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exFAT（Extensible File Allocation Table）は、2006年にマイクロソフトが導入したファイルシステムで、 USBフラッシュドライブやSDカードなどのフラッシュメモリに最適化されています。^[6] exFATは、マイクロソフトが仕様を公開した2019年8月28日までは独自のものでした。 ^[7]マイクロソフトは、その設計のいくつかの要素について特許を所有しています。 ^[2]

exFAT は、 NTFSが実現可能なソリューションではない場合 (データ構造のオーバーヘッドのため) で、標準のFAT32ファイル システムよりも大きなファイル サイズの制限(つまり 4  GB ) が必要な場合に使用できます。

exFAT は、32 GBを超える SDXCおよびSDUCカードのデフォルトのファイル システムとしてSD アソシエーションによって採用されています。

Windows 8 以降のバージョンでは、exFAT ブートがネイティブでサポートされており、exFAT ボリュームで実行するための特別な方法でのシステムのインストールがサポートされています。

exFAT は、組み込み Windows オペレーティング システムであるWindows CE 6.0の一部として 2006 年後半に導入されました。2008 年 2 月 4 日にリリースされたWindows Vista Service Pack 1およびWindows Server 2008により、通常の Windows にサポートが追加されました。その後、 Windows XPおよびWindows Server 2003用の更新プログラムがリリースされました。

ライセンスにサインオンするベンダーのほとんどは、組み込みシステムのメーカーまたは exFAT でフォーマットされたメディアを製造するデバイス メーカーです。exFATを含むファイル アロケーション テーブル(FAT) ファミリ全体が組み込みシステムに使用されているのは、軽量で、メモリと電力要件が低いソリューションに適しており、ファームウェアに簡単に実装できるためです。

ファイルサイズの参照は4バイトではなく8バイトで保存されるため、ファイルサイズの制限は、標準のFAT32ファイルシステムの4GB（232−1バイト）から16エクサバイト（EB）（264−1バイト、約1019バイト、最大ボリュームサイズの128PB（[注2]または257−1バイト）によって制限されます^）に増加し^ました。[ 1 ]したがって、一般的なユーザーにとっては、^4GBを^超えるファイルについて、^{Windows 、}Linux、およびmacOSプラットフォーム間でシームレスな相互運用が可能になります。

exFAT ファイル システムのその他の仕様、機能、要件は次のとおりです。

• 大容量ディスクへの拡張性: 最大約128PB  ( 2 57 − ¹バイト) ^{[8] [注1]、}推奨最大値512TB  ( 2 ⁴⁹ − 1 バイト)。これは標準FAT32パーティションの32ビット制限(セクターサイズ512バイトの場合は2TB)から引き上げられたものです。^[9]
• ディレクトリあたり最大 2,796,202 個のファイルをサポートします。^{[2] [nb 3] Microsoft は、FAT32 実装のサブディレクトリあたり 65,534 (2 16} − 2)個のファイルという制限を文書化して いますが、他のオペレーティングシステムでは FAT32 ディレクトリ内のファイル数に特別な制限はありません。他のオペレーティングシステムの FAT32 実装では、使用可能なクラスターの数まで無制限のファイル数が許可されます (つまり、長いファイル名のないボリュームでは最大 268,304,373 個のファイル)。^{[nb 4]}
• ボリューム C 上のファイルの最大数^{[明確化が必要]}、 4,294,967,285 （2 ³² − 11、標準 FAT32 の約2 ²⁸ − 11 ^{[注 4]}から増加）。
• 空き領域ビットマップの導入により、空き領域の割り当てと削除のパフォーマンスが向上しました。
• 作成時間と変更時間のタイムスタンプの粒度は10 ミリ秒です（FATの2秒より短くなりましたが、NTFSの100ナノ秒ほど細かくはありません）。^[2]
• 最終アクセス時間のタイムスタンプの粒度が 2 倍の秒数になりました (FAT では日付のみでした)。
• タイムスタンプにはUTCからのオフセットでタイムゾーンマーカーが付属しています（ Vista SP2以降）。^[10]
• アクセス制御リストのオプションサポート（現在Windowsデスクトップ/サーバーバージョンではサポートされていません）。^[11]
• トランザクション ファイル システム標準であるTexFATのオプション サポート(オプションでWinCEでアクティブ化される機能、Windows デスクトップ/サーバー バージョンではサポートされません)。
• FAT テーブルの境界整列オフセット。
• データ領域の境界揃えオフセット。
• 特定のデバイス特性に合わせてファイルシステムをカスタマイズするためのOEM定義可能なパラメータを用意する。^{[12] [13]}
• 有効データ長 (VDL): 2 つの異なる長さフィールド (1 つは「割り当てられた領域」用、もう 1 つは「有効なデータ」用) を使用することで、exFAT は、以前にディスク上にあったデータを漏らすことなく、ファイルを事前割り当てできます。
• クラスターサイズは最大32MB。^[14]
• チェックサムによるメタデータの整合性。^{[説明が必要]}
• テンプレートベースのメタデータ構造。^{[説明が必要]}
• サブディレクトリに表示される物理エントリ.と..ディレクトリ エントリを削除します。
• exFAT は、ディレクトリ構造に短い8.3 ファイル名参照を保存せず、ネイティブに拡張ファイル名を使用しますが、従来の FAT バージョンは、 VFAT拡張子を通じて拡張ファイル名を実装します。

Windows XPでは更新プログラムKB955704がインストールされている必要があり、Windows VistaではSP1がインストールされている必要があります。^{[14] [15] [16] Windows Vistaでは、} ReadyBoostにexFATドライブを使用できません。Windows 7ではこの制限がなくなり、4GBを超えるReadyBoostキャッシュが有効になりました。^[17] Windows 10では、デフォルトのユーザーインターフェイスを使用して、32GBを超えるサイズのリムーバブルでないボリュームでのみexFATおよびNTFSをフォーマットでき、より小さなボリュームにはFAT32形式が推奨されます。コマンドラインユーティリティは、ボリュームが32GBを超える場合、FAT32を使用したクイックフォーマットを受け入れません。

標準の exFAT 実装はジャーナリングされず、単一のファイル アロケーション テーブルと空き領域マップのみを使用します。FAT ファイル システムでは、代わりに交互テーブルを使用します。これにより、書き込み中にメディアが取り出された場合でも (リムーバブル メディアでは実際に頻繁に発生します)、ファイル システムを回復できます。オプションのTexFATコンポーネントは、追加のバックアップ テーブルとマップのサポートを追加しますが、サポートされない場合があります。

exFAT 形式では、4 GB を超える個々のファイルが許可されるため、1 時間以内に 4 GB の制限を超える可能性のある HD ビデオの長時間連続録画が可能になります。FAT32 を使用する現在のデジタル カメラでは、ビデオ ファイルを約 2 GB または 4 GB の複数のセグメントに分割します。

EFSはWindows 10 v1607およびWindows Server 2016以降でサポートされています。^[18]

UHS-Iで動作する SDXC カードの最低保証書き込み速度は 10 MB/秒ですが、exFAT は、クラスター割り当てにおけるファイル システムのオーバーヘッドを削減することで、このスループットを実現する上で重要な役割を果たします。これは、各クラスターの予約状態 (予約済み/空き) が 1 ビットのみで追跡される個別のクラスター ビットマップを導入することで実現され、元々この目的に使用されていたはるかに大きな FAT への書き込みが削減されます。

さらに、ディレクトリ レコードの 1 ビットは、ファイルが連続している (断片化されていない) ことを示し、exFAT ドライバーに FAT を無視するように指示します。この最適化は、ファイルの連続部分ではなく、ファイル全体にのみ適用される点を除いて、他のファイル システムとある程度類似しています。

exFATは、Windows XPおよびWindows Server 2003（更新プログラムKB955704適用）、^[1] Windows Vista Service Pack 1以降、^[19] Windows Server 2008以降（Server Coreを除く）、^[20] macOS 10.6.5以降、Linux（FUSE経由またはネイティブカーネル5.4以降）、iPadOSおよびiOS 13.1以降でサポートされています。^{[21] [22] [23]}

企業は、カメラ、ビデオカメラ、デジタルフォトフレームなどの特定の消費者向けデバイスにexFATを定額料金で統合することができます。携帯電話、PC、ネットワークには異なるボリューム価格モデルがあります。^[6]

exFATは、現代の薄型テレビ、^[24]メディアセンター、ポータブルメディアプレーヤーなど、多くのメディアデバイスでサポートされています。^[25]

exFAT はSDXCカードの公式ファイルシステムです。このため、 Nintendo 3DSなど exFAT をサポートしていないデバイスは、カードを FAT32 または該当デバイスに関連付けられた独自のファイルシステムでフォーマットして、SDXC カードを大容量ストレージデバイスとしてサポートしているにもかかわらず、法的に SDXC 対応として宣伝することはできません。

USB ペンドライブ、コンパクト フラッシュ (CF)、ソリッド ステート ドライブ (SSD) などの他のフラッシュ メディアのベンダーの中には、特定のデバイスとの互換性を確保するために、一部の大容量メディアを exFAT ファイル システムで事前にフォーマットして出荷しているところもあります。たとえば、Sandisk は 256 GB CF カードを exFAT として出荷しています。

マイクロソフトは、ブラックベリー^{[26] [27]} パナソニック、三洋電機、ソニー、キヤノン、アスペンアビオニクス[ ^28] オーディオボックス、コンチネンタル、ハーマン、LGオートモーティブ^[29] BMW ^[30]とライセンス契約を締結している。

Mac OS X Snow Leopard 10.6.5以降では、exFATファイルシステムの作成、読み取り、書き込み、検証、修復が可能です。^{[21] [22]}

Linuxは2009年からFUSE経由でexFATをサポートしています。^[4] 2013年にサムスン電子はGPLの下でexFAT用のLinuxドライバーを公開しました。^[31] 2019年8月28日、マイクロソフトはexFAT仕様を公開し^[7]、特許をOpen Invention Networkのメンバーにリリースしました。^[32] Linuxカーネルは2019年11月の5.4リリースでネイティブexFATサポートを導入しました。 ^[33]

ChromeOSはexFATパーティションの読み取りと書き込みが可能です。^[34]

exFATは、特定のケースを高速化するためにファイル名ハッシュベースの検索フェーズを採用しており、これは米国特許「Quick File Name Lookup Using Name Hash」で説明されています。^[2]この文書の付録Aには、ファイルシステムを理解するのに役立つ詳細が記載されています。

NTFS と同様に、exFAT はディスク上の任意の領域を「割り当て済み」としてマークするだけで、ファイルのディスク領域を事前に割り当てることができます。exFAT は、各ファイルに対して、ディレクトリ内の 2 つの個別の 64 ビット フィールド (ファイルの実際のサイズを示す有効データ長 (VDL) と物理データ長) を使用します。

新規ファイル用のクラスターストレージの割り当てを改善するために、マイクロソフトは連続したクラスターを事前に割り当て、FATテーブルの更新をバイパスする方法を組み込み、2013年12月10日に特許を取得しました。^[35] exFATの機能の1つ（組み込みシステム内のexFAT実装で使用）は、ファイルシステムのメタデータを更新するための複数のステップに対してアトミックトランザクションを提供します。Transaction Safe FAT（TexFAT）と呼ばれる機能は、2009年11月3日に特許を取得しました。^[36]

exFAT および他の FAT ファミリーのファイル システムでは、ファイル検索にB ツリーを使用する NTFS とは異なり、ファイル名にインデックスを使用しません。ファイルにアクセスすると、一致するものが見つかるまでディレクトリを順番に検索する必要があります。長さが 16 文字未満のファイル名の場合、1 つのファイル名レコードが必要ですが、ファイル全体は 3 つの 32 バイトのディレクトリ レコードで表されます。これはディレクトリ ファイル セットと呼ばれ、256 MB のサブディレクトリには最大 2,796,202 のファイル セットを保持できます (ファイル名が長い場合はこの数は減りますが、これは最小の 3 レコードのファイル セットに基づく最大値です)。ディレクトリ (ルートを含む) の順番検索を改善するために、ファイル名のハッシュ値が各ファイルに対して生成され、ディレクトリ レコードに格納されます。ファイルを検索する場合、ファイル名は最初に大文字テーブルを使用して大文字に変換され (ファイル名は大文字と小文字を区別しません)、次に独自の特許取得済みアルゴリズムを使用して 16 ビット (2 バイト) のハッシュ値にハッシュされます。ディレクトリ内の各レコードは、ハッシュ値を比較して検索されます。一致が見つかると、ファイル名が比較され、ハッシュの衝突が発生した場合に適切なファイルが見つかったことが確認されます。これにより、各ファイルで比較する必要があるのは 2 バイトだけなので、パフォーマンスが向上します。ほとんどのファイル名は 2 文字 (バイト) を超えるサイズであり、目的のファイルが見つかるまで、ほぼすべての比較は一度に 2 バイトのみで実行されるため、CPU 負荷が大幅に軽減されます。

exFAT はチェックサムの使用を通じてメタデータの整合性を導入します。現在使用されているチェックサムは 3 つあります。

1. ボリュームブート レコード(VBR) は、ブート レコード、BIOS パラメータ ブロック(BPB)、OEM パラメータ、およびチェックサム セクターを含む 12 セクターの領域です。(VBR タイプの領域には、メイン VBR とバックアップ VBR の 2 つがあります。) チェックサム セクターは、ブート セクターの 3 バイト (フラグと使用率) を除く、前の 11 セクターのチェックサムです。これにより、VBR が変更されたかどうかが判断され、VBR の整合性が確保されます。最も一般的な原因はブート セクター ウイルスですが、これにより、VBR のその他の破損も検出されます。
2. 2 番目のチェックサムは、大文字テーブルに使用されます。これは静的テーブルであり、変更しないでください。このテーブルは、ファイルを検索するときにファイル名を大文字に変換するために使用されるため、テーブルが破損すると、ファイルが見つからない可能性があります。
3. 3 番目のチェックサムは、ディレクトリ ファイル セットにあります。複数のディレクトリ レコードを使用して 1 つのファイルを定義します。これはファイル セットと呼ばれます。このファイル セットには、ファイル名、タイム スタンプ、属性、データの最初のクラスター位置のアドレス、ファイルの長さ、ファイル名などのメタデータがあります。チェックサムはファイル セット全体に対して取得され、ディレクトリ ファイル セットが誤ってまたは悪意を持って変更された場合は不一致が発生します。

ファイル システムがマウントされ、整合性チェックが実行されると、これらのハッシュが検証されます。マウントには、ドライバーによる exFAT ファイル システムのバージョンの比較も含まれます。これにより、ドライバーがマウントしようとしているファイル システムと互換性があるかどうか、また必要なディレクトリ レコードが欠落していないかどうかが確認されます (たとえば、大文字小文字テーブルと割り当てビットマップのディレクトリ レコードは必須であり、欠落しているとファイル システムは実行できません)。これらのチェックのいずれかが失敗した場合、ファイル システムはマウントされませんが、場合によっては読み取り専用でマウントされることがあります。

ファイルシステムは、汎用レイアウトと汎用パターンを使用したテンプレートベースのメタデータ定義を通じて拡張性を提供します。^{[37] [38]}

Microsoft によれば、exFAT にはフラッシュに適した機能がいくつか含まれています。

• ファイルシステム構造の境界調整。FAT とクラスター ヒープのオフセットはフォーマット時に調整可能なので、これらの領域への書き込みは可能な限り少ないフラッシュ ブロックで行われます。
• 「OEMパラメータ」フィールドは、基盤となるストレージのブロックサイズなどの機能を記録するのに使用できます。フラッシュストレージの1つのタイプが事前に定義されています。^[39]
• ジャーナルがないため、書き込まれるデータが少なくなります。(ただし、FAT32 にもジャーナルはありません。)

最初の機能には、フォーマット ソフトウェアからのサポートが必要です。準拠した実装は、既存のオフセットに従います。OEM パラメータは無視できます。実装では、摩耗を減らすためにTRIM を使用することもできます。

exFATは、2019年にMicrosoftが仕様を公開し、Open Invention Network（OIN）のメンバーに特許の使用を許可するまで、独自のファイルシステムでした。^[43]このドキュメントの欠如と、MicrosoftがVFATの長いファイル名の特許（期限切れ前）をめぐってさまざまな企業を訴えたときのように特許侵害訴訟の脅威が、 exFAT用の無料およびオープンソースのドライバーの開発を妨げ、LinuxディストリビューションがユーザーにexFATドライバーの入手方法さえ説明できない状況につながりました。したがって、exFATの公式サポートは、事実上、Microsoft自身の製品とMicrosoftのライセンシーの製品に限定されていました。これにより、ベンダーにとってはMicrosoftに料金を支払ったり訴訟のリスクを負ったりするよりも、FAT32に依存する方が安全で簡単だったため、exFATがユニバーサルな交換フォーマットとして採用されることが妨げられました。

相互運用性には、特定の結果が特定の定義済みの方法 (アルゴリズム) で達成されることが必要である。exFAT の場合、これはすべての実装が Microsoft の実装とまったく同じ方法で特定の手順を実行することを要求する可能性がある。Microsoft の実装で使用される手順の一部は特許取得済みであり、これらの特許は Microsoft が所有している。^[44]これらのアルゴリズムを使用するライセンスは Microsoft から購入でき、^{[45] [44]} Apple、Google、Samsungなどの一部の企業 が購入している。^[46]ただし、オープンソース エコシステムでは、ベンダーが特許ライセンスの支払いを嫌がることに対して、ユーザーは非公式なソースから実装を調達することで対応するのが一般的である。たとえば、 MP3 の特許がまだ有効だったときにLAMEで起こったのがこれである。(あるいは、ユーザーがその機能が自分にとって重要ではないと判断する場合もある。)

