Dateisysteme

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FAT32, exFAT, NTFS, APFS, AFFS, HFS und ext .
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Filesyteme im Vergleich: FAT32, exFAT, NTFS, APFS, AFFS, HFS und ext

Du hast sicher schon einmal von Dateisystemen gehört, aber weißt du eigentlich, was sie tun und warum sie wichtig sind? Kurz gesagt: Dateisysteme sind die unsichtbaren Organisatoren deiner digitalen Welt. Sie bestimmen, wie deine Daten auf deinem Computer, deinem Smartphone oder deiner externen Festplatte gespeichert und verwaltet werden.

In diesem Artikel wollen wir uns die vier wichtigsten Dateisysteme ansehen: FAT32, exFAT, NTFS und APFS. Außerdem werfen wir einen Blick auf drei historisch relevante Systeme: Amiga Fast File System (AFFS), Hierarchical File System (HFS) und extended filesystem (ext), sowie ISO9660 und Joliet und UDF.

FAT32: Der Klassiker

FAT32 ist ein alter Hase. Seit 1996 ist es ein fester Bestandteil von Windows und wird auch von vielen anderen Geräten unterstützt. Der Vorteil: FAT32 ist einfach und zuverlässig. Es kann bis zu 16 Terabyte an Speicherplatz verwalten, was für die meisten Anwendungen ausreichend ist. Allerdings hat FAT32 auch einen entscheidenden Nachteil: Die maximale Dateigröße ist auf 4 Gigabyte begrenzt. Das ist für Fotos und Musik kein Problem, aber für große Videos oder Spiele kann es schnell zu Problemen führen.

exFAT: Der Nachfolger

exFAT ist die Weiterentwicklung von FAT32. Es wurde entwickelt, um die Nachteile von FAT32 zu beseitigen. exFAT kann deutlich größere Dateien speichern, bis zu 512 Terabyte, und es unterstützt auch größere Speicherkapazitäten. Seit 2019 wird exFAT von allen wichtigen Betriebssystemen unterstützt, was es zur idealen Wahl für externe Festplatten und Speicherkarten macht.

NTFS: Das Windows-Dateisystem

NTFS ist das Standard-Dateisystem für Windows. Es ist sehr leistungsstark und bietet viele Funktionen, die FAT32 und exFAT nicht haben. Zum Beispiel kann NTFS Dateien komprimieren, um Speicherplatz zu sparen, und es bietet auch eine integrierte Verschlüsselung. Mit einer theoretischen maximalen Dateigröße von 256 Terabyte und einer Kapazität von 16 Millionen Terabyte ist NTFS für die meisten Anwendungen mehr als ausreichend.

APFS: Der Apple-Star

APFS ist das Standard-Dateisystem für macOS. Es wurde entwickelt, um die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit von macOS zu verbessern. APFS unterstützt ebenfalls große Dateien und Speicherkapazitäten und bietet auch Funktionen wie Komprimierung und Verschlüsselung.

AFFS: Das Amiga-Dateisystem

AFFS (Amiga Fast File System) war das Standard-Dateisystem für den Amiga-Computer. Es wurde entwickelt, um die Leistung des ursprünglichen Amiga-Dateisystems (OFS) zu verbessern. AFFS ist effizienter und schneller, da es redundante Informationen eliminiert und Datenblöcke direkt vom Hostadapter zum endgültigen Ziel übertragen kann. AFFS wurde mit AmigaOS 1.3 eingeführt und wurde später in das ROM von AmigaOS 2.0 integriert.

HFS: Das klassische Mac-Dateisystem

HFS (Hierarchical File System) war das Standard-Dateisystem für die Macintosh-Computer von Apple. Es wurde 1985 eingeführt und ersetzte das ursprüngliche Macintosh File System (MFS). HFS ermöglichte eine hierarchische Dateistruktur, was die Organisation von Dateien auf dem Computer deutlich vereinfachte. HFS wurde später durch HFS+ abgelöst, aber es wird immer noch auf einigen älteren Mac-Computern verwendet.

ext: Das Linux-Dateisystem

ext (extended filesystem) ist eine Familie von Dateisystemen, die speziell für Linux entwickelt wurden. Es gibt verschiedene Versionen von ext, darunter ext2, ext3 und ext4. ext ist bekannt für seine hohe Leistung und Zuverlässigkeit. Es wird von vielen Linux-Distributionen als Standard-Dateisystem verwendet.

