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Dateisystem NTFS, Journal, Benutzergruppen und Benutzerrechte


Dateien

Alle Informationen, welche der Computer bearbeiten oder benutzen soll, müssen in Form von Dateien vorliegen. Eine Datei ist eine in sich zusammenhängende, abgeschlossene Menge an Informationen: ein Text, ein Bild, ein Programm oder anderes. Das englische Wort für Datei ist „File“.

Ausführlicher: Was ist das – eine Datei?

Alle Informationen, welche der Computer bearbeiten oder benutzen soll, müssen in Form von Dateien vorliegen. Eine Datei ist eine in sich zusammenhängende, abgeschlossene Menge an Informationen: ein Text, ein Bild, ein Programm oder anderes. Das englische Wort für Datei ist „File“. Im Englischen kann das Wort „File“ auch eine Akte bezeichnen. Eine Akte, wie zum Beispiel über einen Menschen, ist ja ebenfalls eine abgeschlossene, in sich zusammenhängende Menge an Informationen.
Computerdateien bestehen nicht aus Buchstaben, sondern nur aus Nullen und Einsen, die auf irgendeinem Datenträger (z. B. einer Festplatte) gespeichert sind. Dateien können in Ordnern gruppiert werden. Dateien können miteinander verknüpft sein wie z. B. Bild und Ton eines Films oder wie ein Programm mit seinen Unterprogrammen.


Dateinamen

Um den Menschen den Umgang mit Dateien zu erleichtern, bekommt jede Datei einen Namen. Im Jahr 1981 wurde von Microsoft eine Regel festgelegt, wie Dateien benannt werden sollen. Dateinamen durften damals maximal acht Zeichen (Großbuchstaben oder Ziffern) lang sein, danach folgten ein Punkt und weitere drei Zeichen, die sogenannte Dateinamenserweiterung. Dieses Format nennt man das 8.3-Dateinamen-Format.

Mehr zu Dateinamen

Liste anderer Dateinamen-Formate


Dateinamenserweiterung

Die Dateinamenserweiterung besteht meist aus drei Buchstaben und beschreibt den Dateityp, ob Musik-, Foto-, Textdatei oder was es noch alles gibt. Die Dateinamenserweiterung wird von den Anwendungsprogrammen vergeben, und Windows erkennt an der Erweiterung, mit welchem Programm die Datei geöffnet werden kann.

Mehr über Dateinamenerweiterungen

Eine Datei mit der Erweiterung .doc wird mit einem Textprogramm geöffnet, und für eine Datei .jpg oder .bmp ist ein Bildbearbeitungs- oder Bildanzeigeprogramm zuständig. In der Standardeinstellung versteckt Windows die Dateinamenserweiterungen. Wenn sie sichtbar sind, könnte man gefährliche Dateien an ihrer Dateinamenserweiterung erkennen. Um die Namenserweiterungen sichtbar zu machen, starten Sie den Windows Explorer.

  • Windows 10: Klicken Sie auf „Ansicht“. Im Menüband setzen Sie den Haken bei „Dateinamenerweiterungen“.
  • Windows 7: Sie müssen zuerst die „Alt“-Taste oder die Funktionstaste F10 drücken, damit die Menüleiste eingeblendet wird (bei anderen Windows-Versionen ist das nicht nötig). Klicken Sie auf „Extras“ → „Ordneroptionen ändern“ → Register „Ansicht“. Entfernen Sie nun den Haken vor „Erweiterungen bei bekannten Dateitypen ausblenden“.

Inzwischen erlaubt Windows längere Dateinamen, und es dürfen auch Kleinbuchstaben und einige Sonderzeichen im Dateinamen vorkommen. Um jedoch kompatibel zu alter Software zu bleiben, erzeugt Windows zu jedem langen Dateinamen zusätzlich einen abgekürzten Namen im 8.3 Format und speichert ihn versteckt im Directory.


Woraus besteht das Dateisystem?

Das Dateisystem entsteht beim Formatieren einer Partition. Dabei werden zwei leere Tabellen angelegt:

  • Ein Inhaltsverzeichnis (Directory) für die Dateilisten, mit Dateiname, Länge und Position jeder Datei, so wie im Beispiel auf der vorigen Seite. Für jede Datei kommen weitere Informationen hinzu: Datum und Uhrzeit der Erstellung und letzten Änderung sowie Attribute (Dateikennzeichen), z. B. „read only“ (das bedeutet, die Datei ist schreibgeschützt). Weitere Attribute sind „Versteckt“ (Hidden), „System“ und „Archiv“.
  • Als zweite leere Tabelle wird die FAT (File Allocation Table, deutsch: Dateibelegungstabelle) angelegt. In dieser Tabelle ist jeder Verwaltungseinheit der Festplatte ein Eintrag zugeordnet.

