Dateisysteme: Was sind sie und welche sind die wichtigsten?

Dateisysteme: Was sind sie und welche sind die wichtigsten?

Dateisysteme gibt es schon seit Jahrzehnten. Die ersten Lochkarten und Magnetbänder verwendeten sie bereits. Diese ermöglichten jedoch nur den sequentiellen Zugriff auf die Informationen: Um beispielsweise den genauen Ort zu finden, an dem einige Daten auf einer Magnetbandspule gespeichert waren, war ein sehr langsamer Lesevorgang erforderlich. Die heutigen Dateisysteme ermöglichen den wahlfreien Zugriff auf Daten und beschleunigen den Wiederherstellungsprozess exponentiell. Wenn Sie sich fragen, was genau ein Dateisystem ist und welche es gibt, lesen Sie weiter.

Index
  1. Was ist ein Dateisystem?
  2. Wichtigste Dateisysteme
    1. FAT (File Allocation Table oder File Allocation Table)
    2. exFAT (Extended File Allocation Table oder Extended File Allocation Table)
    3. NTFS (New Technology File System)
    4. HFS + (Hierarchisches Dateisystem)
    5. APFS (Apple File System)
    6. ext4
    7. Zusammenfassung der wichtigsten Dateisysteme
  3. Ist es möglich, das Dateisystem zu ändern?

Was ist ein Dateisystem?

Ein Dateisystem ist das Speichersystem eines Speichers , das das Schreiben, Suchen, Lesen, Speichern, Bearbeiten und Löschen von Dateien auf bestimmte Weise strukturiert und organisiert. Das Hauptziel dieser Organisation ist es, dass der Benutzer die Dateien , ohne Fehler identifizieren und den Zugriff sie so schnell wie möglich . Dateisysteme verleihen Dateien unter anderem folgende Eigenschaften:

  • Namenskonventionen für Dateien
  • Dateiattribute
  • Zugangskontrollen

Dateisysteme sind auch eine wichtige Betriebskomponente, da sie als Schnittstelle zwischen dem Betriebssystem und allen an den Computer angeschlossenen Geräten (intern und extern, wie z. B. USB-Sticks) fungieren.

Um ein Dateisystem zu installieren, muss das Datenträger formatiert sein . Die verkauften Speichermedien sind bereits formatiert. In der Vergangenheit war es üblich, dass der Benutzer selbst neue Datenträger konfigurieren musste, um Dateien zu speichern und zu verwalten.

Windows 10: Formatierung von Unità USB
Formatoptionen, einschließlich der Dateisystemauswahl für die Unterstützung externer Daten (Chiavetta USB, derzeit in FAT formatiert) in Windows 10.

Wichtigste Dateisysteme

Es gibt verschiedene Standarddateisysteme für Windows, MacOS, Linux, Unix und alle anderen Betriebssysteme. In den letzten Jahren wurden sie mit der Entwicklung neuer Technologien immer differenzierter: So wurden beispielsweise geeignete Dateisysteme für die immer beliebter werdenden Flash- Speichergeräte einschließlich Speicher geschaffen USB- und SSD-Laufwerke. Alle Dateisysteme haben die Eigenschaft, eine Baumstruktur zum Organisieren von Dateien zu verwenden, beginnend mit dem Stammverzeichnis. Von dort aus verzweigen sich die restlichen Ordner oder Verzeichnisse und Unterordner.

Hinweis

Obwohl sie einige Ähnlichkeiten aufweisen, sind die Dateisysteme im Prinzip nicht miteinander kompatibel . Wenn Sie beispielsweise eine tragbare Festplatte mit APFS (kurz für Apple File System, veröffentlicht 2017) an einen Windows-Computer anschließen, wird diese vom Windows-Computer nicht erkannt. Die unter Linux verwendeten Dateisysteme sind auch nicht automatisch mit anderen Betriebssystemen kompatibel. Im Allgemeinen können jedoch immer Programme von Drittanbietern verwendet werden , die beispielsweise Lese- und Schreibzugriff auf inkompatible Datenträger ermöglichen.

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Heutzutage gibt es einige Dateisysteme, obwohl nicht alle gleich weit verbreitet sind . Die bisher am häufigsten verwendeten sind FAT16, FAT32, exFAT und NTFS (Windows) sowie HFS + und APFS (macOS / Mac OS X). Linux verwendet derzeit unter anderem ext4 (Nachfolger von ext3 und ext2). Im Folgenden fassen wir die Eigenschaften dieser Dateisysteme kurz zusammen.

FAT (File Allocation Table oder File Allocation Table)

Dieses Dateisystem gibt es seit 1980. Seitdem veröffentlichte Versionen heißen FAT12, FAT16 und FAT32. Das FAT-Format ist ideal für die Verarbeitung kleiner Datenmengen . Aus heutiger Sicht ist das FAT-Dateisystem veraltet, da selbst in der modernsten und leistungsstärksten Variante (FAT32, veröffentlicht 1997) Dateien eine maximale Größe von 4 Gigabyte (GB) haben können. FAT32 begrenzt auch die maximale Partitionsgröße auf 8 Terabyte (TB).

