Dateisysteme

Dateisysteme

Unter einem Dateisystem versteht man ein Verfahren, mit dem ein Betriebssystem Dateien auf einer Festplatte verwaltet. Die gebräuchlichsten Dateisysteme sind FAT, FAT 32, NTFS, HPFS, Linux Ext2 und Linux Swap.


FAT

FAT (File Allocation Table) ist die sogenannte "Dateizuordnungstabelle". In dieser sind sämtliche Informationen über die genaue Position aller Dateien auf dem Datenträger (Festplatte) gespeichert, ähnlich wie in einem Inhaltsverzeichnis. Die FAT wird benötigt, um auf Dateien zuzugreifen, diese zu löschen, neue Dateien zu speichern usw. Jedes Mal wenn das Betriebssystem eine Datei lesen oder schreiben will, vergleicht es dazu die FAT bzw. verzeichnet den neuen Speicherort in ihr .
Das FAT-Dateisystem wird von DOS, Windows 3.x und Windows 95 verwendet, kann aber auch unter Windows NT und OS/2 eingesetzt werden.
Die FAT bildet die Basis des Dateisystems. Aus Sicherheitsgründen wird sie deshalb doppelt angelegt, um die Daten vor versehentlichem Löschen oder Beschädigung zu schützen.


Cluster

Cluster stellen die kleinste unteilbare logische Zuordnungseinheit des FAT-Systems dar, den ein Dateisystem (Betriebssystem) für die Speicherung von Daten auf einem Datenträger verwendet. . Ein Cluster besteht aus einer festgelegten Anzahl von Plattensektoren.
Zum .Beispiel kann ein Cluster aus 8 Sektoren bestehen, er wäre dann (bei 512 Byte Sektoren) 512 Byte * 8 = 4 KB groß.
In der FAT wird aufgezeichnet, welche Cluster genutzt und welche ungenutzt sind und wo sich Dateien innerhalb der Cluster befinden.

Das Dateisystem FAT unterstützt Festplatten- oder Partitionsgrößen von bis zu 2 GB, es sind jedoch nur maximal 65.525 Cluster möglich. Deshalb muß die Anzahl der Sektoren in einem Cluster, unabhängig von der Festplatten-oder Partitionsgröße, so groß sein, daß der gesamte verfügbare Speicherplatz in 65.525 Clustern aufgenommen werden kann. Je größer der verfügbare Speicher ist, um so größer sollten die Cluster sein.

Beim FAT-Dateisystem wird die Clustergröße größer, je größer die Partition ist.
Zum Beispiel ist bei einer Partitions- od. Festplattengröße unter 8 GB eine Clustergröße von 4 KB möglich. Ab 8 GB wird die Clustergröße auf 8 KB angehoben.
Im allgemeinen belegen große Cluster mehr Speicherplatz als kleine Cluster. In einem Cluster kann jeweils nur eine Datei gespeichert werden.

Beispiele:

Eine Textdatei mit einer Größe von 1200 Byte wird auf einer Partition mit einer Clustergröße von 4 KB (4096 Byte) gespeichert. Der unbenutzte Speicherplatz beträgt dann:

Wird eine zweite Textdatei mit einer Größe von 850 Byte gespeichert, belegt diese den nächsten Cluster und der unbenutzte Speicherplatz summiert sich wie folgt:

Werden die beiden Textdateien zum Vergleich auf einer Partition mit einer Clustergröße von 8 KB (8192 Byte) gespeichert, sieht die Rechnung wie folgt aus.

Hat man also viele kleine Dateien auf einer Festplatte abgelegt (gespeichert), kann der ungenutzte Speicherplatz schnell mehrere 100 MB oder sogar einige GB betragen. Belegen auf einem Datenträger mit einer Clustergröße von 4KB die vorhandenen Dateien 6 GB, können diese, nach dem kopieren auf einem Datenträger mit einer Clustergröße von 8 KB, 10 GB und mehr belegen.
Hier erkennt man deutlich den Vorteil der Partitionierung, wodurch sich der Speicherplatz von Festplatten effektiv ausnutzen lässt.


