Was genau ist ein Dateisystem? [ERKLÄRT]

Alle Dateien auf Ihrem System werden auf der Festplatte oder anderen Speichergeräten gespeichert. Es ist ein System erforderlich, um diese Dateien auf organisierte Weise zu speichern. Das macht ein Dateisystem. Ein Dateisystem ist eine Möglichkeit, die Daten auf dem Laufwerk zu trennen und als separate Dateien zu speichern. Alle Informationen über eine Datei – ihr Name, ihr Typ, ihre Berechtigungen und andere Attribute werden im Dateisystem gespeichert. Das Dateisystem verwaltet einen Index der Position jeder Datei. Auf diese Weise muss das Betriebssystem nicht die gesamte Festplatte durchsuchen, um eine Datei zu finden.

Es gibt verschiedene Arten von Dateisystemen. Ihr Betriebssystem und das Dateisystem müssen kompatibel sein. Nur dann kann das Betriebssystem den Inhalt des Dateisystems anzeigen und andere Vorgänge an Dateien ausführen. Andernfalls können Sie dieses bestimmte Dateisystem nicht verwenden. Eine Lösung wäre die Installation eines Dateisystemtreibers zur Unterstützung des Dateisystems.

Was genau ist ein Dateisystem?

Ein Dateisystem ist nichts anderes als eine Datenbank, die den physischen Speicherort von Daten auf dem Speichergerät mitteilt. Dateien werden in Ordnern organisiert, die auch als Verzeichnisse bezeichnet werden. Jedes Verzeichnis hat ein oder mehrere Unterverzeichnisse, die Dateien speichern, die nach bestimmten Kriterien gruppiert sind.

Wo sich Daten auf einem Computer befinden, ist ein Dateisystem zwingend erforderlich. Somit verfügen alle Computer über ein Dateisystem.

Warum es so viele Dateisysteme gibt

Es gibt viele Arten von Dateisystemen. Sie unterscheiden sich in verschiedenen Aspekten, z. B. wie sie Daten organisieren, Geschwindigkeit, zusätzliche Funktionen usw. Einige Dateisysteme sind am besten geeignet für Laufwerke, die eine kleine Datenmenge speichern, während andere die Fähigkeit haben, große Datenmengen zu unterstützen Daten. Einige Dateisysteme sind sicherer. Wenn ein Dateisystem sicher und robust ist, ist es möglicherweise nicht das schnellste. Es wäre schwierig, die besten Funktionen in einem Dateisystem zu finden.

Daher wäre es nicht sinnvoll, das „beste Dateisystem“ zu finden. Jedes Dateisystem ist für einen anderen Zweck gedacht und hat daher unterschiedliche Funktionen. Während der Entwicklung eines Betriebssystems arbeiten die Entwickler auch daran, ein Dateisystem für das Betriebssystem aufzubauen. Microsoft, Apple und Linux haben ihre eigenen Dateisysteme. Es ist einfacher, ein neues Dateisystem auf ein größeres Speichergerät zu skalieren. Dateisysteme entwickeln sich weiter und daher weisen die neueren Dateisysteme bessere Eigenschaften auf als die älteren.

Das Entwerfen eines Dateisystems ist keine einfache Aufgabe. Da steckt viel Recherche und Kopfarbeit drin. Ein Dateisystem definiert, wie die Metadaten gespeichert werden, wie Dateien organisiert und indiziert werden und vieles mehr. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu tun. Daher gibt es bei jedem Dateisystem immer Raum für Verbesserungen – eine bessere oder effizientere Möglichkeit, Aktivitäten im Zusammenhang mit der Dateispeicherung durchzuführen.

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Dateisysteme – eine Detailansicht

Lassen Sie uns nun tiefer eintauchen, um zu verstehen, wie Dateisysteme funktionieren. Ein Speichergerät ist in Abschnitte unterteilt, die als Sektoren bezeichnet werden. Alle Dateien werden in diesen Sektoren gespeichert. Das Dateisystem erkennt die Größe der Datei und legt sie an einer geeigneten Stelle auf dem Speichergerät ab. Freie Sektoren werden als „unbenutzt“ gekennzeichnet. Das Dateisystem identifiziert die freien Sektoren und weist diesen Sektoren Dateien zu.

