Definition DateisystemEin Dateisystem ist ein System, das Daten in Form von Dateien auf einem Computersystem speichert. Dateissysteme werden auf den meisten Betriebssystemen eingesetzt. Fast immer werden in einem Dateisystem mindestens ein Dateiname sowie verschiedene Attribute der Datei festgelegt. Diese Attribute enthalten Information und Metainformationen zur Datei. Dateisysteme werden auf unterschiedlichen Datenträgern eingesetzt. Passend zu den speziellen Eigenschaften der verschiedenen Datenträger wurden auch spezielle Dateisysteme entwickelt.Dateisysteme werden eingesetzt auf:- Magnetband
- Festplatte (HDD)
- optische Datenträger (CD, DVD,..)
- USB Massenspeicher
- Floppydisk
Windows Dateisysteme- FAT
- FAT12
- FAT16
- FAT32
- VFAT
- NTFS
FAT
FAT steht für File Allocation Table, zu deutsch etwa Dateizuordnungstabelle. Das FAT-Dateisystem bildet eine Familie mit ständig verbesserten Versionen. FAT wurde 1980 von Seattle Computer Products für deren Betriebssystem QDOS (Quick and Dirty Operating System) eingeführt. QDOS war der direkte Vorgänger von MSDOS.
FAT12Mit der 1980 erschienenen ersten Version von QDOS wurde FAT als Dateisystem eingeführt. Anfangs wurden keine Unterverzeichnisse verwaltet. Dies änderte sich mit MS-DOS Version 2.0.
Die verwaltbare Kapazität war auf 2 MiB beschränkt. Dies war für Disketten vollauf genug. Diese erste Version von FAT wird heute in Abgrenzung zu FAT16 und FAT32 als FAT12 bezeichnet.
Merkmale:
- 12 bit Clusternummern, mit denen 212 = 4.096 Cluster angesprochen werden können. Maximal also 4.096 Dateien pro Partition.
- Es werden nur Dateinamen im Schema 8.3 (acht Zeichen für den Namen und drei Zeichen für die Dateierweiterung) unterstützt.
- Die Partitionsgröße muss kleiner als 16 MiB sein.
- Die Clustergröße beträgt 512 Byte.
- Die Gesamtkapazität ist auf 4096 (Cluster) * 512 (Byte) = 2 MiB beschränkt.
- Das Haupt- / Root- Verzeichnis ist auf eine bestimmte Anzahl an Blöcken (normalerweise bis zu 256) begrenzt. Daher sind maximal 512 Dateien und Verzeichnisse möglich.
FAT16FAT16 ist ein Dateisystem, das 1983 die alte Version FAT12 ablöste. Durch die zunehmend eingesetzten Festplatten wurde eine Erweiterung des Adressraumes notwendig. Nun waren selbst mit 512-Byte Clustern insgesamt 32 MiB große Platten verwaltbar; genug für XT-Festplatten. Da FAT12 nur noch für Disketten verwendet wird, ist es fast in Vergessenheit geraten. Allgemein wird heute deshalb auch das FAT16 nur als FAT bezeichnet.
Es hat die folgenden Merkmale:
- Es können 2 16 = 65.536 Cluster (Zuordnungseinheiten) adressiert werden.
- 8.3 Zeichenformat
- Die Partitionsgröße ist auf 2 GiB begrenzt.
- Die Cluster sind je nach Partitionsgröße zwischen 512 Byte und maximal 32 KiB groß.
- Dateien dürfen bis 2 GiB groß werden.
- Das Haupt- / Root- Verzeichnis muss sich an einer bestimmten Position auf dem Datenträger befinden.
FAT32FAT32 ist ein von Microsoft entwickeltes Dateisystem, das 1997 die Vorgängerversion FAT16 abgelöst hat.
Es wurde mit Windows 95 OSR2 (Service Release 2), auch als Windows 95B bezeichnet, eingeführt. Die Adressierung arbeitet mit 32 Bit, wovon 4 Bit reserviert sind, sodass 228 = 268.435.456 Cluster (Zuordnungseinheiten) adressiert werden können.
FAT32 kann außerdem mit Windows 98, Windows 2000 und Windows XP sowie -- anders als NTFS -- problemlos auch mit FreeDOS und Linux verwendet werden. Da auch Macintosh-Computer problemlos darauf zugreifen können, bietet es sich als Format zum Austausch von Daten geradezu an.
Da bis zu einer Partitionsgröße von 8 GiB ein Cluster nur 4 KiB groß ist, werden diese "kleinen und alten" Platten verhältnismäßig besser ausgenutzt als mit FAT16, wo ein Cluster bis zu 32 KiB belegt (unter Windows NT oder Windows 2000 FAT16-Clustergröße maximal 64 KiB).
