Dateisysteme

Dateisysteme sind rein virtuell, das Abspeichern, Auslesen oder Löschen von Dateien auf einem Datenträger durch ein Betriebssystem wird von ein- bis mehreren Treiber umgesetzt. Zur Zeit sind etwa 70 Dateisysteme und Partitionstypen weltweit im Einsatz die jeweils unterschiedlichste Eigenschaften aufweisen. Hinzu kommt die zweite Art, die nur innerhalb von Netzwerkumgebungen existiert und den Datenzugriff Plattform-übergreifend auf Protokollebene ermöglicht.

Dem Netzwerkbereich gehören auch die Dateisysteme für paralleles Computing an. Beispiele dafür sind das GPFS (General Parallel File System) von IBM für 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. BFS ist journalingfähig, d.h. alle Dateisystemzugriffe werden in einer Art Datenbank protokolliert die hohe Performance beim Zugriff der Datei- und Verzeichnis Attribute 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 Endung ausgemacht, sondern über das MIME Attribut das auch bei eMails zur Dateikennzeichnung eingesetzt wird. Über die Zuordnung des MIME-Types mit einer Anwendung in BeOS kann die Datei genutzt 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 Remy Card. Es kann als das Standarddateisystem für Linux-Installationen bezeichnet werden. Die Dateinamen können bis zu 255 Zeichen lang sein, die maximale Größe für eine Partition liegt mit Kernel 2.2 bei 2 GB.
Dieses Dateisystem ist so organisiert, das zu jeder Datei eine Informationsdatei (Inode) gehört, in der alles ausser dem Dateinamen festgelegt ist. So werden darin die Zugriffsrechte, Dateigröße, Position und die belegten Dateiblöcke abgelegt.
Inzwischen ist das ext- Dateisystem mit Design- und Performance Verbesserungen in der Version 3 einsetzbar.

FAT 12/16/32:File Allocation Table

FAT Dateisysteme sind von der Struktur her einfach aufgebaut und enthält eine zusätzliche Kopie der Dateizuordnungstabelle im 1 MByte auf der Festplatte. Bei Beschädigung der Haupttabelle kann diese durch die Kopie korrigiert werden, vorausgesetzt das 1. MByte ab Sektor 0 wurde nicht gelöscht. Der Zugriff auf FAT Partitionen wird von den meisten Betriebssystemen als Basis unterstützt.

Die Benutzung dieses Dateisystem beansprucht sehr geringe Ressourcen, zum heutigen Zeitpunkt nachteilig ist der hohe Speicherverschnitt (Slack Space) der durch schlechte Verwaltung der Dateien in zu großen Clustern entsteht. Dateinamen werden generell in Großbuchstaben abgespeichert, eine Unterscheidung in Groß- oder Kleinschreibung findet nicht statt. Für das FAT-Dateisystem sind vergleichsweise wenig Attribute verfügbar. Diese sind R, H, S, A: Read-only, Hidden, System, Archive

Das Dateisystem FAT mit der darauf folgenden Zahl kennzeichnet die Anzahl der maximal möglichen adressierbaren Cluster und deswegen die maximale Anzahl von verwaltbaren Dateien an. Damit ergeben sich folgende Größen:
 

FAT 12:
1976: Kam erstmals auf 180 Kbyte Disketten zum Einsatz.Erfinder: Idee und Grundlagen von Tim Patterson, 1976 von Bill Gates aufgekauft. Für den Dateinamen lassen sich maximal 8 Zeichen, für die Erweiterung 3 Zeichen wählen.
FAT32:
Diese überarbeitete Version erlaubt nun 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 ohne weiteres möglich. FAT32 nutzt gegenüber FAT16 kleinere Cluster was zu einer besseren Speichernutzung und weniger Verschnitt führt. Durch den etwas angestiegenen Verwaltungsaufwand ist es ab einem Pentium 90 MHz bedenkenlos bei etwa gleicher Performance einsetzbar, wen man auf die uneingeschränkte Kombatibilität verzichten kann. Dateinamen sind jetzt nicht mehr auf das 8.3 Format beschränkt.

HFS:Hierarchical Filesystem

HFS ist das Standard Dateisystem für Macintosh Computer.

