Wissen, Dateisysteme

1671 Wörter [ 2 Weblinks ] - Aktualisiert: 2016-10-16 Seite erstellt: 2001-09-23 [SB]



Dateisysteme

Ein Dateisystem wird benötigt, um mittels beliebiger Datenträger strukturiert Dateien und Verzeichnisse abzulegen. Lese- und Schreibzugriffe auf das Dateisystem wird mittels Treiber umgesetzt. Es gibt weltweit mehr als 100 verschiedene Dateisysteme und Partitionstypen mit jeweils verschiedenen Eigenschaften. Hinzu kommen Netzwerkdateisysteme, die nur innerhalb von Netzwerkumgebungen existieren und den Datenzugriff Plattformübergreifend auf Protokollebene ermöglichen. Dem Netzwerkbereich gehören auch die Dateisysteme für paralleles Computing an. Beispiele dafür sind das GPFS (General Parallel File System) von IBM für das Betriebssystem AIX, PVFS (Parallel Virtual File System) für Linux Cluster oder auch das GFS (Global File System) um nur einige zu nennen.

BFS | ext2 | FAT 12,16,32 | HFS | HPFS | ReiserFS | NFS | NTFS
fs-QNX | iFS | NFS | SMB |


BFS Be Filesystem Das Be-File-System (BFS) ist ein 64-Bit Dateisystem, das ebenso wie BeOS auf die Multithread-Fähigkeit ausgelegt wurde. Mit seiner Journaling Fähigkeit werden alle Dateisystemzugriffe in einer Art Datenbank protokolliert die beim Zugriff auf Attribute von Dateien und Verzeichnissen eine hohe Leistung bietet. Sollte ein Fehler auftreten, lassen sich Inkonsistenzen vermeiden oder beheben. Selbst unvollständige Speicherprozesse lassen sich dadurch rückgängig machen. Eine große Besonderheit ist die Dateityperkennung. Sie wird nicht anhand der Dateiendung festgemacht, sondern über das MIME Attribut das auch bei E-Mails zur Dateikennzeichnung eingesetzt wird. Über die Zuordnung des MIME-Types mit einer Anwendung in BeOS kann die Datei geöffnet werden. Sollte der Dateityp noch nicht zugeordnet sein, holt dies BeOS durch die Dateiendung und der Zuordnung zum MIME Typ nach.
- Partitionsgröße max. 264Bytes (ca. 18 Billionen GByte)

ext2-fs extended filesystem ext2 ist das erweiterte Dateisystem von Rémy Card. Es kann als das Standarddateisystem für das Betriebssystem Linux bezeichnet werden. Die Dateinamen können bis zu 255 Zeichen lang sein, die maximale Größe für eine Partition liegt mit Kernel 2.2 bei 2 GByte.
Dieses Dateisystem ist so organisiert, dass zu jeder Datei eine Informationsdatei (Inode) gehört, in der alles ausser dem Dateinamen vermerkt ist. So werden darin die Zugriffsrechte, Dateigröße, Position und die belegten Dateiblöcke abgelegt.
Inzwischen wird das ext- Dateisystem mit Verbesserungen im Bereich Design und Leistung in der Version 3 eingesetzt.

FAT 12/16/32 File Allocation Table FAT Dateisysteme sind von der Struktur her einfach aufgebaut und enthalten eine zusätzliche Kopie der Dateizuordnungstabelle im ersten MByte auf dem Datenträger. Bei Beschädigung der Haupttabelle kann diese durch die Kopie korrigiert werden, vorausgesetzt das erste MByte ab Sektor 0 wurde nicht gelöscht. Der Zugriff auf FAT Partitionen wird von den meisten Betriebssystemen als Standard unterstützt. Der Einsatz dieses Dateisystem beansprucht nur sehr geringe Ressourcen, zum heutigen Zeitpunkt nachteilig ist der hohe Speicherverschnitt (slack space) der durch eine zu hohe Clustergröße bei der Aufteilung der Dateien entsteht. Dateinamen werden generell in Großbuchstaben abgespeichert, eine Unterscheidung in Groß- oder Kleinschreibung findet unter Windows Betriebssystemen nicht statt. Für das FAT-Dateisystem sind nur wenige Attribute verfügbar. Diese sind R, H, S, A: Read-only, Hidden, System und Archive.

Das Dateisystem FAT mit der darauf folgenden 2-stelligen Zahl zeigt die Anzahl der maximal adressierbaren Cluster in Bit an und damit auch die maximale Anzahl von verwaltbaren Dateien. Daraus ergeben sich folgende Angaben:

Merkmale FAT 12 FAT 16 FAT 32
Max. Dateigröße: 32 MByte 2.048 MByte 4.096 MByte
Max. Partitionsgröße: 32 MByte 2.048 MByte (DOS)
4.096 MByte (NT)
8.192 GByte
Max. Anzahl der Dateien: 4096 65.536 ca. 4,2 Mio.


FAT 12 Kam 1976 erstmals auf 180 KByte Disketten zum Einsatz. Die Idee und Grundlagen zu diesem Dateisystem entstanden durch Tim Patterson, die Technik wurde 1976 von Bill Gates aufgekauft. Für den Dateinamen lassen sich maximal 8 Zeichen, für die Erweiterung 3 Zeichen wählen.

FAT 32 Ist der Nachfolger von FAT 12 für Festplatten. Diese überarbeitete Version erlaubt jetzt Partitionsgrößen von bis zu 8 Terabyte. Allerdings ist in Windows 2000 und Windows XP das Formatieren von mehr als 32 GByte großen FAT32 Partitionen nicht direkt möglich. FAT 32 nutzt gegenüber FAT 16 kleinere Cluster was zu einer besseren Speichernutzung und weniger Speicherverschnitt führt. Durch den etwas angestiegenen Verwaltungsaufwand ist es ab einem Pentium 90 MHz bedenkenlos bei etwa gleicher Performance einsetzbar, wenn man auf die uneingeschränkte Kompatibilität verzichten kann. Dateinamen sind jetzt nicht mehr auf das 8.3 Schema beschränkt.

HFS Hierarchical Filesystem HFS ist das Standard Dateisystem für Macintosh Computer. Es ist der Nachfolger des MFS (Macintosh File System) Dateisystem. Eine Partition kann mit bis zu 65.535 Cluster (16-Bit) formatiert werden, die Clustergröße richtet sich nach der Größe der Partition. Dateinamen können aus bis zu 31 Zeichen bestehen, die maximale Dateigröße beträgt 2 GByte. Der Nachfolger heisst HFS+ und zeichnet alle Zugriffe auf das Dateisystem in einem Journal für höhere Datensicherheit auf. Der Dateiname kann jetzt aus bis zu 255 Unicode Zeichen bestehen. Das Dateisystem kann jetzt mit bis zu 32-Bit Clustern adressiert werden und unterstützt eine maximale Dateigröße von 8 Exabyte (263 byte).

HPFS High Performance File System Dieses Dateisystem wurde gemeinsam von IBM und Microsoft etwa im Jahr 1985 entwickelt. Eingesetzt wurde es zunächst in OS/2 1.2 und Microsoft LAN Server. Die Idee entstand aus den unzureichenden Fähigkeiten des FAT Dateisystem für den Einsatz auf Servern und in Netzwerken, wie fehlende Dateizugriffsrechte. HPFS besitzt eine deutlich fortschrittlichere Methode um die Dateien und Verzeichnisse zu verwalten und die Fragmentation weitgehend zu vermeiden. Durch die Anordnung in B-Verzweigungen lassen sich Objekte schneller auffinden. Die Objekttabelle befindet sich zusätzlich in der Mitte der Partition um die Datensicherheit zu erhöhen und die Suchzeit zu minimieren. Es können sogar eigene Attribute wie der Herkunftsort einer Datei definiert werden. 1991 gab Microsoft die Mitarbeit an OS/2 auf, was zum Bruch zwischen IBM und Microsoft führte. Seitdem war Apple Vertriebspartner für OS/2.

ReiserFS ReiserFS gehört zu den Journaling Dateisystemen. Mit seiner ähnlich einer Datenbank aufgebauten Verwaltungsstruktur kann jede protokollierte Änderung rückgängig gemacht werden. Dazu gehören alle Zugriffe auf das Dateisystem und sorgt zudem für die Konsistenz von Daten auch bei plötzlichem Stromausfall. Die Prüfung auf Dateikonsistenz ist sehr schnell. Linux, HP-UX, AIX und OS/2 nutzen es als optionales Dateisystem und nutzen so die hohe Performance, Zuverlässigkeit und Schnelligkeit bei der Verwaltung großer Datenmengen. Dabei arbeitet es auch zuverlässig mit den verschiedenen RAID Levels im Softwaremodus zusammen.

NTFS New Technology File System Dieses Dateisystem wird seit der ersten Windows NT Version eingesetzt. Geerbt hat es Designkonzepte von HPFS. Die Verwaltung findet direkt auf der Ebene von Sektoren statt und ermöglicht dadurch bessere Speicherplatzausnutzung. Zur Verwaltung der Sektoren und Dateien kommt die MFT (Master File Table) zum Einsatz. Es gehört zu den protokollierenden Dateisystemen die jede Änderung protokollieren und überwachen. Wird ein Vorgang nicht vollständig beendet, wird der Originalzustand wiederhergestellt. Mit NTFS lassen sich einzeln Datei- und Ordner Rechte einrichten. Die Partitionsgröße kann bis zu 264 Byte groß sein, Dateinamen werden mit bis zu 255 Unicode Zeichen. Es unterstützt eine transparente Komprimierung von Dateien und Verzeichnissen und bietet eine Transaktionsverwaltung aller Zugriffen (Indizies). Attribute von gespeicherten Objekten sind Lesen, Schreiben, Ausführen, Löschen, Berechtigung, Eigentümer und Komprimiert.

NTFS Features (ab Windows XP)
- Überarbeitete Funktionen der Vorversion
- Verschlüsselung des Dateisystems mit EFS
- Datenträgerkontingente (übernommen von Unix, Disk-Quota)
- Bereitstellungspunkte (übernommen von Unix, Mount Point)
- Überwachung des Pfades von verteilten Verknüpfungen
- Transparente Kompression von Dateien mit geringer Datendichte
- Änderungsjournal für Dateioperationen

fs-QNX QNX Filesystem Dieses Dateisystem ist sehr leistungsfähig und hat ein extrem robustes Design. Die Dateizuordnungstabelle ist in Form einer Bitmap realisiert die durch Signaturen (Kontrollstrukturen) Datenverlusten vorbeugt und eine Wiederherstellung vereinfacht. Es gleicht dem QNX 4 Dateisystem, enthält POSIX Eigenschaften und unterstützt Multi-Threading. Dateinamen können aus bis zu 48 Zeichen bestehen.

iFS Internet File System Das Oracle iFS speichert Dateien in einer Oracle 9i Datenbank ab, kann aber auch externe Dateien verwalten und in die übergreifende Nutzung und Verwaltung von Dateien im Netzwerk sowie die umfangreiche Suchfunktion einbeziehen. Über verschiedene Protokolle wie HTTP, SMB, FTP und SMTP ist der Zugriff auch möglich. Alle Funktionen lassen sich nur über die spezielle Oracle Software nutzen. Zusätzliche Features wie Versionierung von Dateien und XML Unterstützung sprechen für die Stärken dieses Dateisystem. Die Anpassungsfähigkeit und Konvertierung von Dokumenten sowie E-Mails sind ebenfalls beachtenswert. Das Lesen und Schreiben von Dateien innerhalb der Datenbank läuft im allgemeinen langsamer ab als bei reinen Dateiservern. Im Gegenzug führt die Suchfunktion bei großen Archiven deutlich schneller zu einem Ergebnis.

NFS Network Filesystem Sun Microsystems entwickelte dieses verteilte Dateisystem-Protokoll um den Dateizugriff über mehrere Computer hinweg zu ermöglichen. Mit diesem Netzwerk-Dateisystem können Verzeichnis-Einträge verschiedener Rechner im lokalen Netzwerk ausgetauscht werden. Es ist das Standard-Dateisystem in Unix Netzwerken für den Datenzugriff unter den einzelnen Rechnern.

SMB Server Message Block Dieses Protokoll ermöglich es auf die exportierten Verzeichnisse eines Rechners mit NetBIOS- und TCP/IP Unterstützung zuzugreifen, es ist indirekt auch ein Dateisystem. Zum Beispiel bietet Windows ab der Version 3.11 (Workgroups) diese Funktionalität, wenn ein TCP/IP-Stack installiert ist. Haupteinsatz sind homogene Windows Netzwerke aber auch heterogene Netzwerke, die sich aus Unix oder verwandten Betriebssystemen und Windows Computern zusammensetzen.





Weblinks

[ XFS ][ ReiserFS ]