FAT32 hat die folgenden Merkmale:
- Es werden bis zu 228 = 268.435.456 Cluster verwendet.
- Da VFAT unterstützt wird, sind lange Dateinamen (bis 255 Zeichen) möglich.
- Die Partitionsgröße ist auf 2 TiB begrenzt.
- Die Cluster sind je nach Partitionsgröße zwischen 512 Byte und maximal 32 KiB groß.
- Dateien dürfen bis zu 4 GiB groß werden (dies ist vermutlich heute die bedeutendste Einschränkung).
- Es können 228 Dateien abgelegt werden.
- Das Haupt- / Root- Verzeichnis muss sich nicht mehr an einer bestimmten Position auf dem Datenträger befinden.
- Alte DOS-/Windows-Versionen (bis einschließlich Windows 95 A und Windows NT) können nicht darauf zugreifen.
- Unter Windows 2000 und Nachfolgern darf der Benutzer mit dem eingebauten Programm "Formatieren" maximal 32 GiB große FAT32-Dateisysteme neu erstellen (von Microsoft aufgezwungene Beschränkung, siehe Weblinks). Der Zugriff auf größere FAT32-Dateisysteme, die mit alternativen Werkzeugen erstellt wurden, ist aber immer möglich.
VFATVFAT (Virtuelle FAT) ist ein Dateisystem für die Verwaltung von Festplatten unter Windows ab Version 95. Es ist eine Erweiterung des FAT16-Formats. Als Windows 95 veröffentlicht wurde, hatten die Festplatten in einem PC um die 400 MiB Kapazität. FAT16 verwaltet 216 = 65.536 Cluster. Selbst bei einer Clustergröße von 8.192 Byte sind 512 MiB adressierbar. Dies war für damalige Verhältnisse ausreichend (Maximalgrößen siehe FAT16).
Dennoch hatten die Designer von Windows 95 das Ziel, die Nutzung von langen Dateinamen zu ermöglichen. Durch einen Trick im Layout des Dateisystems wurde dies erreicht. Die Datei wird wie bisher als 8.3-Dateiname gespeichert, bei längeren Namen wird jedoch ein Alias in der Form xxxxxx~1.xxx verwendet, wobei die Nummer hochgezählt wird, bis ein eindeutiger Name entsteht. Der lange Name wird dann über mehrere Verzeichniseinträge verteilt. Während bisher ein Eintrag auf eine Datei verwies, kann jetzt eine Datei mehrere Einträge mit je 32 Byte belegen. Das endgültige Format erlaubte bis zu 255 Zeichen lange Dateinamen und setzte konsequent auf Unicode als Zeichensatz mit der Kodierung UCS-2.
In bisher von Microsoft Systemen nicht genutzten Bereichen des Eintrages mit dem 8.3-Dateiname wurden nun auch das Erstellungsdatum und das Datum des letzten Zugriffes gespeichert.
VFAT wird in Windows 95 und höher und in Windows NT 3.5 und höher unterstützt. Zeitweise wird in der Literatur auch VFAT mit FAT32 gleichgesetzt.
NTFSNTFS steht für New Technology File System und ist das Dateisystem von Windows NT, einschließlich seiner Nachfolger Windows 2000 und Windows XP. NTFS erbte viele Konzepte von IBMs Dateisystem HPFS, das in dem zusammen mit Microsoft entwickeltem Betriebssystem OS/2 verwendet wurde. Im Vergleich zu FAT bietet NTFS u.a. einen gezielten Zugriffsschutz auf Dateiebene durch vollständige Unterstützung von Access Control Lists, d.h. es kann der Zugriff auf eine Datei für einen nicht autorisierten Benutzer verboten werden und für einen teilweise autorisierten Benutzer z.B. nur lesbar gemacht werden.
Aktuell ist NTFS v5, wobei die 5 nicht für die Version, sondern die Zugehörigkeit zu Windows NT 5 (auch bekannt unter dem Namen Windows 2000) bzw. zu Windows XP (NT 5.1) signalisiert.