ISO 9660: Das CD-Filesystem

ISO 9660 ist eine Norm der Internationalen Organisation für Normung (ISO), die ein Dateisystem für optische Datenträger (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray Disc etc.) beschreibt. Das Ziel dieser Norm ist die Unterstützung verschiedener Betriebssysteme wie z. B. Windows, Mac OS und Unix-Systeme, sodass Daten ausgetauscht werden können. ISO 9660 soll durch das Universal Disk Format abgelöst werden.

Der ISO-9660-Standard wurde 1988 veröffentlicht, basierend auf dem High-Sierra-Dateisystem zwei Jahre zuvor. Er schreibt vor, dass Dateinamen in der niedrigsten Kompatibilitätsstufe höchstens acht Zeichen und eine dreibuchstabige Dateinamenserweiterung umfassen dürfen. In dieser Stufe sind maximal acht Verzeichnisebenen zulässig. Multi-Extent-Dateien sind in der niedrigsten Kompatibilitätsstufe nicht gestattet, d. h. eine Datei darf 4 GiB − 1 Sektor nicht überschreiten. Bei einer Sektorgröße von 2 KiB ist eine Dateisystemgröße von 8 TiB möglich. Als Zeichen für die Dateinamen sind in der niedrigsten Kompatibilitätsstufe nur Großbuchstaben, Ziffern und der Unterstrich erlaubt. Alle Verzeichnisse sind alphabetisch geordnet zu erzeugen. Eine CD-ROM, die sich an derart strikte Vorgaben hält, kann auf nahezu jedem Computersystem gelesen werden.

Standard ISO 9660 Level 2

Der Standard ISO 9660 Level 2 ist weniger restriktiv und erlaubt Dateinamen bis zu einer Länge von 31 Zeichen. Dieser wurde z.B. vom AMIGA OS verwendet, u.a. CDTV und CD32.

ISO 9660-Level 3

Dateien dürfen fragmentiert werden, d. h. als sogenannte Multi-Extent-Dateien abgelegt werden, hauptsächlich, um Dateien ≥ 4 GB sowie Packet-Writing oder inkrementelles CD-Schreiben zu ermöglichen.

Joliet und Rockridge

Das Joliet-Format ist keine Erweiterung des ISO-9660-Standards, sondern ein separates Dateisystem, das typischerweise als Hybrid angelegt wird. Die Rockridge-Extensions erweitern den Standard um Unix-spezifische Dateieigenschaften, indem sie eine im ISO-9660-Standard vorgesehene Erweiterungsmethode zur Ergänzung von Verzeichniseinträgen verwenden. Da Joliet einen separaten Dateibaum auf dem Medium anlegt, kann es zusätzlich zu Rockridge angelegt werden. Anders als bei Rockridge besteht bei Joliet kein Zusammenhang zwischen den Dateinamen im ISO-9660-Baum.

HFS kombiniert mit ISO 9660

Für ältere Mac-OS-Versionen werden eigentlich keine Erweiterungen benötigt, weil der ISO-9660-Standard mit den Associated Files selbst in der niedrigsten Kompatibilitätsstufe schon eine direkte Abbildung des Apple-Resourceforks enthält. ISO 9660 wurde dennoch oft in Kombination mit einem HFS-System erzeugt. Beide Systeme teilen dabei die Dateidaten, haben aber jeweils eigene Metadaten. Da HFS jedoch eine Begrenzung auf 2 GB Dateigröße hat, ist HFS in letzter Zeit durch andere Erweiterungen verdrängt worden.

Quelle: Wikipedia
https://de.wikipedia.org/wiki/ISO_9660

Wie funktioniert ein Dateisystem?

Stell dir ein Dateisystem wie ein Buch mit vielen Kapiteln vor. Jedes Kapitel enthält einen bestimmten Teil deiner Daten. Damit der Computer sich zurechtfindet, sucht er standardmäßig nach dem Inhaltsverzeichnis, Table of Contents, kurz TOC. Dieses Inhaltsverzeichnis verweist dann auf den entsprechenden Datenbereich, also das richtige Kapitel im Buch.

Wenn du Dateien löschst und neue einfügst, passiert Folgendes: Zuerst wird der freie Bereich auf der Festplatte gefüllt. Wenn dieser Bereich zwischen zwei bereits vorhandenen Dateien liegt, wird im Anschluss ein freier Bereich der Festplatte verwendet. Das Inhaltsverzeichnis wird dann an die passenden Speicherstellen verwiesen.

