Was ist ein Dateisystem und warum gibt es so viele davon?

Unterschiedliche Betriebssysteme unterstützen unterschiedliche Dateisysteme. Ihr Wechseldatenträger sollte für beste Kompatibilität FAT32 verwenden, es sei denn, er ist größer und benötigt NTFS. Mac-formatierte Laufwerke verwenden HFS+ und funktionieren nicht mit Windows. Und Linux hat auch seine eigenen Dateisysteme.

Leider müssen selbst typische Computerbenutzer über die verschiedenen Dateisysteme nachdenken und wissen, womit sie kompatibel sind. Hier ist, was Sie über Dateisysteme wissen müssen – und warum es so viele verschiedene gibt.

Dateisysteme 101

Unterschiedliche Dateisysteme sind einfach unterschiedliche Möglichkeiten zum Organisieren und Speichern von Dateien auf einer Festplatte, einem Flash-Laufwerk oder einem anderen Speichergerät. Jedes Speichergerät hat eine oder mehrere Partitionen, und jede Partition ist mit einem Dateisystem „formatiert“. Der Formatierungsvorgang erstellt einfach ein leeres Dateisystem dieses Typs auf dem Gerät.

Ein Dateisystem bietet eine Möglichkeit, die Daten auf dem Laufwerk in einzelne Teile, die Dateien, aufzuteilen. Es bietet auch eine Möglichkeit, Daten zu diesen Dateien zu speichern, beispielsweise deren Dateinamen, Berechtigungen und andere Attribute. Das Dateisystem bietet auch einen Index – eine Liste der Dateien auf dem Laufwerk und wo sie sich auf dem Laufwerk befinden, sodass das Betriebssystem an einem Ort sehen kann, was sich auf dem Laufwerk befindet, anstatt das gesamte Laufwerk zu durchsuchen, um eine Datei zu finden .

Ihr Betriebssystem muss ein Dateisystem verstehen, damit es seinen Inhalt anzeigen, Dateien öffnen und Dateien darin speichern kann. Wenn Ihr Betriebssystem ein Dateisystem nicht versteht, können Sie möglicherweise einen Dateisystemtreiber installieren, der Unterstützung bietet – oder Sie können dieses Dateisystem einfach nicht mit diesem Betriebssystem verwenden.

Die Metapher hier ist ein Papierablagesystem – die Datenbits auf einem Computer werden „Akten“ genannt und sind in einem „Dateisystem“ organisiert, so wie Papierakten in Aktenschränken organisiert werden könnten. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Dateien zu organisieren und Daten über sie zu speichern – „Dateisysteme“.

Aber warum gibt es so viele?

Nicht alle Dateisysteme sind gleich. Verschiedene Dateisysteme haben unterschiedliche Möglichkeiten, ihre Daten zu organisieren. Einige Dateisysteme sind schneller als andere, einige verfügen über zusätzliche Sicherheitsfunktionen und einige unterstützen Laufwerke mit großen Speicherkapazitäten, während andere nur auf Laufwerken mit geringerer Speicherkapazität funktionieren. Einige Dateisysteme sind robuster und resistenter gegen Dateibeschädigungen, während andere diese Robustheit gegen zusätzliche Geschwindigkeit eintauschen.

Es gibt kein bestes Dateisystem für alle Anwendungen. Jedes Betriebssystem verwendet in der Regel ein eigenes Dateisystem, an dem auch die Betriebssystementwickler arbeiten. Microsoft, Apple und die Linux-Kernel-Entwickler arbeiten alle an ihren eigenen Dateisystemen. Neue Dateisysteme könnten schneller und stabiler sein, besser auf größere Speichergeräte skalieren und mehr Funktionen haben als alte.

Das Entwerfen eines Dateisystems erfordert eine Menge Arbeit, und dies kann auf viele verschiedene Arten erfolgen. Ein Dateisystem ist nicht wie eine Partition, die einfach nur ein Stück Speicherplatz ist. Ein Dateisystem gibt an, wie Dateien angelegt, organisiert, indiziert und mit Metadaten verknüpft werden. Es gibt immer Raum, um die Vorgehensweise zu optimieren – und zu verbessern.

Wechseln von Dateisystemen

Jede Partition ist mit einem Dateisystem formatiert. Sie können manchmal eine Partition in ein anderes Dateisystem „konvertieren“ und die Daten darauf behalten, aber dies ist selten eine ideale Option. Stattdessen möchten Sie wahrscheinlich zuerst Ihre wichtigen Daten von der Partition kopieren.

Um der Partition anschließend ein neues Dateisystem zu geben, müssen Sie sie einfach mit diesem Dateisystem im Betriebssystem «formatieren», das sie unterstützt. Wenn Sie beispielsweise ein Linux- oder Mac-formatiertes Laufwerk haben, können Sie es in Windows mit NTFS oder FAT32 formatieren, um ein Windows-formatiertes Laufwerk zu erhalten.

