Grundsätzlich werden die Lokalitäten (=der Platz) der Daten (=Dateien) auf einem Massenspeicher durch die Spur (=Track) und die Sektoren (=Ausschnitte) festgelegt. Unter Microsoft Windows unterscheiden wir grundsätzlich zwischen den Dateisystemen FAT, HPFS und NTFS.
Grundlagen
FAT ist das bei weitem einfachste der von Windows NT unterstützten Dateisysteme. Das Charakteristikum des FAT-Dateisystems ist die FAT (File Allocation Table - Dateizuordnungstabelle). Als Schutzmaßnahme für den Datenträger werden zwei Exemplare der FAT angelegt für den Fall, daß eine FAT beschädigt wird.
Die Aktualisierung der FAT-Tabelle ist äußerst wichtig, gleichzeitig aber auch zeitaufwendig. Wird die FAT-Tabelle nicht regelmäßig aktualisiert, kann es zu Datenverlusten kommen. Die Aktualisierung der FAT-Tabelle ist zeitaufwendig, weil die Leseköpfe der Festplatte bei jeder Aktualisierung der FAT-Tabelle neu an der logischen Spur 0 (=äußerste Spur) der Festplatte positioniert werden müssen.
Die FAT-Verzeichnisstruktur ist nicht speziell organisiert. Dateien werden an der ersten verfügbaren Stelle auf dem Laufwerk gespeichert. Darüber hinaus unterstützt FAT ausschließlich die Dateiattribute Schreibgeschützt, Versteckt, System und Archiv.
Benennungskonventionen
FAT verwendet die traditionelle 8.3-Benennungskonvention für Dateien. Darüber hinaus müssen alle Dateinamen aus Zeichen des ASCII-Zeichensatzes bestehen. Der Name einer Datei oder eines Verzeichnisses kann bis zu acht Zeichen lang sein, dann folgen ein Punkt (.) als Trennzeichen und eine Erweiterung von bis zu drei Zeichen Länge. Der Name muß mit einem Buchstaben oder einer Ziffer beginnen und kann jedes beliebige Zeichen mit Ausnahme der folgenden enthalten:
. " / \ [ ] : ; | ,
Wird eines der oben genannten Zeichen benutzt, kann es zu unvorhersehbaren Ergebnissen kommen. Leerzeichen darf ein Dateiname nicht enthalten.
Folgende (einige) Dateinamen sind reserviert und dürfen nicht vom Anwender verwendet werden:
CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4,
LPT1, LPT2, LPT3,
PRN, NUL
Alle Zeichen werden in Großbuchstaben umgewandelt.
Vorteile
Unter Windows NT kann bei keinem der unterstützten Dateisysteme (FAT, HPFS, NTFS) das Löschen von Dateien rückgängig gemacht werden. Daher wird unter Windows NT vom Explorer die Papierkorb-Methode verwendet. Wenn sich die Datei jedoch in einer FAT-Partition befand und das System unter MS-DOS neu gestartet wird, läßt sich das Löschen der Datei rückgängig machen. Das FAT-Dateisystem ist am besten geeignet für Laufwerke und/oder Partitionen mit einer Größe von bis zu etwa 200 MB, da beim FAT-System nur sehr wenig Verwaltungsaufwand entsteht.
Nachteile
Für Laufwerke oder Partitionen von mehr als 200 MB sollte das FAT-Dateisystem möglichst nicht verwendet werden, weil die Dateizugriffszeit bei FAT mit wachsender Größe des Datenträgers recht schnell zunimmt. Darüber hinaus ist es nicht möglich, für Dateien in FAT-Partitionen Benutzer-Berechtigungen zu setzen.
FAT-Partitionen sind unter Windows NT auf eine Größe von 4 Gigabytes (GB) bzw. unter MS-DOS auf eine Größe von 2 GB beschränkt.
