Datenrettung Dateisysteme

Datenrettung Dateisysteme

Datenrettung Dateisysteme

Im Anschluss finden Sie hier die gängigsten Dateisysteme mit hoher Relevanz nicht nur für die logische Datenrettung:

FAT Dateisystem


FAT [fæt] steht für File Allocation Table (auf Deutsch etwa: Dateizuordnungstabelle) und wurde von Seattle Computer Products als Dateisystem für dessen Betriebssystem QDOS, dem direkten Vorgänger von MS-DOS, entwickelt. Es ist die einzige bedeutende Neuerung von QDOS gegenüber CP/M. Nach langen Rechtsstreitigkeiten und einem zweijährigen Patentierungsverfahren wurde am 10. Januar 2006 das Patent und die damit verbundene enorme Marktmacht für FAT (FAT12,16,32 etc..) der Herstellerfirma Microsoft zugesprochen. Zu der Familie der FAT-Dateisysteme gehören:

FAT12 (wird heute immer noch für jede MS-DOS- oder Windows-Diskette gebraucht)

FAT16 (wird heute meist auf allen Arten von mobilen Datenträgern verwendet, die kleiner als 2 GiB sind.)
(VFAT)

FAT32 (wird z. B. in allen Arten von mobilen Speichern von mehr als 2 GB Kapazität genutzt)
Die FAT ist eine verkettete Liste in einem Speicherbereich einer Partition, in dem Informationen zu jedem Cluster (Zuordnungseinheit) der Partition stehen.

Die FAT hat bei den FAT-Dateisystemen in der Regel zwei Kopien, um bei Datenverlust noch immer eine funktionsfähige andere FAT zu haben. Mit diversen Programmen ist eine Datenwiederherstellung in vielen Fällen möglich. Einige Benutzer hatten schlechte Erfahrungen mit FAT-Reparaturen durch das Programm ScanDisk.

FAT 16 (MS NT/98/95/3.X/DOS)
FAT16 ist ein Dateisystem, das 1983 die alte Version FAT12 ablöste. Durch die zunehmende Größe der eingesetzten Festplatten wurde eine Erweiterung des Adressraumes notwendig. Nun waren selbst mit 512-Byte Clustern insgesamt 32 MiB große Platten verwaltbar.

Da FAT12 nur noch für Disketten verwendet wird, ist es fast in Vergessenheit geraten. Allgemein wird heute deshalb oft auch das FAT16 nur als FAT bezeichnet. Allerdings benötigte das Server-Betriebssystem Novell-Netware bis zur Version 4.0 nur eine bis zu 16 MiB große "DOS"-Boot-Partition, die also (automatisch) mit FAT12 erzeugt wurde.

Es hat die folgenden Merkmale:

65.536 Einträge sind möglich.
Es können 216 − 10 = 65.526 Cluster angesprochen werden (10 Cluster benötigt FAT, deshalb nicht 65.536).
8.3-Dateinamensformat
Die Partitionsgröße ist unter MS-DOS und Windows 9x (die auf DOS basieren) auf 2 GiB begrenzt. Windows NT kann allerdings 4 GiB große FAT16-Partitionen erzeugen und verwalten. (Clustergröße 64 KiB)
Die Cluster sind je nach Partitionsgröße zwischen 512 Byte und maximal 32 KiB groß.
Dateien dürfen bis 2 GiB groß werden, unter Windows NT 4 GiB.
Das Haupt-(Root-)Verzeichnis muss sich an einer bestimmten Position auf dem Datenträger befinden.
Eine Weiterentwicklung erfolgte mit FAT32.

NTFS Dateisystem


NTFS steht für New Technology File System und ist das Dateisystem von Windows NT, einschließlich seiner Nachfolger Windows 2000, Windows XP und Windows Server 2003. NTFS erbte viele Konzepte von IBMs Dateisystem HPFS, das in dem zusammen mit Microsoft entwickelten Betriebssystem OS/2 verwendet wurde.

Im Vergleich zu FAT bietet NTFS u.a. einen gezielten Zugriffsschutz auf Dateiebene durch vollständige Unterstützung von Access Control Lists.

Aus Sicht des Dateisystems ist alles Teil einer Datei, auch die Metadaten des Systems. Die Hauptdatei ist die MFT (Master File Table). In dieser Datei befinden sich die Einträge, welche Sektoren zu welcher Datei gehören, die Zugriffsberechtigungen und die Attribute. Jede Eigenschaft einer Datei ist unter NTFS ein Attribut, auch der eigentliche Dateiinhalt.

Sehr kleine Dateien (bis ca. 1,4KB) werden in der MFT direkt abgespeichert. Größere Dateien werden dann als Attribut in einem Datenlauf gespeichert.

Beim Formatieren der Festplatte wird für die MFT eine feste Größe vorgegeben. Wenn diese aufgebraucht ist, beginnt das Dateisystem NTFS freien Speicher vom Datenträger zu benutzen, wodurch es zu einer Fragmentierung der MFT kommen kann.

Beim Speichern einer Datei wird ein Journal geführt. Das bedeutet, zunächst wird die geplante Aktion in das Journal geschrieben, dann wird der eigentliche Schreibzugriff auf die Datei ausgeführt und abschließend wird das Journal aktualisiert. Wenn ein Schreibzugriff nicht vollständig beendet wird, zum Beispiel wegen eines Stromausfalls, muss das Dateisystem nur die Änderungen im Journal zurücknehmen und befindet sich anschließend wieder in einem konsistenten Zustand.

NTFS 5
NTFS - Versionen:

NTFS 1.X - Windows NT 3.51
NTFS 2.X - Windows NT 4.0
NTFS 3.0 - Windows 2000
NTFS 3.1 - Windows XP
Oft wird fälschlicherweise von NTFS-Version 5, bzw 5.1 gesprochen, wobei die 5 nicht die Version, sondern die Zugehörigkeit zu Windows 2000 (NT 5) bzw. zu Windows XP (NT 5.1) signalisiert.

Aktuell ist somit NTFS 3.1

Apple Macintosh ( MFS / HFS / HFS ) Dateisystem


Das Hierarchische Dateisystem (Hierarchical File System - HFS) ist ein Dateisystem, das von Apple für Computer mit Mac OS entwickelt wurde. Der an den PPC angepasste Linux-Kernel unterstützt HFS auch. Obwohl es ursprünglich für Disketten und Festplatten entworfen wurde, kann man es auch auf nur lesbaren Medien wie CD-ROMs finden.

HFS wurde im Januar 1986 als neues Dateisystem für Apple-Macintosh-Computer vorgestellt. Es ersetzte das Macintosh File System (MFS), welches ein "flat file system" (eines ohne Unterverzeichnisse) war, das nur von den frühesten Macs benutzt wurde. Da Macintosh-Computer vielfältigere Daten verwenden als andere gebräuchliche Dateisysteme wie FAT (wird von DOS genutzt) oder das originale Unix Dateisystem, entwickelte Apple ein ansprechenderes System, statt eine der existierenden Spezifikationen zu übernehmen.

Zum Beispiel erlaubt HFS Dateinamen bis zu einer Länge von 31 Zeichen, unterstützt Metadaten und Dual-Fork-Dateien (getrennte Daten und resource fork pro Datei). Dabei besteht die Datei eigentlich aus zwei vollständig getrennten Unter-Dateien, die unter demselben Namen angesprochen werden. Beide Unter-Dateien können jede für sich getrennt gelesen und geschrieben werden, dabei wird die "data fork" meist sequentiell, die "resource fork" dagegen wie eine Datenbank verwendet. Die Aufteilung ist für den Computerbenutzer unsichtbar, jedoch für den Programmierer zugänglich.

HFS ist zwar, wie die meisten anderen Dateisysteme auch, ein proprietäres Format, da es aber sehr gut dokumentiert ist, gibt es in den meisten modernen Betriebssystemen Lösungen, um auf mit HFS formatierte Medien zugreifen zu können.

1998 stellte Apple HFS plus vor, um ineffiziente Zuweisung von Speicherplatz in HFS anzugehen und weitere Verbesserungen hinzuzufügen. HFS wird von aktuellen Versionen des Mac OS unterstützt, jedoch kann man seit Mac OS X nicht mehr von einem HFS Volume booten, da die maximale Anzahl Dateien (65.536) auf einem HFS Volume nicht ausreicht.

Novell Netware ( NSS / UFS / NWFS ) Dateisystem


NetWare ist ein Serverbetriebssystem, das von Novell entwickelt wurde. Der Schwerpunkt von NetWare liegt im netzwerkweiten Bereitstellen von
Datei-, Druck- und Verzeichnisdiensten.

Es unterscheidet sich von den meisten anderen PC-Betriebssystemen dadurch, dass es nicht als Betriebssystem für die Workstations eingesetzt wird; die entsprechenden Dienste werden über Zusatzprogramme für das Betriebssystem der Klienten, den Netware-Client genutzt.

NetWare war Anfang/Mitte der 1980er Jahre die einzige brauchbare Möglichkeit, um x86-basierte PCs zu vernetzen, Dateien über zentrale Verzeichnisse auszutauschen und Drucker gemeinsam zu verwenden. Es bot damals schon eine außerordentlich leistungsfähige und fein granulierbare Rechteverwaltung, die ab NetWare 4.0 mit der NDS (Novell Directory Services) zu einem hochskalierbaren verteilten Verzeichnisdienst erweitert wurde. Novell entkoppelte die NDS später von NetWare und vertreibt sie seitdem auch als eDirectory für verschiedene Plattformen.

NetWare setzte zu Beginn auf das eigene IPX/SPX als Netzwerkprotokoll, das in der Konfiguration einfacher und im Datendurchsatz leistungsfähiger als TCP/IP ist. Als jedoch mit dem Internet die Bedeutung von TCP/IP wuchs, unterstützte NetWare ab Version 3 mit einem Zusatzprodukt und ab Version 5 auch als Standardprotokoll TCP/IP.

Zur Kommunikation zwischen Servern und Clients dient(e) das so genannte NetWare Core Protocol (NCP). Um über dieses Protokoll auf einen Server zuzugreifen, benötigt der PC einen Netware-Client. Durch die Verbreitung von Windows als PC-System hat, obwohl technisch unterlegen, das SMB-Protokoll (Server Message Block) bzw. dessen Nachfolger CIFS (Common Internet FileSystem) an Bedeutung gewonnen. Es ist für den Zugriff auf Windows-Server standardmäßig in allen Windows-Betriebssystemen enthalten.

NetWare unterstützt ab Version Netware 5.1 Enhancement Pack neben NCP auch CIFS, sowie die Protokolle Network File System (NFS) und Apple Filing Protocol (AFP) zur Kommunikation mit Windows Rechnern, UNIX-Derivaten bzw. Macintosh Rechnern. Dadurch wird meistens kein Netware-Client mehr benötigt.

Netware Open Enterprise Server (OES) nutzt wahlweise einen Netware 6.5- oder einen Linux 2.6-Kernel. Die Auswahl wird aber vermutlich nicht auf Dauer sein, da verschiedene neuere Produkte von Novell wie Mono zwar auf Linux, Windows und MacOS X übertragen wurden, nicht aber auf Netware.

UNIX SCO OpenServer Dateisystem


Beim SCO OpenServerhandelt es sich um ein Softwareprodukt, welches auf der Basis eines SCO UNIX aufbaut, welches zuerst von der Firma Santa Cruz Operation (SCO, jetzt Tarantella, Inc.) entwickelt wurde, und seit 2001 von der Firma SCO Group eine Weiterentwicklung erfuhr.

Eine Erstveröffentlichung eines SCO UNIX erfolgte im Jahr 1989. Es handelte sich hierbei um das erste Unix-Derivat welches, aufgrund einer AT&T Lizenzierung, den Namen UNIX in der Produktbezeichnung führen durfte.

Es ist eine 32-Bit-Implementierung für Intel i386, basierend auf dem AT&T UNIX System V (bis Version 5.0.7 basierend auf SVR 3.2; seit Version 6.0 basierend auf SVR 5). Obwohl bald andere Hersteller Produkte nach dem neueren SVR4 anboten und AT&T mit Novell das Betriebssystem UnixWare forcierte, setzte sich SCO UNIX wegen seiner Robustheit und der guten Unterstützung durch Hardwarehersteller am Markt durch.