HPFS:High Performance File System

Gemeinsam durch IBM und Microsoft ca. 1985 entwickelt, wurde es zunächst in OS/2 1.2 und MS LAN Server eingesetzt. Die Idee entstand aus der Unbrauchbarkeit von FAT für Server und Netzwerke, da keine Sicherheitsinformationen wie Zugriffsrechte anlegbar sind. HPFS besitzt eine deutlich fortschrittlichere Methode um die Dateien und Verzeichnisse zu verwalten und die Defragmentation weitgehend zu mindern. 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.1991 gab Microsoft die Mitwirkung bei OS/2 auf, was zum Bruch zwischen IBM und Microsoft führte. Seitdem war Apple Vertriebspartner für OS/2. Besondere Merkmale sind:

• Definieren von eigenen Attributen im Dateisystem möglich,Bsp: ursprüngliche Dateiherkunft

ReiserFS:Hans Reiser's ReiserFS

ReiserFS reiht sich in die Gruppe der Journaling Filesystems ein. Diese Dateisysteme sind Datenbank-ähnlich aufgebaut und haben den Vorteil, das damit jede Änderung rückgängig gemacht werden kann. Es protokolliert alle Aktivitäten im Dateisystem mit und sorgt für Konsistenz von Daten auch bei plötzlichem Stromausfall.

Die Prüfung auf Dateikonsistenz ist sehr schnell. Linux, HP-UX, AIX und OS/2 5 nutzen es als optionales Dateisystem und nutzen so die hohe Performance, Zuverlässigkeit und Schnelligkeit bei der Verwaltung großer Datenmengen. Dabei arbeitet es zuverlässig mit den verschiedenen RAID Levels im Softwaremodus zusammen.www.namesys.com

Leistungsfähigkeit von JFS(1)

• Max. Dateigröße: 64 GByte

• Max. Partitionsgröße: 1 Terabyte
  Leistungsfähigkeit von JFS(2)

• Max. Dateigröße: 4 Petabyte(!)

• Max. Partitionsgröße: 4 Petabyte(!) Weitere Journaling Filesystems sind:XFS von SGI,JFS von IBM

NFS:NetWare File System

Standard Dateisystem für Novell NetWare Systeme.

NTFS:New Technology File System

Dieses 32-Bit Dateisystem wird primär seit 1994 bei Windows NT 4.0 eingesetzt (NTFS v4.0) und weiterhin in Windows 2000 (NTFS v5.0). NTFS ist nicht kompatibel zu DOS und wird nicht von den Betriebssystemen Windows 9x/Me unterstützt. Die Verwaltung findet direkt auf der Ebene von Sektoren statt und ermöglicht dadurch bessere Speicherplatzausnutzung.

Zur Verwaltung kommt die MFT (Master File Table) zum Einsatz. Es gehört zu den protokollierenden Dateisystemendie jede Änderung protokollieren und überwachen. Wird ein Vorgang nicht ordnungsgemäß beendet, wird der Originalzustand wiederhergestellt.

NTFS 4.0 Features

• Vergabe von Datei- und Ordnerberechtigungen

• Partitionsgröße bis zu 2⁶⁴Byte, Bootpartition mit max. 7,8 GByte

• Dateinamen mit bis zu 255 Zeichen

• Transparente Komprimierung von Dateien und Verzeichnissen

• Transaktionsverwaltung von Zugriffen (Indizies)

• Performancevorteil durch Dynamische Struktur

• Objektattribute:

(R= Read) Lesen; (W= Write) Schreiben;
(X= Execute) Ausführen;(D= Delete) Löschen;
(P= Permission) Rechte ändern; (O= Ownership) Besitz übernehmen;
(C= Compressed) Komprimiert

NTFS 5.0 Features

• Überarbeitete Funktionen von NTFS 4.0

• Verschlüsselung des Dateisystem 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

Es ist ein leistungsstarkes Dateisystem mit einem extrem robusten Design. Die Dateizuordnungstabelle ist in Form einer Bitmap realisiert die durch Signaturen (Kontrollstrukturen) vor Datenverlusten vorbeugt und eine Wiederherstellung vereinfacht.

• Erweitertes POSIX Filesystem

• Dateinamenlänge: 48 Zeichen

• Multi-Threading Design

• Gleicht dem QNX 4 Filesystem

iFS:Internet File System

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 ein Zugriff ebenfalls möglich. Alle Funktionen lassen sich nur über die spezielle Software nutzen. Zusätzliche Features wie Versionierung von Dateien und XML Unterstützung sprechen für 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 Fileservern. Im Gegenzug führt die Suchfunktion bei großen Archiven deutlich schneller zu einem Ergebnis.

NFS:Network Filesystem

Sun Microsystems entwickelte dieses Dateisystem, um den Dateizugriff über Computer hinweg zu ermöglichen. Mit diesem Netzwerk-Dateisystem können Verzeichnis-Äste 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 Netzwerk-Dateisystem bzw. Protokoll ermöglich es, auf die exportierten Verzeichnisse eines Rechners mit NetBIOS- und TCP/IP-Unterstützung zuzugreifen. Zum Beispiel bietet Windows ab der Version 3.11 (Workgroups) diese Funktionalität, wenn ein TCP/IP-Stack installiert wurde. Haupteinsatz sind homogene Windows Netzwerke aber auch heterogene Netzwerke, die sich aus Unix (oder verwandte Betriebssysteme) und Windows Computern zusammensetzen.