Die Daten auf einer Festplatte

Eine Festplatte besteht aus mehreren Plattern, die sich drehen. Auf jeder Platte sind Spuren konzentrisch angeordnet, wie Ringe auf einem Baumstamm. Jede Spur ist in Sektoren unterteilt, die wie kleine Stücke einer Pizza aussehen. Jeder Sektor kann eine bestimmte Anzahl von Bytes speichern, üblicherweise 512 Bytes. Die Daten werden in Form von 0 und 1 Informationen gespeichert, also als Binärcode.

Daten auf CD, DVD und BluRay

Die Informationen auf einer CD, DVD oder BluRay sind auf einer spiralförmig nach außen verlaufenden Spur angeordnet, die maximal 85% der Gesamtfläche belegt. Diese Spur wird mit einem Laser gelesen, der die reflektierten Lichtstrahlen analysiert und so die gespeicherten Daten entschlüsselt.

Daten auf SSDs und USB-Sticks

Bei SSDs und USB-Sticks werden die Speicherchips erst einmal vom Controller adressiert und bilden dort eine Einheit. Dort gibt es dann ebenfalls ein Inhaltsverzeichnis und einen Datenbereich. SSDs und USB-Sticks können nicht defragmentiert werden. Der zugriff kann wesentlich schneller erfolgen als bei Datenträgern die auf Mechanik angewiesen sind wie Diskette, Festplatte oder CD-Laufwerk etc. . Der Stromverbrauch ist niedriger da keine Motoren am Arbeiten sind.

Zusammenfassung der Dateisysteme

Die folgenden Dateisysteme wurden oder werden primär auf Festplatten eingesetzt. Sie sind dabei jeweils nach dem primären Zielbetriebssystem eingeordnet:

Amiga

FFS (Amiga Fast File System): Dateisystem unter AmigaOS ab Version 1.3 (nicht verwechseln mit Berkeley FFS)
IceFS – optionales Freeware-Dateisystem für MorphOS
JXFS: Dateisystem unter AmigaOS ab Version 4.1
OFS (Old/Original File System): eingesetzt bei AmigaOS bis einschließlich Version 1.3, ursprünglich Amiga File System
PFS (Professional File System): AmigaOS-Dateisystem – Atomare Speicherart
SFS (Smart File System): Einsetzbar ab AmigaOS 3.x, Standarddateisystem unter MorphOS

Apple

Apple DOS: diskettenbasiertes Dateisystem für den Apple II
Apple SOS: Weiterentwicklung von Apple DOS für den Apple III, für Disketten (5,25″ und 3,5″) und Festplatten (Apple ProFile 5 MB und 10 MB)
Apple ProDOS: Dateisystem der späten Apple-II-Modelle (Apple IIe und Apple IIgs), dateisystemkompatibel mit Apple SOS
MFS (Macintosh File System): hierarchieloses Dateisystem mit Macintosh-spezifischen Eigenschaften, auf frühen Macintosh-Modellen (Macintosh 128 und Macintosh 512)
HFS (Hierarchical File System): hierarchisches Dateisystem mit Macintosh-spezifischen Eigenschaften, auf Macintosh-Modellen ab 1986 (ab Macintosh Plus)
HFS+: weiterentwickelte Variante von HFS mit Journaling und großzügigeren Beschränkungen für Dateigrößen, Volumegrößen usw., Standard unter Mac OS 8.1 bis macOS 10.12
HFSX: Variante von HFS+ mit Unterscheidung von Groß- und Kleinbuchstaben,[1] Standard bis iOS 10.2
APFS (Apple File System): Nachfolger von HFS+, Standard seit iOS 10.3 und macOS 10.13 (erst mit macOS 10.14 auch auf Fusion Drive)

RiscOS und Acorn

DFS (Disc Filing System): hierarchieloses Diskettendateisystem von Acorn (nicht verwechseln mit Microsoft DFS)
ADFS (Advanced Disc Filing System): weiterentwickelte Variante von DFS mit Hierarchie und Fragmentierung, unter RISC OS

Haiku und BeOS

BFS (Be File System): Standarddateisystem unter BeOS
OpenBFS (Open Be File System): weiterentwickelte Variante von BFS, assoziatives Journaling-Dateisystem