Versionen von FAT

FAT 12

Ist ein 12 Bit Dateisystem, kompatibel mit allen DOS und Windows Versionen.
Es können 212 (4096) Cluster angesprochen werden bzw. 212 Dateien abgelegt werden.
Die maximalen Partitionsgröße beträgt ca. 16,7 MB.


FAT 16

Ist ein 16 Bit Dateisystem, kompatibel mit fast allen DOS und allen Windows Versionen und anderen Betriebssystemen.
Es können 216 (65.536) Cluster angesprochen werden, bzw. 216 Dateien abgelegt werden.
Die maximale Partitionsgröße unter Dos und Windows 9.x beträgt 2 GB, unter Windows NT 4 GB.


FAT 16
Partitionsgröße Sektoren
pro Cluster
Clustergröße  
 bis 31 MB 1 512 Byte  
32 MB - 63 MB 2 1024 Byte  
64 MB - 127 MB 4 2048 Byte  
128 MB - 255 MB 8 4096 Byte  
256 MB - 511 MB 16 8192 Byte  
512 MB - 1023 MB 32 16 kB  
1024 MB - 2047 MB 64 32 kB max. Grösse für DOS und Windows 9.x
2048 MB - 4095 MB 128 64 kB nur Windows NT



FAT 32

FAT 32 ist die Weiterentwicklung von FAT 16, die 1996 erstmals für Windows 95b zur Verfügung stand.
Es ist ein 32 Bit Dateisystem. Es können 228 (268.435.456) Cluster genutzt werden bzw. 228 Dateien abgelgt werden.(4 Cluster sind reserviert)
Die maximale Partitionsgröße beträgt 2 TB
Unter Windows 98 kann FAT32 nur ab 512 MB verwendet werden
Es können kleinere Cluster als bei FAT 16 verwendet werden, dadurch ergibt sich weniger unbenutzer Speicherplatz.
Alte DOS und Windows Betriebssysteme (einschließlich Windows 95 A und Windows NT 4.0) können NICHT darauf zugreifen. (Außer evtl. über Netzwerkverbindungen)



FAT 32
Partitionsgröße Clustergröße
bis 8 GB 4 K
8 GB bis 16 GB 8 KB
16 GB bis 32 GB 16 KB
32 GB oder größer 32 KB




NTFS (New Technology File System)

NTFS ist ein Dateisystem, das speziell für das Betriebssystem Windows NT entwickelt wurde und basiert auf dem von IBM und Microsoft entwickelten HPFS (High Performance File System) für OS/2.

NTFS verwaltet - ähnlich dem FAT-Dateisystem - einen Index, in welchem alle Dateien und Verzeichnisse (Ordner), die sich auf dem Laufwerk befinden, gespeichert sind. Dieser Index wird auch als "Master File Table (MFT)" bezeichnet.

Dort werden, im Gegensatz zum FAT-Dateiystem, nicht nur Benutzerdateien, sondern auch Laufwerks- und Dateisystem-spezifische Metadaten in Form von Dateien abgelegt. Metadateien beschreiben, wie mit Einträgen umzugehen ist. Auch die MFT selbst ist durch einen Dateieintrag verfügbar. Die MFT und die Metadateien werden bei der Formatierung eines Datenträgers mit NTFS erstellt.


Eigenschaften von NTFS



NTFS
Partitionsgröße Sektoren
pro Cluster
Clustergröße
    bis 511 MB 1 512 Byte
512 MB bis 1023 MB 2 1 kB
1024 MB bis 2047 MB 4 2 kB
2048 MB bis 4095 MB 8 4 kB
4096 MB bis 8191 MB 16 8 kB
8192 MB bis 16.383 MB 32 16 kB
16.384 MB bis 32.767 MB 64 32 kB
größer 32.767 MB 128 64 kB