi

Berikut ini adalah tabel perbandingan ukuran partisi dan ukuran unit alokasi sistem berkas (default) yang digunakan oleh sistem berkas FAT.

Ukuran partisi	FAT12	FAT16	FAT32
0 MB hingga 6 MB	1024 byte (2 sektor)	Tidak didukung	Tidak didukung
7 MB hingga 16 MB	2048 byte (4 sektor)	Tidak didukung	Tidak didukung
17 MB hingga 32 MB	4096 byte (8 sektor)	512 byte (1 sektor)	Tidak didukung
33 MB hingga 64 MB	Tidak didukung	1024 byte (2 sektor)	512 byte (1 sektor)
65 MB hingga 128 MB	Tidak didukung	2048 byte (4 sektor)	1024 byte (2 sektor)
129 MB hingga 256 MB	Tidak didukung	4096 byte (8 sektor)	2048 byte (4 sektor)
257 MB hingga 512 MB	Tidak didukung	8192 byte (16 sektor)	4096 byte (8 sektor)
513 MB hingga 1024 MB	Tidak didukung	16384 byte (32 sektor)	4096 byte (8 sektor)
1025 MB hingga 2048 MB	Tidak didukung	32768 byte (64 sektor)	4096 byte (8 sektor)
2049 MB hingga 4096 MB	Tidak didukung	65536 byte (128 sektor) Hanya dapat digunakan dalam keluarga Windows NT	4096 byte (8 sektor)
4097 MB hingga 8192 MB	Tidak didukung	Tidak didukung	4096 byte (8 sektor)
8192 MB hingga 16384 MB	Tidak didukung	Tidak didukung	8192 byte (16 sektor)
16385 MB hingga 32768 MB	Tidak didukung	Tidak didukung	16384 byte (32 sektor)
32769 MB - 127.5 GB	Tidak didukung	Tidak didukung	32768 byte (64 sektor)
127.5 GB - 2 TB	Tidak didukung	Tidak didukung	65536 (128 sektor)

Tabel berikut berisi informasi mengenai karakteristik dan fitur sistem berkas FAT

Karakteristik	FAT12	FAT16	FAT32
Panjang nama berkas maksimum	8.3 dalam sistem operasi MS-DOS, hingga 260 karakter dalam sistem operasi Windows 32-bit	8.3 dalam sistem operasi MS-DOS, hingga 260 karakter dalam sistem operasi Windows 32-bit	Hingga 260 karakter dalam sistem operasi Windows 32-bit, juga membuat format nama berkas 8.3
Fitur keamanan	Tidak ada	Tidak ada	Tidak ada
Fitur kompresi data	Tidak ada	Tidak ada	Tidak ada
Jumlah unit alokasi tabel alokasi berkas	12-bit (4096 buah)	16-bit (65536 buah),	32-bit (teoretis), 28-bit (praktik)
Jumlah unit alokasi fisik tiap partisi	32680 sektor	65524 buah unit alokasi (seharusnya 65536 buah, tetapi beberapa unit alokasi telah direservasikan)	65527 buah unit alokasi (seharusnya 65536 buah, tetapi beberapa unit alokasi telah direservasikan)
Ukuran unit alokasi maksimum		64 KB (maksimum); 32 KB (disarankan)	64 KB (teoretis); 32 KB (praktik); 16 KB (disarankan)
Kisaran ukuran unit alokasi	512 byte hingga 2048 byte	512 byte hingga 65536 byte	512 byte hingga 65536 byte
Ukuran partisi maksimum	32 MB	2 GB (pada semua sistem operasi); 4 GB (hanya pada keluarga Windows NT)	8 TB (teoretis), 2 TB (implementasi; limitasi ini dikarenakan tabel partisi dalam skema partisi MBR yang digunakan oleh FAT32), 32 GB (Windows NT 5.x ke atas)
Ukuran berkas maksimum		4 GB - 1 byte (2³²-1 byte)	4 GB - 1 byte (2³²-1 byte)
Jumlah berkas tiap partisi		65536 berkas	4177920 berkas
Jumlah berkas maksimum dalam direktori akar		512 berkas (Penggunaan nama berkas panjang (nama berkas yang tidak menggunakan format 8.3) dapat mengurangi jumlah ini secara signifikan)	65534 berkas (Penggunaan nama berkas panjang dapat mengurangi jumlah ini secara signifikan)
Saran penggunaan	Media penyimpanan kurang dari 16 MB	Media penyimpanan dari 16 MB hingga 511 MB	Media penyimpanan dari 512 MB hingga 32768 MB. Gunakan NTFS atau sistem berkas lainnya untuk media penyimpanan yang lain.

