Windows-Dateisysteme

Windows-Dateisysteme sind Dateisysteme, die von Microsoft für das Betriebssystem Windows entwickelt wurden.

Lange Zeit war das Dateisystem FAT in der Windows-Welt vorherrschend. Seit Windows XP und seinem großen Bruder, dem Windows Server 2003, begann NTFS sich durchzusetzen. Mit dem Server 2012 kam ein weiteres Dateisystem dazu, das ReFS.

FAT

FAT steht für File Allocation Table (Datei Zuweisungs-Tabelle) und beschreibt bereits im Namen die Technologie, mit der das FAT arbeitet. (In einer Tabelle werden die Namen der Dateien gespeichert, die Daten liegen unabhängig davon auf der Festplatte).

Verschiedene FAT Typen

FAT ist nicht mehr Name für ein bestimmtes Dateisystem, sondern der Oberbegriff für eine ganze Familie an Dateisystemen, die sich meist aus dem jeweiligen Vorgänger entwickelt haben.

FAT 12

FAT 12 war das erste FAT Dateisystem und kam seit den Anfängen von MS-DOS auf Festplatten und Disketten zum Einsatz.

Anfangs war es unter FAT 12 nicht einmal möglich mit Unterverzeichnissen zu arbeiten. Die Möglichkeit Dateien in Unterverzeichnissen zu organisieren kam erst später hinzu.

FAT 12 hat eine Fülle von Einschränkungen. Die schwerwiegendste ist, dass die Partitionen nicht größer als 16 Megabyte sein dürfen.

Bis heute kommt FAT 12 aber auf Disketten zum Einsatz.

FAT 16

FAT 16 ist eine Weiterentwicklung von FAT 12. Es kann größere Partitionen verwalten, je nach Implementierung bis zu 4 Gigabyte. Die Anzahl der möglichen Einträge in Unterverzeichnissen wurde auf über 65.000 erhöht.

Mit FAT 16 wurde das 8.3-Format für die Dateinamen eingeführt. Damit konnten Dateinamen 8 Buchstaben haben und eine Endung aus 3 Buchstaben, etwa: Programm.Exe.

Das 8.3 Format wurde nachträglich auch in dem nach wie vor genutzten FAT 12 eingeführt.

FAT 32

FAT 32 ist der Nachfolger von FAT 16. Es wurde erstmals mit der zweiten Version Windows 95 eingeführt, dem Windows-95B.

Konnte FAT 16 nur auf Partitionen bis 4 Gigabyte eingesetzt werden, so können unter FAT 32 bereits einzelne Dateien 4 Gigabyte groß sein. Die theoretisch maximale Partitionsgröße liegt bei über 8 Terabyte.

Unter Windows werden diese Werte aber nicht erreicht.

Das liegt an der Standardkonfiguration, mit der FAT 32 von Windows genutzt wird, (u.a. an der kleinen Clustergröße von nur 512 Bytes).

Bereits mit FAT 32 war es möglich Zugriffsrechte zu verwalten. Dieses Leistungsmerkmal wurde von Microsoft aber nie genutzt. Andere Hersteller, bei denen ebenfalls FAT 32 zum Einsatz kam, nutzen diese Funktionalität. Dazu gehört u.a. Novell mit dem Server-Betriebssystem Netware.

Mit der VFAT Erweiterung war es unter FAT 32 möglich lange Dateinamen zu verwalten.

VFAT

VFAT ist kein eigenes Dateisystem, sondern eine Erweiterung der FAT Treiber. Mittels dieser Erweiterung können auf FAT 12, FAT 16 und FAT 32 lange Dateinamen erzeugt werden.

exFAT

ExFAT ist eine Weiterentwicklung von FAT32.

Mit exFAT wird erstmals auch von Microsoft auf einem FAT Dateisystem die Möglichkeit unterstützt, Zugriffsrechte zu vergeben. Zudem bietet exFAT größere Dateigrößen und unterstützt größere Partitionen als FAT 32.

ExFAT hat keine weite Verbreitung gefunden und wird lediglich in bestimmten Fällen für Flashkarten verwendet.

TFAT

TFAT ist ein FAT Dateisystem, das Transaktionen einsetzt. Dadurch wird die Anfälligkeit für Datenverluste deutlich gesenkt. TFAT hat ebenfalls keine Weiterverbreitung.

FAT Vorzüge und Nachteile

Der große Nachteil der FAT Dateisysteme ist, dass sie (mit Ausnahme von exFAT) aus heutiger Sicht nur für kleinere Partition genutzt werden können. Zudem sind die FAT Dateisystem anfällig für Störungen, was zu Datenverlusten führen kann.

Der größte Vorteil von FAT 32 ist jedoch, dass es von nahezu allen Betriebssystemen unterstützt wird. Daher wird FAT 32 nach wie vor etwa für USB Sticks verwendet und kann von Windows-, Apple-, Linux-Betriebssystemen und den meisten sonstigen Betriebssystemen gelesen und geschrieben werden.

NTFS

NTFS (NT Filesystem) ist das Dateisystem, das erstmals unter Windows NT 3.51 zum Einsatz kam. Mittlerweile ist NTFS das dominierende Dateisystem in der Microsoft-Windows Welt.

Von vornherein konnten unter NTFS individuelle Zugriffsrechte für Dateien und Verzeichnisse vergeben werden. (s.u.). (Es gibt Stimmen die vermuten, dass seitens Microsoft die Möglichkeit Zugriffsrechte unter FAT zu nutzen unter Windows nicht zum Einsatz kam, um NTFS keine Konkurrenz zu machen).

NTFS war auch darauf ausgelegt stabiler als FAT zu sein. (Durch Journaling ist unter NTFS seit Anfang an sichergestellt, dass die Metadaten konsistent bleiben).

Die Nutzung des Festplattenspeichers ist effektiver ebenso die maximale Größe von Dateien und Partitionen.

Längen von Dateien von Verzeichnissen

Einzelne Dateinamen können unter NTFS 255 Zeichen lang sein. Ein gesamter Dateipfad kann über 36.000 Zeichen lang sein.

Zumindest die maximale Pfadlänge von über 32.000 Zeichen ist in der Regel aber ein theoretischer Wert. Die meisten Anwendungen (und häufig auch Windows selbst) können nicht mit Pfadlängen von über 260 Zeichen umgehen.

Leistungsmerkmale von NTFS

Verschlüsselung von Dateien und Verzeichnissen
Differenzierte Zugriffsrechte
Transaktionen (Seit Windows Vista / Server 2008)
Hardlinks

ReFS

ReFS (Resilient File System = Robustes Dateisystem) ist ein Dateisystem, das Microsoft erstmals mit Windows 2012 Server eingeführt hat.

Die Zielsetzung für ReFS ist es, die Stabilität nochmals zu erhöhen, ohne auf die Leistungsmerkmale von NTFS zu verzichten.

ReFS ist auf die Windows Server Betriebssysteme beschränkt und dort auch nur auf Datenpartitionen. Ein Booten von ReFS ist unter Windows Server 2012 R2 nicht möglich.

Nicht alle angekündigten Leistungsmerkmale von ReFS sind schon umgesetzt. Das könnte auch für die vollständige Kompatibilität zu NTFS gelten. (Stand 2015)

Siehe auch:

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