Linux

bcachefs: Copy-On-Write-Dateisystem, welches die Möglichkeit bietet, Snapshots zu erstellen und unter anderem Komprimierung und Verschlüsselung bietet
btrfs (Btree File System) – ursprünglich mit Linux entwickeltes sogenanntes Copy-On-Write-Dateisystem, welches die Möglichkeit bietet, sogenannte Snapshots zu erstellen
EcryptFS (Enterprise Cryptographic Filesystem) – ein verschlüsselndes Dateisystem mit Unterstützung im Linux-Kernel
EncFS (Encrypted File System) – ein auf FUSE aufbauendes, verschlüsselndes Userland-Dateisystem
ext (Extended File System) – mit dem Linux-Kernel entwickeltes Dateisystem
ext – weiterentwickelte Variante des minix-Dateisystems
ext2 (Second Extended File System) – weiterentwickelte Variante von ext mit erweiterten Grenzen; war lange Zeit das Standard-Dateisystem unter Linux
ext3 (Third Extended File System) – weiterentwickelte Variante von ext2 mit Journaling
ext3cow (Third Extended File System with Copy-On-Write) – weiterentwickelte Variante von ext3 mit Copy-On-Write-Funktionalität
Next3 – auf ext3 aufbauendes Dateisystem, welches die Möglichkeit bietet, sogenannte Snapshots zu erstellen
ext4 (Fourth Extended File System) – weiterentwickelte Variante von ext3, u. a. mit erweiterten Grenzen; ist rückwärtskompatibel und ersetzt ext2/3 vollständig
FTPFS – ein auf FTP aufbauendes Kernelmodul; wurde etwa 2005 abgelöst von LUFS/FUSE oder CurlFtpFS
JFS – Linux-Portierung des Enhanced Journaled Filesystem (JFS2) von IBM
NILFS (New Implementation of a Log-structured File System) – ein Logging-Dateisystem von NTT
NILFS2 – weiterentwickelte Variante von NILFS
OrangeFS – ein verteiltes (oder paralleles) Dateisystem, welches auf dem Parallel Virtual File System aufbaut
ReiserFS – ein Journaling-Dateisystem von Namesys
Reiser4 – ein Journaling-Dateisystem mit effizienter Speicherung und Plugin-Unterstützung, von Namesys
Tux3 – ein versionierendes Dateisystem

Microsoft

FAT12: frühes Dateisystem der FAT-(File-Allocation-Table)-Dateisystemfamilie unter ROM-BASIC und MS-DOS, heute noch gängig für Disketten (wird von nahezu jedem Betriebssystem unterstützt)
FAT16: neuere Variante in der FAT-Dateisystemfamilie mit erweiterten Limits gegenüber FAT12 (wird von nahezu jedem Betriebssystem unterstützt)
FAT32: neuere Variante der FAT-Dateisystemfamilie mit erweiterten Limits gegenüber FAT16, ab Windows 95b bzw. Windows 2000 (wird von neueren Betriebssystemen unterstützt)
exFAT: für den Einsatz auf Flash-Laufwerken

Quelle: Wikipedia , Liste von Dateisystemen :
https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Dateisystemen

Welches Dateisystem ist das richtige für dich?

Die Wahl des richtigen Dateisystems hängt von deinen Bedürfnissen ab. Wenn du ein Windows-Benutzer bist, ist NTFS die beste Wahl. Wenn du ein macOS-Benutzer bist, ist APFS die beste Wahl. Wenn du eine externe Festplatte oder Speicherkarte verwenden möchtest, die von verschiedenen Betriebssystemen unterstützt werden soll, ist exFAT die beste Wahl. Wenn du ein Amiga-Benutzer bist, ist AFFS das richtige Dateisystem für dich. Für ältere Mac-Computer ist HFS relevant. Für Linux-Benutzer ist ext die beste Wahl.

Fazit zu Dateisystemen

Dateisysteme sind ein wichtiger Bestandteil unserer digitalen Welt. Sie bestimmen, wie unsere Daten gespeichert und verwaltet werden. Die Wahl des richtigen Dateisystems hängt von deinen Bedürfnissen ab. Mit diesem Artikel hast du nun ein besseres Verständnis der verschiedenen Dateisysteme und kannst die richtige Wahl für deine Bedürfnisse treffen.

Was denkst du? Welches Dateisystem verwendest du am häufigsten? Teile deine Erfahrungen in den Kommentaren!

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