Nach einem bestimmten Zeitpunkt, wenn viele Lese- und Schreiboperationen durchgeführt wurden, durchläuft das Speichergerät einen Prozess, der als Fragmentierung bezeichnet wird. Dies lässt sich nicht vermeiden, muss aber überprüft werden, um die Leistungsfähigkeit des Systems zu erhalten. Die Defragmentierung ist der umgekehrte Prozess, der verwendet wird, um die durch die Fragmentierung verursachten Probleme zu beheben. Dafür stehen kostenlose Defragmentierungstools zur Verfügung.

Das Organisieren von Dateien in Verzeichnissen und Ordnern hilft, die Namensanomalie zu beseitigen. Ohne Ordner wäre es unmöglich, 2 Dateien mit demselben Namen zu haben. Auch das Suchen und Abrufen von Dateien ist in einer organisierten Umgebung einfacher.

Das Dateisystem speichert wichtige Informationen über die Datei – Dateiname, Dateigröße, Dateispeicherort, Sektorgröße, Verzeichnis, zu dem sie gehört, Details zu den Fragmenten usw.

Gängige Dateisysteme

1. NTFS

NTFS steht für New Technology File System. Microsoft hat das Dateisystem im Jahr 1993 eingeführt. Die meisten Versionen von Windows-Betriebssystemen – Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 und Windows 10 verwenden die NTFS.

Prüfen, ob ein Laufwerk als NTFS formatiert ist

Bevor ein Dateisystem auf einem Laufwerk eingerichtet wird, muss es formatiert werden. Dies bedeutet, dass eine Partition des Laufwerks ausgewählt und alle Daten darauf gelöscht werden, damit das Dateisystem eingerichtet werden kann. Es gibt mehrere Möglichkeiten, um zu überprüfen, ob Ihre Festplatte NTFS oder ein anderes Dateisystem verwendet.

• Wenn du öffnest 'Datenträgerverwaltung' in Windows (in der Systemsteuerung zu finden) können Sie feststellen, dass das Dateisystem mit zusätzlichen Details zum Laufwerk angegeben ist.
• Alternativ können Sie auch direkt aus dem Windows Explorer mit der rechten Maustaste auf das Laufwerk klicken. Gehen Sie zum Dropdown-Menü und wählen Sie "Eigenschaften". Sie finden den dort genannten Dateisystemtyp.

Funktionen von NTFS

NTFS unterstützt Festplatten großer Größe – bis zu 16 EB. Es können einzelne Dateien mit einer Größe von bis zu 256 TB gespeichert werden.

Es gibt eine Funktion namens Transaktions-NTFS. Anwendungen, die mit dieser Funktion erstellt wurden, schlagen entweder vollständig fehl oder sind vollständig erfolgreich. Dies trägt dazu bei, das Risiko zu mindern, dass bestimmte Änderungen gut funktionieren, während andere Änderungen nicht funktionieren. Jede vom Entwickler durchgeführte Transaktion ist atomar.

NTFS hat eine Funktion namens Volumeschattenkopie-Dienst. Das Betriebssystem und andere Software-Sicherungstools verwenden diese Funktion, um Dateien zu sichern, die derzeit verwendet werden.

NTFS kann als Journaling-Dateisystem beschrieben werden. Bevor Systemänderungen durchgeführt werden, werden diese in einem Protokoll festgehalten. Falls eine neue Änderung vor dem Commit zu einem Fehler führt, erleichtert das Protokoll die Wiederherstellung des vorherigen Zustands.

EFS – Encryption File System ist eine Funktion, bei der einzelne Dateien und Ordner verschlüsselt werden.

In NTFS hat der Administrator das Recht, Datenträgernutzungskontingente festzulegen. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Benutzer gleichen Zugriff auf gemeinsam genutzten Speicherplatz haben und kein Benutzer zu viel Speicherplatz auf einem Netzlaufwerk beansprucht.

