Dateisysteme im Vergleich

Um Informationen auf einem Datenträger ablegen zu können, müssen diese in einer Datei enthalten sein. Damit die entsprechenden Daten aber auch wiedergefunden werden können, stellt ein Dateisystem eine Speicherstruktur zur Verfügung. Wie das genau funktioniert und welche verschiedenen Dateisysteme es gibt, ist Gegenstand des folgenden Beitrags.

Was ist ein Dateisystem?

Ein Dateisystem - auch Filesystem genannt - ist eine Ablagestruktur auf einem Speichermedium. Es organisiert das Lesen, Schreiben, Suchen, Bearbeiten oder Löschen der Dateien auf dem Speicher. Durch ein Filesystem können Dateien eindeutig identifiziert und von Anwendern schnell und gezielt abgerufen werden. Somit fungiert die Software als wichtige Schnittstelle zwischen dem Betriebssystem und den angeschlossenen Laufwerken.

Um ein Filesystem auf einen Datenträger aufzuspielen, muss dieser formatiert werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um klassische HDD Festplatten bzw. ein SSD- oder NVMe-Medium handelt. Entscheidender für die Wahl des Filesystems ist die Kompatibilität mit dem Betriebssystem.

In der Regel werden gekaufte Speichermedien bereits mit einem funktionsfähigen Dateisystem ausgeliefert. Durch Formatierung kann das System entsprechend angepasst bzw. gewechselt werden.

Welche Dateisysteme gibt es?

Es gibt eine Vielzahl von Lösungen zur Datenstrukturierung. Jedes Filesystem hat dabei verschiedene Vor- und Nachteile, die je nach Anwendungsbereich miteinander abgewogen werden sollten. Nicht jede Lösung ist für jedes Betriebssystem geeignet. Außerdem sind die Dateisysteme untereinander nicht kompatibel. Dies kann insbesondere dann eine Rolle spielen, wenn beispielsweise ein regelmäßiger Datenaustausch zwischen einem Windows-Desktop-PC und einem Linux-Server sichergestellt werden soll. Somit kann auch das Dateisystem bei der Entscheidung zwischen Windows- oder Linux-Webhosting eine Rolle spielen.

Gemeinsam ist jedoch allen Dateisystemen, dass sie die Dateien in einer Art Baumstruktur auf dem Speicher organisieren. Das bedeutet, dass von einem Wurzelverzeichnis verschiedene Unterverzeichnisse und Ordner abzweigen.

Die drei wichtigsten Dateisysteme sind die folgenden:

• FAT32
• NTFS
• APFS

Dateisystem FAT32

FAT32 wurde 1996 von Microsoft entwickelt und als Dateisystem für Windows konzipiert. Es bildet eine Ergänzung der Vorgängerversion FAT16. Konkret bedeutet das, dass Partitionen bis 512 MB mit FAT16 erzeugt werden. Zwischen 512 MB und 2 GB sind beide Systeme möglich. Ab 2 GB kann nur noch FAT32 genutzt werden.

Auch wenn das Dateisystem für Windows konzipiert wurde, ist auch mit anderen Betriebssystemen wie Mac OS, Linux oder FreeDOS kompatibel. Gegebenenfalls ist eine Treiberinstallation bei unixartigen Systemen erforderlich.

Ein großer Nachteil von FAT32 ist, dass die maximale Dateigröße auf 4 GB beschränkt ist. Mit dem 2006 entwickelten Ableger exFAT wurde dieses Problem jedoch behoben und größere Dateien sind mit diesem Filesystem kein Problem mehr.

Außerdem können einzelne Partitionen unter FAT32 mit lediglich 8 TB Speichervolumen erstellt werden. Damit stößt das Dateisystem in der heutigen Zeit schnell an Grenzen, da Videodateien oder ISO-Abbilder inzwischen auch Datenträger mit großen Kapazitäten erfordern. Auch WordPress-Anwender, die auf Backups von umfangreichen Webprojekten - etwa vor manuellen oder automatischen WordPress Updates oder zur Datenwiederherstellung nach DDoS-Angriffen- angewiesen sind, könnten mit FAT32 Probleme bekommen.

Dennoch ist das Dateisystem immer noch sehr verbreitet und findet überwiegend bei mobilen Wechseldatenträgern wie externen Festplatten, Speicherkarten oder USB-Sticks Anwendung.

FAT32 im Überblick

• Kompatibel ab Windows 95, FreeDOS, vielen Linux-Distributionen und Mac OS
• maximale Dateigröße: 4 GB
• größere Dateien mit exFAT möglich
• maximale Größe der Partitionen: 8 TB

Dateisystem NTFS

NTFS ist die Abkürzung für New Technology File System und wurde 1993 für das Betriebssystem Windows NT eingeführt. Seit Windows Vista ist es das standardmäßige Filesystem auf Windows-PCs.

Gegenüber dem FAT-Filesystem hat NTFS einige Vorzüge. So sind Dateigrößen von bis zu 256 TB standardmäßig möglich. Überdies bietet NTFS die Option zur Datenkomprimierung, was für mehr Platz auf dem Speicher sorgen kann.

Doch der entscheidende Vorteil von NTFS liegt im Bereich der Datensicherheit. So bietet das Dateisystem die Möglichkeit der Datenverschlüsselung sowie die Verwaltung von Zugriffsrechten auf die Dateien. Insofern ist das Filesystem insbesondere für Administratoren interessant, die einen Server vor den Gefahren wie Cyberkriminalität schützen wollen.

NTFS im Überblick

• geeignet für große Datenträger mit hohem Speichervolumen
• Dateien bis 256 TB möglich
• hohe Datensicherheit durch Dateiverschlüsselung und Zugriffsrechteverwaltung
• Datenkomprimierung möglich

Dateisystem APFS

Im Jahr 2016 stellte die Firma Apple das Filesystem APFS, welches den Vorgänger HFS+ ablöste, vor. Ab März 2017 stand es zunächst nur für iOS Version 10.3 zur Verfügung. Erst mit der Version "High Sierra" wurde APFS auch in das Mac OS implementiert und ist seither Standard.

APFS ist für Flash-Speicher wie SSDs optimiert. Die Verwendung auf HDD-Festplatten ist zwar prinzipiell möglich, aber nicht zu empfehlen.

Das Space Sharing erlaubt es, den Speicher der Datenträger optimal zu nutzen. Hierbei steht jeder Partition der gesamte Speicherplatz des physischen Laufwerks zur Verfügung.
Ein Beispiel zur Verdeutlichung: Auf einem physischen Laufwerk von 150 GB sind zwei Partitionen installiert. Dabei belegt Partition A 20 GB und Partition B 80 GB. Der freie Speicher beider Partitionen wird dann mit 50 GB angegeben. Somit kann die Größe von APFS-Laufwerken dynamisch verändert werden, ohne diese neu partitionieren zu müssen.

Auch APFS bietet die Möglichkeit der Dateiverschlüsselung.

APFS im Überblick

• Hohe Datensicherheit durch Datenverschlüsselung
• Space Sharing zur optimalen Ausnutzung des Speichers
• optimiert für SSD und Flash-Laufwerke
• kompatibel mit Mac OS und iOS

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