Wie arbeitet ein Dateisystem?

Wie kann man sich die Arbeit des Dateisystems vorstellen?
Sie haben einen Brief geschrieben. Sie klicken auf „Speichern unter …“, wählen einen Ordner aus und geben der Datei einen Namen. Indem Sie auf „Speichern“ klicken, übergibt das Schreibprogramm den Text an das Dateisystem, welches die folgende Aufgaben lösen muss:

  • Zwischen einigen zehn- bis hunderttausend Dateien muss eine ausreichend große Lücke auf der Festplatte gefunden werden.
  • Die Datei muss dort abgelegt werden.
  • Der benutzte Speicherplatz auf der Festplatte muss als belegt gekennzeichnet werden.
  • Im Inhaltsverzeichnis muss ein freier Platz für den neuen Eintrag gefunden werden. Falls das Inhaltsverzeichnis voll ist, muss es zuvor vergrößert werden.
  • Dateiname, Länge, Datum, Uhrzeit und andere Dateimerkmale werden in das Inhaltsverzeichnis eingetragen.
  • Eine Rückmeldung an das Betriebssystem muss erfolgen (hoffentlich „OK“, aber vielleicht auch „Schreibfehler“ oder „Festplatte ist voll“ oder anderes).

Mehr zum Dateisystem: Über Sektoren, Cluster, FAT, Directory, Defragmentierung

Welche Dateisysteme gibt es für Festplatten?

DateisystemFAT12FAT16VFATFAT32NTFS
Maximale Kapazität2 MB2 GB32 GB128 GB256 TB
Maximale Länge von Dateinamen8+38+325525532767
Maximale Größe einer Datei2 MB2 GB2 GB4 GB256 TB

Weil an das Dateisystem je nach Anwendung unterschiedliche Anforderungen gestellt werden, gibt es mehrere unterschiedliche Dateisysteme.