Tabel Alokasi Berkas

Tabel alokasi berkas atau File Allocation Table merupakan sebuah tabel yang dipelihara di dalam hard disk atau media penyimpanan lainnya oleh sistem operasi yang bertindak sebagai "daftar isi media penyimpanan", yang menunjukan di mana direktori dan berkas disimpan di dalam disk.

Ketika sebuah media penyimpanan diformat dengan menggunakan FAT, sistem berkas ini akan membuat sebuah tabel alokasi berkas yang disimpan pada lokasi yang dekat dengan permulaan media penyimpanan tersebut. Media penyimpanan yang dimaksud adalah media penyimpanan seperti sebuah hard disk, sebuah partisi dalam sebuah hard disk, atau media penyimpanan portabel. Selain membuat satu tabel alokasi berkas, sistem berkas tersebut juga membuat salinan dari sistem berkas tersebut, dan berada pada media penyimpanan yang sama. Jika salah satu salinan mengalami kerusakan, maka sistem berkas akan menggunakan salinan yang lain, dan mengganti tabel yang rusak tersebut dengan salinan yang masih baik (cara kerja ini disebut dengan FAT Mirroring, yang bekerja seperti layaknya RAID 1). Lokasi tabel alokasi berkas ditentukan di dalam sebuah area yang disebut dengan BIOS Parameter Block (BPB) dalam boot sector sebuah media penyimpanan yang menggunakan sistem berkas FAT.

FAT16 akan membuat dua buah tabel alokasi berkas, yang diberi nama FAT1 dan FAT2. Tabel alokasi berkas akan diletakkan pada area tertentu, yakni pada lokasi yang berdekatan dengan boot sector. Tabel alokasi berkas akan berisi informasi-informasi berikut:

Unused, yang menandakan bahwa unit alokasi tersebut tidak terpakai
In use, yang menandakan bahwa unit alokasi tersebut tidak dapat digunakan karena sedang digunakan oleh sebuah berkas tertentu.
Bad, yang menandakan bahwa unit alokasi tersebut tidak dapat digunakan karena mengalami kerusakan.
Last cluster, yang menandakan bahwa unit alokasi tersebut merupakan unit alokasi terakhir yang dimiliki oleh sebuah berkas.

Dalam strukturnya, FAT16 membedakan antara direktori akar (root directory) dan direktori lainnya, karena memang desain FAT16 menentukan lokasi direktori akar pada lokasi yang spesifik, dan memiliki batasan jumlah entri yang dapat disimpan (hanya dapat menampung 512 entri).

Direktori akar pada sistem berkas FAT16 terdiri dari sebuah ukuran yang tetap dan diketahui, karena berkas-berkas sistem operasi biasanya langsung diletakkan segera setelah direktori akar tersebut. Lokasi yang diketahui untuk berkas-berkas sistem operasi ini mengizinkan sistem operasi DOS, OS/2, atau Windows NT untuk langsung memulai proses booting sistem operasi. Tetapi, keputusan desain ini juga membatasi jumlah file yang dapat ditampung di dalam sebuah direktori akar dari sebuah volume FAT16.

Entri-entri di dalam direktori akar dan juga sub-direktori tidak diurutkan sehingga proses pencarian terhadap berkas-berkas tertentu dapat memakan waktu yang lama, apalagi jika volume tersebut mengandung banyak berkas dalam sebuah direktori.

Tabel alokasi berkas dan juga direktori akar selalu diletakkan pada awal sebuah volume, atau biasanya terletak pada lokasi track terluar dari sebuah disk. Entri-entri tersebut merupakan entri-entri yang sering sekali dibaca dari sebuah disk, utamanya pada sistem operasi yang mendukung multitasking, yang membutuhkan banyak pergerakan head hard disk yang lamban.

Bagaimana sebuah berkas disimpan dalam volume FAT16

Sistem berkas FAT-16 menggunakan unit alokasi (atau cluster) sebagai unit terkecil bagaimana ia dapat menyimpan berkas. FAT-16 mendukung ukuran cluster dari 1 hingga 128 sektor. Selanjutnya, ada juga entri direktori yang menyediakan ruangan yang cukup untuk menampung berkas dengan nama berkas berformat 8.3 (delapan nama berkas plus tiga nama ekstensi). Entri direktori pada sistem berkas FAT-16 memiliki entri sebesar 32 byte untuk setiap berkas dan subdirektori yang dikandung oleh direktori tersebut. Entri direktori tersebut mengandung field-field berikut.

Field	Ukuran dalam bit	Ukuran dalam byte
Nama berkas	64	8
Ekstensi berkas	24	3
Atribut berkas	8	1
Ruangan yang dicadangkan untuk berkas	80	10
Stempel waktu berkas	16	2
Stempel tanggal berkas	16	2
Alamat cluster pertama berkas dalam tabel alokasi berkas	16	2
Ukuran berkas terbesar	32	4

Struktur organisasi dalam sistem berkas FAT16 tidaklah terlalu rumit rumit. Berkas-berkas akan diberikan lokasi yang pertama kali ditemukan oleh sistem berkas dalam sebuah partisi. Selanjutnya, sistem berkas akan memberikan nomor terhadap lokasi tersebut, yang disebut dengan cluster number, yang merupakan alamat lokasi cluster di mana berkas dimulai. Setiap cluster berisi penunjuk (pointer) terhadap cluster berikutnya untuk berkas yang sama, atau indikasi bahwa cluster yang bersangkutan merupakan akhir dari rangkaian cluster sebuah berkas yang ditandai dengan bilangan basis 16 (hexadecimal) 0xFFFF (FAT16), atau 0xFFF (FAT12). Sebagai contoh, pada sebuah berkas yang menggunakan 10 buah cluster, berkas tersebut akan memiliki 10 buah entri di dalam tabel alokasi file, dan juga 9 buah tautan terhadap tabel alokasi file tersebut, sedangkan 1 cluster terakhir berisi tanda bahwa ia adalah cluster terakhir, dan berisi bilangan 0xFFFF. Umumnya, struktur sistem berkas seperti ini disebut sebagai struktur linked-list.

exFAT

exFAT (singkatan dari Extended File Allocation Table, atau sering disebut sebagai FAT64) adalah sebuah sistem berkas proprietary yang cocok untuk digunakan oleh media-media penyimpanan berbasis memori flash. Sistem berkas ini pertama kali dibuat oleh Microsoft untuk perangkat-perangkat benam di dalam Windows Embedded CE 6.0 dan Windows Vista Service Pack 1. Diperkenalkan pada bulan November 2006, sistem berkas ini dapat digunakan sebagai alternatif dari sistem berkas NTFS, karena memang NTFS memiliki struktur data yang relatif lebih besar ketimbang exFAT.

Keunggulan exFAT

Beberapa keunggulan yang ditawarkan oleh exFAT adalah sebagai berikut:

Skalabilitas untuk HDD (hard disk drive) berukuran besar.
Ukuran berkas teoretis maksimal 264 (16 EiB). Sebagai perbandingan, FAT-32 hanya mendukung ukuran berkas maksimal hingga 232 (4 GB).
Ukuran Cluster yang didukung hingga 2255 Sector, dengan batasan implementasi hingga 32 MB (Megabyte).
Performa untuk alokasi ruangan kosong dan penghapusan ditingkatkan karena file system ini memperkenalkan implementasi baru, yaitu Free Space Bitmap
Mendukung lebih dari 216 (65536) berkas di dalam sebuah direktori tunggal.
Mendukung fitur access control list (ACL), seperti halnya NTFS. Sayangnya, fitur ini belum didukung sepenuhnya di dalam Windows Vista Service Pack 1.
Mendukung Transaction-Safe FAT File System (sebuah fungsi opsional untuk Windows CE yang diaktifkan).
Memiliki ruangan tersendiri yang bisa digunakan oleh OEM untuk melakukan kustomisasi terhadap sistem berkas untuk karakteristik perangkat tertentu.
Timestamp dapat ditampilkan dalam UTC, tidak hanya dalam local time saja.

Kelemahan exFAT

Beberapa kelemahan yang dimiliki oleh exFAT, jika dibandingkan dengan file system FAT sebelumnya (FAT12, FAT16, atau FAT32) adalah:

Perangkat yang menggunakan file system exFAT tidak bisa menggunakan kemampuan ReadyBoost milik Windows Vista (namun pada Windows 7, Microsoft sudah membuat file system exFAT yang baru dengan dukungan ReadyBoost).
Status lisensi yang belum jelas. Akan tetapi, Microsoft telah mempatenkan beberapa bagian dari file system FAT.
Tidak bisa diakses oleh sistem-sistem operasi Windows terdahulu, sebelum Windows Vista Service Pack 1 atau Windows CE 6.0.
Belum tersedia implementasi dalam proyek open source.

Pranala luar

(Inggris) FAT File System
(Inggris) FAT32 File System Specification