Trotz dieser Einschränkungen ist das FAT-Format immer noch sehr verbreitet. Es wird für austauschbare tragbare Datenträger (externe Festplatten oder USB-Sticks) und spezielle Hardware (Digitalkameras, Smartphones , Router, Fernseher, Autoradios usw.) verwendet. Es bietet den größten Kompatibilitätsbereich, insbesondere auf Mobilgeräten.

exFAT (Extended File Allocation Table oder Extended File Allocation Table)

Dieses 2006 veröffentlichte Format ist die Weiterentwicklung von FAT, dem klassischen Format. exFAT wurde ursprünglich für Wechselmedien entwickelt und eignet sich daher besonders für Flash-Laufwerke, Speicherkarten und externe Festplatten wie Solid-State-Laufwerke (SSD, englisches Akronym für Solid-State-Laufwerke ) mit Speicherkapazität Individuell. exFAT arbeitet besonders effizient mit kleineren Datenträgern . Es kann jedoch auch große Dateien verarbeiten und überschreitet die FAT32 4 GB-Grenze bei weitem . Seit Windows 7 wird exFAT nativ unterstützt (daher ist es der Werksstandard und erfordert nicht die Installation zusätzlicher Treiber oder spezieller Service Packs).

NTFS (New Technology File System)

Das NTFS-Dateisystem, das 1993 mit dem Betriebssystem Windows NT eingeführt wurde, ist seit Windows Vista das Standarddateisystem für Windows-Computer. Es bietet gegenüber FAT mehrere Vorteile, z. B. die Möglichkeit, Speichermedien zu komprimieren und die Datensicherheit zu erhöhen (z. B. durch Verschlüsselung). Eine Besonderheit von NTFS ist, dass die Freigabe- und Zugriffsrechte von Dateien und Ordnern detailliert und umfassend definiert werden können. Benutzer können lokale und Remotezugriffsrechte über das Netzwerk zuweisen.

HFS + (Hierarchisches Dateisystem)

Dieses 1998 veröffentlichte Dateisystem ist eine Weiterentwicklung von HFS für Apple. Um die beiden Standards klar zu unterscheiden, wird auch von Mac OS Extended (HFS +) und Mac OS Standard (HFS) gesprochen. Im Vergleich zu HFS arbeitet HFS + schneller und effizienter beim Verarbeiten, Lesen und Schreiben von Daten. Außerdem können Sie mehr Dateien verwalten , da bis zu 4 Milliarden Blöcke mit Dateien oder Ordnern unterstützt werden. Linux kann Daten direkt mit HFS + lesen und schreiben, obwohl in einigen Fällen spezielle Pakete (hfsutils, hfsplus, hfsprogs) installiert werden müssen. Windows benötigt zusätzliche Software , um HFS + vollständig zu unterstützen.

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APFS (Apple File System)

APFS, das 2017 von Apple eingeführt wurde, erfüllt in erster Linie die Anforderungen moderner Solid-State-Laufwerke . APFS ist als 64-Bit-System konzipiert, sodass Daten und Dateien verschlüsselt werden können. Wenn sich ein Betriebssystem auf einer SSD befindet, wird das HFS + -Dateisystem automatisch in APFS konvertiert. Dies? Automatische Formatierung? Es wurde mit dem Betriebssystem High Sierra eingeführt. Seit macOS 10.14 Mojave werden auch Fusion-Laufwerke (logische Laufwerke aus SSDs und mechanischen Festplatten) automatisch auf APFS migriert. In bestimmten Fällen können Probleme bei der Konvertierung von HFS + zu APFS auftreten.

ext4

ext4 wurde 2008 als Nachfolger von ext3 eingeführt. Dieses Dateisystem ist derzeit der Standard für viele Linux-Systeme wie Ubuntu. Die wichtigste Neuheit ist die Extents- Funktion , die den Umgang mit großen Dateien optimiert und eine Fragmentierung effizienter verhindert als ihre Vorgänger. Mit ext4 können Partitionen nach Bedarf und sogar während der Verarbeitung vergrößert und verkleinert werden. Im Gegensatz zu ext3, das maximal 32 Terabyte unterstützt, unterstützt das ext4-Dateisystem ein um ein Vielfaches größeres maximales Volumen von 1 Exabyte (ungefähr 1 Million Terabyte).