  • FAT steht für eine Familie von Dateisystemen, die auf einer File Allocation Table basieren. Die Grundzüge wurden noch vor 1970 entwickelt. Die FAT diente als Vorbild für spätere, bessere Dateisysteme. FAT gibt es in fünf Versionen: FAT12, FAT16, VFAT, FAT32 und exFAT.
    Jedes Dateisystem hat Obergrenzen für die Gesamtkapazität, die maximale Größe einzelner Dateien und die Länge von Dateinamen, wie in der Tabelle 4.1 gezeigt.
  • FAT12 wurde für Disketten verwendet. Ein Cluster enthält 512 Byte (einen Sektor). Maximal 212 = 4096 Cluster = 2 MByte können verwaltet werden. Dateinamen dürfen acht Zeichen lang sein plus drei Zeichen Erweiterung. Die Erweiterung beschreibt den Dateityp (z. B. .JPG für Bilder und .TXT für Texte) und wird vom Anwendungsprogramm automatisch vergeben.
  • FAT16 ermöglicht es, 216 = 65 536 Cluster zu verwalten. Die Cluster können 8, 16, 32 oder 64 Sektoren groß sein. Bei einer Clustergröße von 64 Sektoren (32 kByte) können maximal 2 GB verwaltet werden. Für heutige Festplattengrößen von tausenden GB ist das zu wenig. Dateinamen dürfen maximal acht Zeichen lang sein plus drei Zeichen Erweiterung.
  • VFAT ist ein Dateisystem, das mit Windows 95 eingeführt wurde. Der einzige Unterschied zu FAT16 ist, dass lange Dateinamen verwendet werden können.
  • exFAT ist eine Weiterentwicklung von FAT32 speziell für Speichersticks und -karten, welche die speziellen Eigenschaften von Flash-Speichern berücksichtigt.
  • FAT32 ist die Weiterentwicklung von VFAT. Die FAT fasst bis zu 232 Einträge, weil 32 Bit pro Eintrag zur Verfügung stehen. Bei einer Clustergröße von 64 Sektoren (32 kByte pro Cluster) können maximal 128 Gigabyte pro Partition verwaltet werden. Für heutige Terabyte-Festplatten ist das zu wenig. Für USB-Speichersticks bis 32 GB wird FAT32 bevorzugt, weil auch andere Betriebssysteme (z. B. Android und Mac OS) FAT32 lesen und schreiben können.
    Allerdings darf eine Datei maximal 4 GB groß sein. Versucht man eine Datei größer als 4 GB auf einen Stick zu kopieren, wo noch genug Platz frei ist, bekommt man die etwas verwirrende Fehlermeldung „Nicht genug Speicherplatz“. Abhilfe: Die Konvertierung des Dateisystems nach NTFS, die mit dem Befehl  convert x: /fs:ntfs  erfolgen kann, siehe „Ist FAT32 oder NTFS besser?“
  • NTFS (New Technology File System) wurde ursprünglich für das professionelle Windows NT4 entwickelt und kann große Partitionen bis 16 Terabyte verwalten. Für Windows 2000, XP, Vista, Windows 7, 8 und 10 ist NTFS das empfohlene Dateisystem. Smartphones mit Android-Betriebssystem und Apples Computer mit dem MacOS-Betriebssystem können nur nach Installation zusätzlicher Software auf NTFS schreiben.
    NTFS erstellt eine „Master File Table“ (MFT) am Anfang der Partition. Die Dateien werden vor dem Speichern nach der Größe sortiert. Kleine Dateien und Inhaltsverzeichnisse werden direkt in der MFT gespeichert. Große Dateien werden weiter hinten abgelegt und in der MFT werden die Adressen der zugehörigen Sektoren notiert. Das bringt einen Geschwindigkeitsvorteil, außerdem ist die Fragmentierung geringer, so dass eine Defragmentierung weniger oft notwendig ist. Mehr zu NTFS, Journal, Benutzergruppen und Benutzerrechten
  • ReFS (Resilient File System, deutsch: Robustes Dateisystem) ist ein Dateisystem von Microsoft, das mit Windows 8 und Windows Server 2012 als Nachfolger des NTFS-Dateisystems eingeführt wurde. Resilient steht für „elastisch“, „belastbar“ oder gar „unverwüstlich“. Damit ist gemeint, dass eine höhere Sicherheit gegen Schäden am Dateisystem vorhanden ist. Details hat Microsoft nicht offengelegt. ReFS kann nur von den Windows 10 Versionen „Enterprise“ und „Pro for Workstations“ genutzt werden.

Welche Dateisysteme gibt es für CD und DVD?

Für CD und DVD sind drei Dateisysteme gebräuchlich:

  • ISO9660 ist das Standard-Dateisystem für CD-ROM. In der restriktivsten Version dürfen Dateinamen maximal acht Zeichen plus drei Zeichen Erweiterung lang sein, maximal acht Verzeichnisebenen sind erlaubt. ISO9660 Level 2 erlaubt Dateinamen bis 31 Zeichen. Der Vorteil: ISO9660 ermöglicht den Datenaustausch plattformübergreifend (d. h. zwischen Windows-, Macintosh-, Linux- und anderen Betriebssystemen).
  • Joliet ist eine von Microsoft vorgenommene Erweiterung von ISO9660, um längere Dateinamen (bis 64 Zeichen) und nicht-lateinische Zeichen (Unicodezeichen) zu ermöglichen.
  • UDF (Universal Disk Format) ist ein plattformübergreifendes Standardformat für DVD und Blu-ray-Disks und soll ISO9660 ablösen. Dateinamen bis 255 Unicodezeichen sind erlaubt, wobei Groß- und Kleinschreibung unterschieden werden. Die Verzeichnistiefe ist nur durch die Pfadlänge von maximal 1024 Zeichen begrenzt. Die Dateigröße ist nicht mehr auf 2 bzw. 4 GB beschränkt.
    UDF 1.50 ist optimal für DVD, für Blu-ray ist UDF 2.01 optimal. Bemerkenswert: Auf DVD-RAM werden die bisher am wenigsten benutzten Bereiche vorrangig beschrieben, damit sich kein Speicherbereich vorzeitig abnutzt. Auch das Inhaltsverzeichnis wechselt die Position.

Mehr zu den Dateisystemen für DVD-RAM: https://de.wikibooks.org/wiki/DVD-RAM


 

 

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Posted on

20. Mai 2020

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