Vorteile- effiziente Speichernutzung bei Partitionen über 200 MB
- Journaling-Dateisystem: automatische Fehlerkorrektur und Datenwiederherstellung nach Abstürzen, sehr fehlertolerantes Design
- lange Dateinamen: Dateinamen können im Gegensatz zu FAT mehr als 12 Zeichen lang sein und aus fast beliebigen Unicode-Zeichen bestehen
- hohe Datensicherheit durch Vergabe von Zugriffsrechten auf Betriebssystem-Ebene
- Mechanismen zur fehlertoleranten Datenspeicherung, z.B. "Festplattenspiegelung"
- Maximale Dateigröße von 16 TB
- Verwendung von Datenträgern mit dynamischer Größe (ohne feste Partitionen)
- schnelle und effiziente Speicherung von kleinen Dateien (ab Windows NT 3.51 werden höchstens 4 KB große Cluster verwendet)
- Speicherung von alternativen Dateiinhalten (mehrere Datenströme)
- transparente Komprimierung von Dateien
- Daten- und Datenträgerverschlüsselung mit EFS (nicht für XP Home Edition)
- Kontingente um den verwendbaren Festplattenplatz für einzelne Nutzer zu beschränken (Disk Quota bei Unix/Linux)
- Analysepunkte (engl. Reparse Point) zur Verknüpfung von Aktionen/Funktionen mit Dateien und Verzeichnissen, z.B. für
- Hardlinks: Dateien können bis 1023× gespiegelt werden
- NTFS Junction Points bzw. Softlinks um andere Verzeichnisse, Partitionen oder Laufwerke in andere Verzeichnisse einzublenden (Mounten, Symlinks bei Unix/Linux). NTFS Junction Points können nur auf lokale Resourcen verweisen, nicht auf Freigaben anderer Rechnern. Das ist nur mit DFS Junction Points möglich
- Remote Storage Server
- Dateien mit vielen Leerinhalten werden – wenn als Sparse File gekennzeichnet – nur die bereits geschriebenen Abschnitte gespeichert
Nachteile- Die genaue Funktionsweise ist ein Betriebsgeheimnis von Microsoft und ist nur gegen Bezahlung einsehbar
- NTFS verlangt ein auf Windows NT basiertes Betriebssystem
- Nur sehr bedingt kompatibel zu DOS, nur bedingt kompatibel zu Linux
- Aufgrund des Sicherheitskonzeptes von NTFS (Sichern/Protokollieren) ist NTFS etwas langsamer als die FAT-Dateisysteme, wie stark sich das ganze auswirkt, ist abhängig von der Rechner-Leistung
NTFS5Windows NT 4.0 kann NTFS5-Partitionen erst ab Service Pack 4 lesen.
ClustergrößenStandard Clustergrößen Laufwerksgröße Clustergröße | 512 MB oder weniger | 512 Bytes | | 513 MB - 1024 MB | 1024 Bytes | | 1025 MB - 2048 MB | 2048 Bytes | | 2049 MB und mehr | 4096 Bytes |
Zugriff mit LinuxDer Linux-Kernel kann seit Version 2.2.0 NTFS-Laufwerke mounten, allerdings ohne Schreib-Unterstützung. In Linux 2.4 ist ein NTFS-Treiber enthalten, der auch schreiben, dabei allerdings ernsthafte Schäden am Dateisystem anrichten kann. Für die Kernel-Version 2.6 wurde der NTFS-Treiber komplett neu geschrieben (entwickelt von Anton Altapamarkov (Cambridge Universität) [1] und Richard Russon) und bietet einen überarbeiteten Schreibsupport. Allerdings können zum jetzigen Zeitpunkt (Kernel 2.6.7) nur schon existierende und nicht schreibgeschützte Dateien sicher geändert oder überschrieben werden, wenn die Dateigröße sich dabei nicht ändert. Das Anlegen oder Löschen von Dateien oder Verzeichnissen wird noch nicht unterstützt. Ab Kernel 2.6.12 wird die NTFS-Schreibunterstützung nicht mehr als experimentell anerkannt. Derzeit existiert auch eine alternative Implementierung namens Captive, die die Originaltreiber von Windows (NT/2000/XP/2003) einsetzt und ihnen eine Windows-Umgebung vorgaukelt. Dieser Treiber ist folglich hochkompatibel, aber auch langsamer als ein nativer Treiber. Für den legalen Einsatz der Originaltreiber ist eine Windows-Lizenz erforderlich. Des Weiteren gibt es ein kommerzielles Produkt NTFS for Linux 3 von Paragon oder http://www.ntfs-linux.com/linux-magazin.htm (wurde im Linux Magazin 11/04 vorgestellt) Zugriff mit DOSFür DOS Systeme (z.B. Bootdisketten) kann man beschränkten NTFS Zugriff erlangen. Die Firma Sysinternals bietet Treiber namens NTFSDOS an, der in der kostenlosen Version allerdings nur lesen kann. Einen kostenlosen NTFS-Treiber für DOS mit Schreibzugriff stellt das deutsche Unternehmen Datapol bereit NTFS4DOS. Dieser Artikel basiert auf dem Artikel File Allocation Table aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |
