Photozauber

1. Was ist ein Dateisystem?

Um Dateien auf einem Speichermedium festzuhalten und zu verwalten, benötigt man ein Dateisystem. In diesem System werden der Name, einige Attribute (Eigenschaften) der Datei, und der Ort an dem die Datei aufbbewahrt wird festgehalten.
Um diesen Ort beschreiben zu können, muss zunächst mal ein numerisches System auf dem Speichermeidum geschaffen werden, dass die Adressierung der einzelnen Dateien erlaubt. Magnetplattenspeicher wie Festplatten, Disketten, ZIP-Disketten usw. werden deshalb zunächst in Spuren und Sektoren aufgeteilt. Diesen Vorgang nennt man formatieren. (Abbildung 1)

Bereits in der Art und Weise, wie diese Sektoren und Spuren angelegt und verwaltet werden, unterscheiden sich die einzelnen Dateisysteme voneinander. Spuren und Sektoren werden durchnummeriert - auf diese Weise können Dateien auf einem Speichermedium genau adressiert werden. In den ersten Sektoren einer Festplatte befindet sich ein Inhaltsverzeichnis, indem der Name der Datei und ihr Ort auf der Platte festgehalten werden. Beispiel: Die Datei foto.jpg liegt auf der Festplatte C auf Spur 1 in den Sektoren 1 und 2. (siehe Abb.2)

Dateisysteme sind in der Regel eng an bestimmte Betriebssysteme gekoppelt und werden wie diese weiterentwickelt. Das früher am weitesten verbretete Dateisystem hieß FAT („File Allocation Table“ zu deutsch „Dateizuordnungstabelle“) und gehörte zum Betriebssystem MS-DOS.
FAT konnte lediglich Platten bis zu einer Größe von 512 MB verwalten. Deshalb wurde es schrittweise erweitert. FAT16 kam immerhin schon mit Platten bis zu 2 GB zurecht und FAT32 (Windows 95, Windows 98) organisiert Platten bis zu 2048 GB, was wohl noch eine Weile reichen wird. Windows 2000 und XP arbeiten mit einem völlig neuen Dateisystem, das NTFS („New Technology File System“) heisst. Apple Rechner arbeiten traditionell mit eigenen Dateisystemen, die HFS („Hierarchical File System“) bzw. HFS+ heissen. Dazu kommen noch eine ganze Reihe unterschiedlicher Dateisysteme unter unterschiedlichen UNIX/Linux Betriebssystemen und Distributionen.

2. Sektorgröße

Die Arbeitsweise von Dateisystemen bringt es mit sich, das alle Sektoren nur eine defi nierte Größe haben können und das Dateisysteme nur eine bestimmte Anzahl von Sektoren verwalten können. Bei FAT16 und FAT32 werden daher zusätzlich mehrere Sektoren zu sogenannten Clustern zusammengefasst, die dann wie ein Sektor angesprochen werden. FAT16 kann 216, FAT32 232 solcher Cluster verwalten. Die Größe eines Clusters richtet sich nach der Größe des Speichermeidums, bei Festplatten über 2 GB beträgt sie 4 KB. Da immer nur ganze Cluster adressiert werden können, belegen auch Dateien oder Dateifragmente die kleiner als 4 KB sind, trotzdem diesen Speicherplatz auf der Festplatte.

3. Fragmentierung

Solange eine Festplatte frisch formatiert ist, werden alle Dateien möglichst in zusammenhängende Sektoren (bzw. Cluster) geschrieben. Nach einer gewissen Zeit findet das Betriebssystem allerdings nicht mehr genügend zusammenhängenden Platz auf dem Speichermedium und beginnt größere Dateien verstreut über die ganze Platte abzuspeichern. Das kann die Schreib- und Lesegeschwindigkeit erheblich verlangsamen. Defragmentierungsprogramme räumen Festplatten auf und wirken dem Problem entgegen, indem sie zusammengehörige Dateifragmente wieder in benachbarte Sektoren schreiben.

4. Partitionierung

Ein physikalisches Laufwerk (z.B. eine Festplatte) lässt sich logisch in mehrere verschiedene Laufwerke aufteilen. Auf diese Weise lassen sich etwa Programmzugriffe optimieren oder mehrere unterschiedliche Betriebssysteme auf einem Rechner verwalten. Zu diesem Zweck wird am Anfang der Platte
ein sogenannter Master Boot Record angelegt, indem beschrieben ist, um wie viele Partionen es sich handelt, und wo diese liegen. Jede Partition beginnt dann mit einem eigenen Boot-Sektor.

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