Grundlagen
Das HPFS-Dateisystem wurde eingeführt mit dem Ziel, den Zugriff auf die größeren Festplattenlaufwerke zu verbessern. Darüber hinaus war ein neues Dateisystemnötig, dessen Benennungssystem, Organisation und Sicherheitsfunktionen den wachsenden Anforderungen gerecht werden konnte. Die Dateinamen selbst können bis zu 254 Zeichen lang sein. Außerdem kann eine Datei bei HPFS mit speziellen Attributen versehen sein, so daß mehr Flexibilität im Hinblick Sicherheitsfunktionen möglich ist.
Unter HPFS enthalten die Verzeichniseinträge mehr Informationen als unter FAT. Außer der Attributdatei gehören dazu Informationen zu Datum und Uhrzeit der letzten Änderung, der Erstellung und des letzten Zugriffs.
HPFS versucht, so viel von einer Datei wie möglich in zusammenhängenden Sektoren zu speichern. Dies dient dazu, die Geschwindigkeit beim Lesen und Schreiben der Datei zu steigern.
HPFS organisiert ein Laufwerk als eine Serie von "virtuellen" 8-MB-Bändern. Zwischen den Bändern befinden sich Zuweisungsdaten, in denen verzeichnet wird, welche Teile dieses "Bandes" bereits zugewiesen sind und welche noch nicht. Die Bänder steigern die Systemleistung, da der Lesekopf der Festplatte nicht an die logische Spitze (in der Regel Spur 0 am äußersten Rand) der Festplatte zurückzufahren braucht, sondern lediglich an den Beginn der nächsten (virtuellen) Bandzuweisung ansteuern muß, um festzustellen, wo eine Datei gespeichert ist bzw. werden soll.
Wenn unter HPFS ein fehlerhafter Sektor (Bereich) erkannt wird, dient der "Hot-Fixes"-Eintrag dazu, statt auf den fehlerhaften Sektor auf einen anderen fehlerfreien Sektor zu schreiben. Diese Technik der Behandlung von Schreibfehlern bezeichnet man als "Hot-Fixing".
Beim "Hot-Fixing" verschiebt das Dateisystem im Fall eines Fehlers aufgrund eines fehlerhaften Sektors (=Bereichs) die entsprechenden Daten in einen anderen Sektor (=Bereich) und markiert den ursprünglichen Sektor als fehlerhaft. Dies alles geschieht automatisch für alle Anwendungen, die Festplattenschreib- und -lesezugriffe ausführen. Das heißt, die Anwendung erfährt nicht, daß Probleme an der Festplatte vorliegen. Ein Dateisystem, das das "Hot-Fixing" unterstützt, verhindert Fehlermeldungen wie zum Beispiel die Fehlermeldung "Abbrechen, Wiederholen, Fehler?", die das FAT-System ausgibt, wenn es einen fehlerhaften Sektor(=Bereich) erkennt.
Achtung: Die in Windows NT Version des HPFS unterstützt das "Hot-Fixing" nicht.
Vorteile
HPFS eignet sich am besten für Laufwerke zwischen 200 und 400 MB.
Nachteile
HPFS erfordert einen gewissen logischen Verwaltungsaufwand auf der Festplatte und ist daher nicht sehr effizient für Datenträger unter etwa 200MB. Benutzerspezifische Sicherheitseinstellungen können bei HPFS unter Windows NT nicht gesetzt (=genutzt) werden.
HPFS wird nur von Windows NT, Version 3.1, 3.5 und 3.51, unterstützt. Windows NT 4.0 unterstützt HPFS-Partitionen nicht und kann auch nicht auf sie zugreifen.
NTFS-Dateisystem
Grundlagen
Vom Standpunkt des Benutzers aus gesehen organisiert auch NTFS die Dateien in Verzeichnissen im wesentlichen wie beim HPFS-Dateisystem.
Ziel von NTFS ist es unter anderem folgendes zur Verfügung zu stellen:
Höchste Zuverlässigkeit
Vermeiden von
Einschränkungen, welche beim FAT- und HPFS-Dateisystem vorhanden
sind
Zuverlässigkeit
Um die Zuverlässigkeit des NTFS sicherzustellen, konzentrierte sich die Entwicklung in erster Linie auf die drei Bereiche Wiederherstellbarkeit, Vermeidung schwerwiegender Fehler an einem Sektor (=Bereich) und das Hot-Fixing.