Bis 1995 wurde SCO UNIX einzeln als Runtime-System und in den Produkten OpenServer und OpenDesktop mit integrierten Netzwerkprodukten geliefert. Dazu gab es eine Multiprozessor-Erweiterung für bis zu 29 zusätzliche Prozessoren namens SCO MPX. Für die Anbindung an unterschiedliche Netzwerke standen SCO IPX/SPX, SCO TCP/IP und SCO NFS bereit, ebenso ein Microsoft LAN Manager für UNIX, welcher zur Einbindung in DOS- oder OS/2-Umgebungen diente. Wichtige Produktivitätsanwendungen waren SCO Portfolio, Microsoft Word für UNIX.

Nach der Übernahme von Novells Betriebssystem UnixWare im Jahr 1995 wurde das Betriebssystem SCO UNIX zu SCO OpenServer umbenannt. Die danach geplante Verschmelzung mit UnixWare wurde immer weiter hinausgezögert, ist jedoch weiterhin geplant.

UNIX SOLARIS ( UFS ) Dateisystem


Das Unix File System (UFS) ist ein Dateisystem, welches vom original-Dateisystem FS abstammt, das ursprünglich von AT&T für die ersten Versionen von UNIX (System V) entwickelt wurde.

Berkeley Fast File System
Verwendet wird das UFS zur Zeit in der Variante Berkeley Fast File System von verschiedenen BSD-Derivaten wie FreeBSD, NetBSD und OpenBSD sowie in Solaris und NeXTStep. Unter Linux und Mac OS X ist es ebenfalls verfügbar, gehört jedoch nicht zum Standard. Das Linuxdateisystem ext2 ist ein Abkömmling von UFS.

Solaris bietet ab der Version 7 eine Option an, die ein Journaling in UFS implementiert. Unter den BSD-Betriebssystemen gibt es die Softupdates-Erweiterung. Dies ist eine effiziente Methode zum Schreiben der Metadaten, die das Filesystem stets in einem konsistenten Zustand hält.

Mit FreeBSD 5.x wurde das UFS erweitert:

QNX Dateisystem


QNX (gesprochen: Q-N-X oder Kjunix oder Knex) ist ein kommerzielles POSIX-fähiges unixoides Echtzeitbetriebssystem, das primär auf den "Embedded System"-Markt gerichtet ist.

Gordon Bell und Dan Dodge entschieden sich1980 ihr eigenes Mikrokernel-basierendes-Echtzeitbetriebssystem zu erstellen. Somit gründeten die Beiden die Firma " Quantum Software " im gleichen Jahr und veröffentlichten 1982 die erste Version ihres Betriebssystems QUNIX für Intel 8088 CPUs. Wenig später wurde das Betriebssystem in QNX umbenannt.

QNX wurde erstmals im Ontario Bildungssystems-eigenen Rechnerdesign, das Unisys ICON, eingestetzt. Danach erfolgte eine schnelle Verbreitung des QNX Betriebssystems im Markt für Embedded Systems und wurde von dort aus Plattformübergreifend portiert.

Ende der 1990er wurde der QNX-Kernel umgeschrieben, um ihn auf einem niederen Niveau kompatibel zu machen. Zielsetzung der Umprogrammierung war eine nähere Ausrichtung an Linux.

Als Ergebnis entstand QNX Neutrino (2001). Diese Version, ausgestattet mit einer Benutzeroberfläche (GUI), genannt Photon microGUI, einer Entwicklungsumgebung basierend auf verschiedenen GNU Werkzeugen sowie Internetsoftware (u. a. ein Browser (Mozilla oder Voyager) und Server). Mit dem neuen System erfolgte auch zugleich ein Namenswechsel der Firma: QNX Software Systems.

QNX wurde am 27. Oktober 2004 Teil des Konzerns Harman International, agiert jedoch weiter eigenständig am Markt für IT-Middlewar und ist unter dem Weblink http://www.qnx.com zu erreichen.

