在現代計算機中，檔案系統（file system）是命名檔案及放置檔案的邏輯儲存和恢復的系統，是作業系統用於明確儲存裝置或分割槽上的檔案的方法和資料結構，也就是在儲存裝置上組織檔案的方法，管理和儲存檔案的軟體機構。我們日常見到的Windows、macOS、Linux甚至UNIX等作業系統，都有檔案系統。不同的作業系統間，可以使用的檔案系統格式也不一樣。在日常生活裡，可能會遇到在Windows裡插入隨身碟或行動硬碟可以隨意讀取和寫入，但到了Mac上卻發現不能把資料放進去。
檔案系統格式有很多，其結構、邏輯、存取速度、體積大小、安全性和穩定性等都不一樣，同時面向的儲存介質也有不同。這個問題如果細究起來會非常複雜，涉及到很多計算機軟體方面的專業知識。接下來會介紹幾種不同系統下的常見檔案系統格式，包括了普通使用者最常用的Windows系統，還有部分使用者會使用的macOS系統，以及個別使用者會接觸到的Linux系統，讓大家有個大致的瞭解。
Windows
FAT
FAT全稱是File Allocation Table，即檔案配置表，是在1977年為了管理磁碟而發明的。比爾蓋茨是其中一位發明人，微軟擁有部分專利。經過多次適配逐漸使用在硬碟上，也被後來的MS-DOS以及Windows 9x作業系統所使用，是當時的檔案系統格式，使用了相當長的一段時間。
不過FAT有一個比較明顯的缺點，當檔案刪除後寫入新資料，不會將檔案整理成完整片段再寫入，使用者長期使用後會使檔案資料變得分散，最終會減慢讀寫速度。在過去Windows 9x作業系統時期，不少使用者每隔一段時間就會使用系統裡的工具進行碎片整理，以保證FAT檔案系統的效率。後來隨著硬碟容量的增大，硬碟進行碎片整理的時間會越來越長，FAT磁碟效率低的缺點更加明顯，已經變得有點不適應發展需要了。
FAT使用廣泛，幾乎被所有作業系統支援。雖然早已不是Windows作業系統的主流檔案系統格式了，但仍廣泛存在於軟盤、隨身碟和嵌入式裝置上，適用於不同作業系統之間交換資料。在日常使用中，使用者最容易接觸到的是FAT32，常見於隨身碟，不過會有單個檔案體積4GB的限制，隨著資料量的增大，往後使用率會慢慢降低。
NTFS
NTFS全稱是New Technology File System，最早出現於1993年，使用Windows NT核心的作業系統開始提供支援。從Windows 2000開始，包括後來的Windows XP直到現在我們使用的Windows 10，預設檔案系統都是NTFS。
從Windows 9x時代過來的使用者都會記得，當年Windows系統崩潰是常有的事情，對於喜歡折騰的使用者來說，重灌系統是家常便飯了。到了Windows XP時期，除了介面的巨大變化，在使用上最讓人印象深刻的莫過於穩定性，重灌系統的機率大幅度減少。NTFS檔案系統具有錯誤預警功能、磁碟自我修復功能和日誌功能三個功能，相比原來的FAT檔案系統，NTFS檔案系統在安全性、易用性和穩定性上都有了質的飛躍。
NTFS系統是一個日誌檔案系統，是為網路和磁碟配額、檔案加密等管理安全特性設計的磁碟格式，提供長檔名、資料保護和恢復，能透過目錄和檔案許可實現安全性，並支援跨越分割槽。在NTFS系統中，除了寫入資訊，還會對操作進行記錄，當NTFS檔案系統在發生錯誤的時候，利用日誌功能可以修復資料，使得系統恢復變得更加容易。
在日常使用中，個別使用Mac的使用者可能會遇到不能正常使用NTFS檔案系統格式隨身碟的情況。這是因為在macOS系統裡，預設對NTFS檔案系統格式的隨身碟只能讀取，不能寫入、刪除或修改，需要額外的工具才可以。
exFAT
exFAT全稱是Extended File Allocation Table File System，意思是擴充套件FAT，即擴充套件檔案分配表。這是微軟專門為快閃記憶體裝置設計的檔案系統，在Windows Embeded 5。0開始提供支援，一方面可以解決NTFS不太適用於快閃記憶體的問題（不斷讀寫可能會影響使用壽命），另一方面是為了解決FAT32單個檔案體積4GB限制等問題。