2. FETT

FAT steht für File Allocation Table. Microsoft hat das Dateisystem im Jahr 1977 erstellt. FETT wurde in MS-DOS und anderen alten Versionen des Windows-Betriebssystems verwendet. Heute ist NTFS das Hauptdateisystem in Windows-Betriebssystemen. FAT bleibt jedoch weiterhin eine unterstützte Version.

FAT hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt, um Festplatten mit großen Dateigrößen zu unterstützen.

Die verschiedenen Versionen des FAT-Dateisystems

FAT12

FAT12 wurde 1980 eingeführt und war bis MS-DOS 4.0 in Microsoft Oss weit verbreitet. Disketten verwenden immer noch FAT12. In FAT12 dürfen Dateinamen 8 Zeichen nicht überschreiten, während die Beschränkung für Erweiterungen 3 Zeichen beträgt. Viele wichtige Dateiattribute, die wir heute verwenden, wurden erstmals in dieser Version von FAT eingeführt – Volume Label, Hidden, System, Read-Only.

FAT16

Die 16-Bit-Dateizuordnungstabelle wurde erstmals 1984 veröffentlicht und in DOS-Systemen bis Version 6.22 verwendet.

FAT32

Es wurde 1996 eingeführt und ist die neueste Version von FAT. Es kann 2-TB-Laufwerke unterstützen (und sogar bis zu 16 KB bei 64-KB-Clustern).

ExFAT

EXFAT steht für Extended File Allocation Table. Auch dies wurde von Microsoft erstellt und 2006 eingeführt und kann nicht als die nächste Version von FAT angesehen werden. Es ist für die Verwendung in tragbaren Geräten gedacht – Flash-Laufwerke, SDHC-Karten usw. Diese Version von FAT wird von allen Versionen des Windows-Betriebssystems unterstützt. Bis zu 2.796.202 Dateien können pro Verzeichnis gespeichert werden und Dateinamen können bis zu 255 Zeichen lang sein.

Andere häufig verwendete Dateisysteme sind

• HFS+
• Btrfs
• Wechsel
• Ext2/Ext3/Ext4 (Linux-Systeme)
• UDF
• GFS

Können Sie zwischen Dateisystemen wechseln?

Eine Partition eines Laufwerks wird mit einem bestimmten Dateisystem formatiert. Das Konvertieren der Partition in einen anderen Dateisystemtyp ist möglicherweise möglich, wird jedoch nicht empfohlen. Es ist eine bessere Option, wichtige Daten von der Partition auf ein anderes Gerät zu kopieren.

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Bestimmte Attribute wie Dateiverschlüsselung, Datenträgerkontingente, Objektberechtigung, Dateikomprimierung und indizierte Dateiattribute sind nur in NTFS verfügbar. Diese Attribute werden in FAT nicht unterstützt. Daher birgt der Wechsel zwischen Dateisystemen wie diesen gewisse Risiken. Wenn eine verschlüsselte Datei von NTFS in einem FAT-formatierten Bereich platziert wird, ist die Datei nicht mehr verschlüsselt. Es verliert seine Zugriffsbeschränkungen und kann von jedem aufgerufen werden. Ebenso wird eine komprimierte Datei von einem NTFS-Volume automatisch dekomprimiert, wenn sie in einem FAT-formatierten Volume abgelegt wird.

Zusammenfassung

• Ein Dateisystem ist ein Ort zum Speichern von Dateien und Dateiattributen. Es ist eine Möglichkeit, die Dateien des Systems zu organisieren. Dies hilft dem Betriebssystem beim Suchen und Abrufen von Dateien.
• Es gibt verschiedene Arten von Dateisystemen. Jedes Betriebssystem hat sein eigenes Dateisystem, das mit dem Betriebssystem vorinstalliert ist.
• Das Umschalten zwischen Dateisystemen ist möglich. Wenn jedoch die Funktionen des vorherigen Dateisystems im neuen System nicht unterstützt werden, verlieren alle Dateien die alten Funktionen. Daher wird es nicht empfohlen.