NTFS ist ein wiederherstellbares Dateisystem, weil es die Transaktionen(=Veränderungen-> bewirken Zustände), die mit dem Dateisystem durchgeführt werden, protokolliert. Wird bei den Systemen FAT oder HPFS eine Überprüfung der Festplatte mit dem Kommando "chkdsk" durchgeführt, werden die Konsistenz (=logische Fehlerfreiheit) der Zeiger innerhalb des Verzeichnisses, die Zuordnung und die Dateitabellen überprüft. Unter NTFS wird implizit für jede Datei ein Protokoll der Transaktionen mit diesen Komponenten geführt, so daß bei einem "chkdsk" die Transaktionen nur auf den Stand der letzten Festschreibung zurückgesetzt werden müssen, um wieder Konsistenz im Dateisystem herzustellen. Einfacher gesagt bedeutet dies, daß unter NTFS die Veränderungen aller Objekte (=Dateien) protokolliert werden und daß mit Hilfe dieser Protokolle ein sauberer, korrekter, früherer Zustand der Datei erzeugt werden kann. Ein weiterer Sicherheitsmechanismus neben obiger Protokollierung ist jener, daß mehrer Dateitabellen angelegt (=vorhanden) sind.
Ähnlich wie die OS/2-Versionen von HPFS unterstützt auch NTFS das Hot-Fixing.
Zusätzliche Funktionen
Der Benutzer kann unter NTFS eine Datei mit seinen eigenen, benutzerdefinierten Attributen versehen.
Berücksichtigung von Groß- und Kleinschreibung bei der Benennung von Dateien (=POSIX-Standard). Unter POSIX sind README.TXT, Readme.txt und readme.txt unterschiedliche Dateien.
Aus der zusätzlichen Zeitangabe geht hervor, wann zum letzten Mal auf die Datei zugegriffen wurde.
Eine feste Verknüpfung , unter UNIX nennt man dies einen Link, liegt dann vor, wenn zwei verschiedene Dateinamen in verschiedenen Verzeichnissen auf die gleichen Daten verweisen.
Die maximal erlaubte Größe von Dateien und Datenträgern sind wesentlich gewachsen. So können sie jetzt bis zu 2^64 Bytes (16 Exabytes oder 18.446.744.073.709.551.616 Bytes) umfassen.
Vorteile
NTFS eignet sich am besten für Datenträger mit 400 MB oder mehr, weil die Systemleistung unter NTFS im Gegensatz zu FAT bei größeren Datenträgern nicht abnimmt.
Die Wiederherstellbarkeit von Dateien ist bei NTFS so ausgelegt, daß der Benutzer auf einer NTFS-Partition eigentlich nie irgendwelche Dienstprogramme (Norton, Disc-Doktor, etc) zur Festplattenreparatur ausführen muß.
Nachteile
Es ist wegen des Platzaufwands für die interne logische Verwaltung dieses Dateisystems nicht empfehlenswert, NTFS auf einem Datenträger von weniger als etwa 400 MB einzusetzen. .
Zur Zeit gibt es bei NTFS noch keine integrierte Dateiverschlüsselung. Daher ist es möglich, das System unter MS-DOS oder einem anderen Betriebssystem zu starten und sich mit Hilfe eines Festplatteneditors die Daten auf einem NTFS-Datenträger anzeigen zu lassen.
Die Formatierung einer Diskette im NTFS-Dateisystem ist nicht möglich. Unter Windows NT werden alle Disketten im FAT-Dateisystem formatiert, weil der für die Verwaltung unter NTFS benötigte Platz auf einer Diskette nicht zur Verfügung steht.
Benennungskonventionen
Datei- und Verzeichnisnamen können bis zu 255 Zeichen lang sein (einschließlich Erweiterungen=Extensions). Bei den Namen wird die Groß- und Kleinschreibung zwar beibehalten, bleibt jedoch ohne Wirkung. Das heißt, NTFS unterscheidet nicht auf der Basis von Groß- und Kleinschreibung zwischen den Dateinamen. Die Namen können jedes bleibige Zeichen mit Ausnahme der folgenden enthalten:
? " / \ < > * | :