如果使用者使用Windows 8及更高版本的作業系統，可原生支援exFAT啟動，同時支援以特殊方式安裝在exFAT分割槽中。由於exFAT檔案系統在Windows，Linux以及macOS上都能進行讀寫操作，而且支援大檔案，這些特性讓exFAT使用在隨身碟上就非常適合了。雖然exFAT相容性比起FAT32會差一些，但長遠來說使用率會越來越高。
macOS
HFS/HFS+
HFS全稱是Hierarchical File System，即分層檔案系統，也稱Mac OS 標準格式。這是由蘋果開發可用於軟盤、磁碟和光碟的檔案系統格式，首次出現在1985年。HFS用於取代更為老舊的MFS（Macintosh File System），即Macintosh 檔案系統。很長時間內，HFS都是Mac專有的主要檔案系統，也是蘋果Open Firmware所支援的最基本的檔案系統。
HFS+稱為Mac OS 擴充套件格式，是蘋果在1998年釋出（首見於Mac OS 8。1）的Mac專有大容量硬碟檔案系統，以改善HFS對磁碟空間的地址定位效率低下的問題，並加以改進。HFS+使用了相當長的時間，差不多有20年的時間，一直到macOS 10。12。不過HFS+是一個飽受爭議的檔案系統格式，Linux之父Linus Benedict Torvalds曾稱HFS+是有史以來最爛的檔案系統，原話是：
“Quite frankly， HFS+ is probably the worst filesystem ever。 Christ what shit it is。”
當然，Linus的吐槽能力在業內是很出名的，值得一提的經典事件不止一兩次。
APFS
APFS全稱Apple File System，即Apple 檔案系統。隨著2017年蘋果推出macOS10。13，APFS取代了 HFS+，成為Mac電腦所使用的預設檔案系統。新的檔案系統具有強加密、空間共享、磁碟快照、快速目錄大小統計等特性，以及改進的檔案系統基礎，優化了SSD效能。
隨著計算機技術的發展，CPU多核心、記憶體和硬碟的容量不斷增大、儲存介質從HDD逐漸轉向SSD等，硬體的改變需要軟體的配合，而HFS+已不能適應新時代硬體的發展節奏了。APFS不但適用於快閃記憶體/SSD儲存，還可以與HDD和外接直連儲存裝置的低版本系統配合使用。值得一提的是，APFS的開發和設計是從2014年開始的，而且是從零開始構建，前後僅用了三年的時間，可以說非常高效。
Linux
Ext2/Ext3
Ext2全稱Second Extended Filesystem，是Linux核心所使用的檔案系統，首次出現於1993年，是許多早期Linux發行版預設的檔案系統。Ext2可以說的Linux系統中使用最多的一種檔案系統，其存取檔案的效能極好，CPU佔用率極低，既可以用在磁碟這樣的標準儲存裝置，也能用在磁碟等移動儲存裝置上。
Ext3全稱Third Extended Filesystem，這也是不少Linux發行版預設的檔案系統，首次出現於1999年。Ext3屬於一種日誌檔案系統，是對Ext2的擴充套件，併兼容Ext2，兩者共享相同的工具集，而且兩種檔案系統之間進行轉換非常容易。簡單來說，Ext3就是Ext2基礎上加入日誌功能，實現了三個級別的日誌記錄方式，包括日記（journal））、順序（ordered）和回寫（writeback）。
在Ext3檔案系統裡，會將整個磁碟的寫入動作完整記錄在磁碟的某個區域上，詳細記錄每個細節，以便有需要的時候可以回溯追蹤。即使在某個過程被中斷，系統可以根據記錄重整，動作會非常迅速。
Ext4
Ext4全稱Fourth Extended Filesystem，是在Ext3基礎上新的高階功能，首次釋出於2006年。由於改動導致Ext3變得不穩定，最終從Ext3中剝離並單獨發展。經過了一段時間的不斷改進，Ext4才變得穩定，成為現今大部分Linux發行版預設的檔案系統。
在功能上，Ext4和Ext3非常相似，但支援大檔案系統，提高了對碎片的抵抗力，有更高的效能以及更好的時間戳。由於在Ext4開發過程中仍依賴於不少舊技術，存在一定的侷限性，但在Linux下一代檔案系統誕生前還會不斷改進，以適應現階段硬體的發展需要。未來一段時間內，Ext4還會繼續開發新的功能，包括元資料校驗和、一流的配額支援和大分配塊。