LINUX ( EXT2 / EXT3 / Reiser ) Dateisystem / Filesystem



ext2

Das ext2 oder auch second extended filesytem war viele Jahre lang das Standarddateisystem des Linux-Betriebssystems und ist immer noch weit verbreitet. Es wurde ursprünglich 1993 von Rémy Card auf Basis des Extended Filesystem v1 entwickelt, die heutige Implementation im Linux-Kernel stammt sowohl von ihm als auch Theodore Ts'o und Stephen Tweedie. Des Weiteren existieren Implementationen für NetBSD, FreeBSD, OpenBSD, GNU Hurd, Microsoft Windows, OS/2 und RISC OS. Hauptnachteil von ext2 ist, dass es kein Journaling-Dateisystem ist. Es verliert daher zunehmend Benutzer an seinen abwärtskompatiblen Nachfolger ext3 und an ReiserFS.

ext3

Das ext3 (third extended filesystem) ist ein Journalingdateisystem, das für das Linux-Betriebssystem entwickelt wurde. Bei vielen Linux-Distributionen ist es das Standard-Dateisystem.

Die von Stephen Tweedie entwickelte Journalingerweiterung für ext2 sorgt dafür, dass Metadaten nicht mehr beschädigt werden können und somit auf einen kompletten Durchlauf der Integritätsprüfung e2fsck nach einem Rechnerabsturz verzichtet werden kann. Die Kombination von ext2 mit der Journal-Erweiterung wird als ext3 bezeichnet. Dabei ändert sich das Datenformat des Datenträgers bei der Verwendung eines Journals nicht. Die Daten können deshalb auch mit einem ext2-Dateisystemtreiber gelesen werden. Das Journal ist eine reguläre Datei, in die die Metadaten (optional auch die Nutzdaten) geschrieben werden, bevor sie auf das tatsächliche Dateisystem geschrieben werden. Aus einem ext2- kann man daher ein ext3-Dateisystem machen, ohne irgendwelche Daten konvertieren zu müssen.

ReiserFS

ReiserFS ist ein Mehrzweck-Dateisystem, das von einer Entwicklergruppe um Hans Reiser in der ihm gehörenden Firma Namesys unter der GPL entwickelt und realisiert wurde. Die Entwicklung der Version 3 wurde von mp3.com und der Suse Linux GmbH unterstützt, die Version 4 wurde vor allen Dingen von der DARPA und Linspire unterstützt.

ReiserFS war das erste Journaling-Dateisystem, das im Linux-Kernel standardmäßig (ab Kernel-Version 2.4.1) enthalten war. Es wird im wesentlichen zur Formatierung von Festplattenpartitionen, Logical Volumes oder RAID-Systemen eingesetzt.

Zur Zeit wird ReiserFS in der Version 3 vom Linux-Kernel vollständig unterstützt. Für FreeBSD gibt es eine experimentelle Unterstützung, bisher nur für Leseoperationen. Kommerzielle Treiber gibt es auch für die Betriebssysteme von Microsoft.

FAT 12 (DOS/FLOPPY)
Mit der 1980 erschienenen ersten Version von QDOS wurde FAT als Dateisystem eingeführt. Anfangs wurden keine Unterverzeichnisse verwaltet. Dies änderte sich mit MS-DOS Version 2.0.

FAT12 wird nur auf Datenträgern bzw. Partitionen bis zu einer Größe von 16 MiB (16.777.216 Byte) eingesetzt; es ist bis heute auf allen FAT-formatierten 3,5"-Disketten im Einsatz.

Merkmale:

12-Bit-Clusternummern, mit denen 212 = 4096 Cluster angesprochen werden können. Die Nummerierung der Cluster beginnt auf Disketten bei der Nummer 2.
Es werden nur Dateinamen im Schema 8.3 (acht Zeichen für den Dateinamen und drei Zeichen für die Dateinamenserweiterung) unterstützt.
Die Clustergröße beträgt 512 Byte bis 4096 Byte.
Das Hauptverzeichnis (Root-Directory) der Partition ist auf eine Größe von 14 Clustern beschränkt, hierdurch ergibt sich eine maximale Anzahl von 224 Einträgen (Verzeichnisse oder Dateien). Normalerweise wird der erste Eintrag durch die Bezeichnung des Datenträgers belegt.
Lange Dateinamen auf Disketten

Um lange Dateinamen auf FAT12-Disketten einsetzen zu können, nutzt Windows mehrere Verzeichniseinträge vor dem eigentlichen Verzeichniseintrag im FAT12-Format zur Speicherung des langen Dateinamens. Ältere Systeme (z. B. MS-DOS) ignorieren diese Verzeichniseinträge, da sie durch eine spezielle Kombination von Attributen markiert sind, u. a. als "Volume" und "Hidden".

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