オープンソースかどうかに関わらず、マイクロソフトは「exFATを実装し、製品やデバイスで使用するにはライセンスが必要」と述べている。^[44] exFATドライバを無許可で配布すると、ドライバがマイクロソフトの特許を侵害していることが判明した場合、配布者は金銭的損害賠償の責任を負うことになる。^{[47] [48]}特許は執行可能ではないかもしれないが、これは法的手続きを通じてのみ決定することができ、費用と時間がかかる。マイクロソフトの特許を侵害することなく意図した結果を達成できる可能性もある。^[49] 2018年10月、マイクロソフトはLinuxシステム用の特許6万件をOINメンバーに公開したが、当初はexFAT特許は含まれていなかった。しかし、マイクロソフト社内ではLinuxデバイスでexFATを許可すべきかどうかについて議論があり^{[50] [51]}、最終的にマイクロソフトはオープン利用のための公式仕様を公開し^[7]、2019年8月にexFATの特許をOINに公開しました。^[32]

FUSEベースの実装であるfuse-exfatまたはexfat-fuse ^{[4] は、}FreeBSD、複数のLinuxディストリビューション、およびMac OS Xの古いバージョンで読み取り/書き込みサポート付きで利用可能である。TRIMをサポートしている。^{[52] [53] [54] [55] [56]} fuse-exfatをベースにしたexFATFileSystemと呼ばれる実装は、AmigaOS 4.1で利用可能である。^[57]

Samsung ElectronicsによるLinuxカーネル実装が利用可能である。^{[58]これは当初}GitHubで意図せずにリリースされ、^[59]その後Samsungによって2013年にGPLv 2に準拠して正式にリリースされた。 ^{[60] [61]}（このリリースではexFATがロイヤリティフリーになるわけではない。SamsungからのライセンスではMicrosoftの特許権が削除されないためである。）^{[62] [63]}このドライバのバージョンは、Linuxカーネルのバージョン5.4に初めて組み込まれた。^{[64] [65] [66]}いくつかのバグ修正と信頼性の向上を加えた、このドライバのはるかに新しいバージョンは、カーネル5.7に組み込まれた。^{[67] [40]}この新しいバージョンは、Linuxカーネルに統合される前に、すでにAndroidスマートフォンで採用されており、その後もLinuxとAndroidの両方で使用され続けた。^{[68] [69]}

Microsoft exFAT実装からライセンス供与され派生した独自の読み取り/書き込みソリューションは、 Android、^{[70] Linux、および}Paragon Software GroupとTuxeraのその他のオペレーティングシステムで利用できます。

XCFiles（Datalight社製）は、32ビットシステムへの移植を目的とした、独自のフル機能実装です。^[71] Rtfs（EBS Embedded Software社製）は、組み込みデバイス向けのフル機能実装です。^[72]

DOS には、実験的で非公式なソリューションが 2 つあります。ロード可能な USBEXFAT ドライバーは、DOS 用の Panasonic の USB スタックを必要とし、USB ストレージ デバイスでのみ動作します。オープンソースの EXFAT 実行ファイルは exFAT ファイル システム リーダーであり、動作するにはHX DOSエクステンダーが必要です。^[73] exFAT ボリュームの使用や起動を可能にするネイティブ exFAT リアル モード DOS ドライバーはありません。

ExFATファイルシステムのラベルの名前変更はMicrosoft Windows Explorerによってネイティブにサポートされていますが、Linuxexfatlabelはとtune.exfatツール（どちらもexfatprogsの一部）に依存しています。 ^[74]

• FATファイルシステムの設計
• ファイルシステムのリスト
• ファイルシステムの比較
• メモリースティックXC
• ユニバーサルディスクフォーマット

• exFAT仕様
• exFAT、FAT32、NTFS、UDF のファイルシステム機能の比較
• Windows Embedded CE における exFAT の概要
• Windows Mobile 6.5 のトランザクションセーフ FAT ファイル システム (TexFAT) の概要
• パーソナル ストレージ: Windows の世界におけるポケットサイズのストレージ デバイスの機会と課題 ( WinHEC 2006 でのPowerPointプレゼンテーション)
• exFAT ファイルシステムのライセンス
• Microsoft exFAT ファイル システムのリバース エンジニアリング、SANS Institute。
• 米国特許出願 2009164440 、「名前ハッシュを使用したクイックファイル名検索」、Microsoft Corp、exFAT 仕様リビジョン 1.00 が含まれています。
• 米国特許出願 2009164539 、「拡張ファイル システムにおける連続ファイル割り当て」、Microsoft Corp.
• exFATはすべてのSDXCカードに搭載されています。SDカード協会
• 拡張 FAT ファイル システム: FAT32 ファイル システムとの差別化、Linux カンファレンス、2011 年 10 月。
• FAT32 よりも exFAT が優れている点