Zusammenfassung der wichtigsten Dateisysteme

Name

Verwenden

Betriebssystem (Kompatibilität)

Eigenschaften

FAT32

Wechselmedien

– Windows

– Mac OS X / macOS

– Linux (wenn die entsprechenden Treiber installiert sind)

– Hohe Kompatibilität

– Kompatibel mit vielen Arten von Hardware

– Keine Verschlüsselungs- oder Komprimierungsfunktionen

– Es garantiert nicht besonders die Sicherheit der Daten

– Ideal für kleinere Partitionen

– Maximales Datenvolumen: 4 GB

exFAT

Wechselmedien

– Windows

– Mac OS X / macOS (kompatibel ab 10.6.4)

– Linux (wenn die entsprechenden Treiber installiert sind)

– Noch kein allgemeiner Standard

– Erlaubt keine Verwaltungsrechte

– Die Daten können nicht komprimiert werden

– Ideal für kleinere Flash-Laufwerke ab 32 GB (USB-Sticks, SD-Karten)

– Unbegrenzte Größen und Partitionen (basierend auf dem aktuellen Stand der Technik)

– Maximales Datenvolumen: 512 TB

NTFS

Interne und externe Festplatten

– Windows

– Mac OS X / macOS (umfassend durch Installation zusätzlicher Software )

– Linux (Treiber installieren)

– Rechteverwaltung

– Verbesserte Datensicherheit: schützt vor Verlust und Änderung von Daten; ermöglicht Verschlüsselung

– Ermöglicht das Komprimieren der Daten.

hohe Leistung mit großen Speichermedien

– Spezialisiert auf große Dateien und große Speicherkapazitäten

– Ungeeignet für kleine Festplatten und Partitionen unter 400 MB (zu viel Leistung)

– Maximales Datenvolumen: 256 TB

APFS

SSD-Laufwerke

– macOS (der Standard seit Version 10.13 High Sierra)

– Ältere Versionen von Mac OS und Windows (Installation zusätzlicher Software )

– Optimiert für Solid State Drives (SSD) und andere Flash- Speichergeräte

– Funktioniert auch bei mechanischen und hybriden Einheiten

– Ermöglicht die Datenverschlüsselung

– Optimieren Sie die Speicherplatzverwaltung (Shared Space-Funktion)

– Frostschutzfunktion, die vor Beschädigung des Dateisystems schützt (z. B. bei einem Systemabsturz)

– Kompatibel mit Fusion Drive von macOS 10.14 Mojave

– Maximales Datenvolumen: 8 Exbibyte

HFS +

Interne und externe Festplatten

Mac OS X / macOS

– Reifes und getestetes Dateisystem

– Besonders geeignet für mechanische Scheiben

– Nicht optimiert für moderne Speichertechnologien (SSD, Flash )

– Bessere Abwärtskompatibilität als APFS

– Begrenzte Nutzungsdauer; wird wahrscheinlich langfristig nicht mehr von Apple unterstützt

– Wird durch? Forced Conversion zunehmend an Bedeutung verlieren? und teilweise zu APFS automatisiert

– Maximales Datenvolumen: 8 Exbibyte

ext4

Linux

– Linux

– Windows (nur mit zusätzlicher Software )

– Mac OS X / macOS (nur mit zusätzlicher Software )

Im Vergleich zu früheren Versionen von ext:

– Leistungsverbesserung

– Verbesserte Datensicherheit

– Enthält Verschlüsselung (seit Linux Kernel 4.1)

– Die neue Extents- Funktion erhöht die Verarbeitungsgeschwindigkeit großer Dateien und verhindert die Fragmentierung

– Rechteverwaltung

– Maximales Datenvolumen: 16 TB

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Ist es möglich, das Dateisystem zu ändern?

Die Kompatibilität ist bei der Auswahl des Formats sehr wichtig, wenn Sie beispielsweise eine externe Festplatte nicht nur für Ihren Heimcomputer, sondern auch für andere Plattformen und Geräte verwenden möchten. Für maximale Flexibilität bei der Datenübertragung zwischen einem Apple- und einem Windows-Gerät empfehlen wir beispielsweise die Formatierung des exFAT-Dateisystems. Kurz gesagt, die korrekte Formatierung des Speichermediums kann entscheidend sein, da Sie dadurch Komplikationen und Einschränkungen beim täglichen Übertragen von Daten von einem Medium auf ein anderes sparen.

Wenn die Grundvoraussetzungen erfüllt sind (z. B. mit aktueller Hardware ), können Sie auch jederzeit zwischen Systemen wechseln und beispielsweise von einem alten Dateisystem zu einem moderneren wechseln . Es ist jedoch wichtig, vorab zu prüfen, ob kein Risiko für den Verlust der Dateien besteht oder ob alle Daten zuerst gesichert und dann wieder auf das Speichermedium kopiert werden müssen. Für diese Art von Konvertierungen gibt es kostenlose und kostenpflichtige Programme, mit denen sie bequemer und sicherer durchgeführt werden können. In einigen Fällen ist es jedoch auch möglich, das Dateisystem mit den vom Betriebssystem selbst bereitgestellten Ressourcen zu formatieren. In unserem Artikel zum Formatieren von USB-Sticks erfahren Sie beispielsweise, wie Sie das Dateisystem eines USB-Sticks direkt in Windows konvertieren.

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