Betriebssysteme formatieren Partitionen automatisch auch während der Installation des Betriebssystems mit dem entsprechenden Dateisystem. Wenn Sie eine Windows-formatierte Partition haben, auf der Sie Linux installieren möchten, formatiert der Linux-Installationsprozess die NTFS- oder FAT32-Partition mit dem Linux-Dateisystem, das von Ihrer bevorzugten Linux-Distribution bevorzugt wird.

Wenn Sie also ein Speichergerät haben und ein anderes Dateisystem darauf verwenden möchten, kopieren Sie einfach die Dateien zuerst davon, um sie zu sichern. Formatieren Sie dann dieses Laufwerk mit einem Tool wie der Datenträgerverwaltung in Windows, GParted in Linux oder dem Festplatten-Dienstprogramm in Mac OS X.

Ein Überblick über gängige Dateisysteme

Hier ist ein kurzer Überblick über einige der gängigsten Dateisysteme, denen Sie begegnen werden. Es ist nicht erschöpfend – es gibt noch viele andere.

• FAT32: FAT32 ist ein älteres Windows-Dateisystem, wird aber immer noch auf Wechselmedien verwendet – allerdings nur auf den kleineren. Größere externe Festplatten von etwa 1 TB werden wahrscheinlich mit NTFS formatiert. Sie sollten dies nur mit kleinen Speichergeräten oder zur Kompatibilität mit anderen Geräten wie Digitalkameras, Spielkonsolen, Set-Top-Boxen und anderen Geräten verwenden, die nur FAT32 und nicht das neuere NTFS-Dateisystem unterstützen.
• NTFS: Moderne Versionen von Windows – seit Windows XP – verwenden das NTFS-Dateisystem für ihre Systempartition. Externe Laufwerke können entweder mit FAT32 oder NTFS formatiert werden.
• HFS+: Macs verwenden HFS+ für ihre internen Partitionen und formatieren gerne auch externe Laufwerke mit HFS+ – dies ist erforderlich, um ein externes Laufwerk mit Time Machine zu verwenden, damit beispielsweise Dateisystemattribute ordnungsgemäß gesichert werden können. Macs können auch FAT32-Dateisysteme lesen und schreiben, obwohl sie standardmäßig nur von NTFS-Dateisystemen lesen können – Sie benötigen Software von Drittanbietern, um von einem Mac in NTFS-Dateisysteme zu schreiben.
• Ext2/Ext3/Ext4: Unter Linux werden Sie häufig die Dateisysteme Ext2, Ext3 und Ext4 sehen. Ext2 ist ein älteres Dateisystem und es fehlen wichtige Funktionen wie Journaling – wenn der Strom ausfällt oder ein Computer beim Schreiben auf ein ext2-Laufwerk abstürzt, können Daten verloren gehen. Ext3 fügt diese Robustheitsfunktionen auf Kosten einer gewissen Geschwindigkeit hinzu. Ext4 ist moderner und schneller – es ist jetzt das Standarddateisystem der meisten Linux-Distributionen und schneller. Windows und Mac unterstützen diese Dateisysteme nicht – Sie benötigen ein Drittanbieter-Tool, um auf Dateien in solchen Dateisystemen zuzugreifen. Aus diesem Grund ist es oft ideal, Ihre Linux-Systempartitionen als ext4 zu formatieren und Wechseldatenträger mit FAT32 oder NTFS formatiert zu lassen, wenn Sie Kompatibilität mit anderen Betriebssystemen benötigen. Linux kann sowohl FAT32 als auch NTFS lesen und schreiben.
• Btrfs: Btrfs – „besseres Dateisystem“ – ist ein neueres Linux-Dateisystem, das sich noch in der Entwicklung befindet. Es ist derzeit nicht die Standardeinstellung der meisten Linux-Distributionen, aber es wird wahrscheinlich eines Tages Ext4 ersetzen. Das Ziel besteht darin, zusätzliche Funktionen bereitzustellen, die es Linux ermöglichen, auf größere Speichermengen zu skalieren.
• Wechsel: Unter Linux ist das „Swap“-Dateisystem nicht wirklich ein Dateisystem. Eine als „Swap“ formatierte Partition kann vom Betriebssystem nur als Swap-Speicherplatz verwendet werden – sie ist wie die Auslagerungsdatei unter Windows, erfordert jedoch eine dedizierte Partition.

Es gibt auch andere Dateisysteme – insbesondere auf Linux und anderen UNIX-ähnlichen Systemen.

Ein typischer Computerbenutzer muss die meisten dieser Dinge nicht wissen – es sollte transparent und einfach sein – aber die Kenntnis der Grundlagen hilft Ihnen, Fragen zu verstehen wie: „Warum funktioniert dieses Mac-formatierte Laufwerk nicht mit meinem Windows-PC?“ und „Soll ich diese USB-Festplatte als FAT32 oder NTFS formatieren?“

Bildnachweis: Gary J. Wood auf Flickr, kleuske auf Flickr