Dateisysteme im Vergleich: ext2, FAT und NTFS

Was sind Datenblöcke und was beinhalten sie?

Datenblöcke sind Zeiger auf die Blöcke mit den Daten auf einem i-Knoten (i-node). Die ersten zwölf sind Zeiger auf die physikalischen Blöcke mit den Daten der i-node. Die letzten drei Zeiger beschreiben weitere Ebenen der Dereferenzierung (indirekte Zeiger).

Warum ist die Fragmentierung bei ext2 geringer als bei FAT?

Bei ext2 wird eine Reihe von aufeinanderfolgenden Blöcken in einer Gruppe namens Block-Gruppe (BG) zusammengefasst. Im Gegensatz dazu setzt FAT die Dateien in die ersten verfügbaren Slots, unabhängig davon, ob sie so nah wie möglich beieinander liegen.

Was sind NTFS und ACLs?

NTFS: New Technology File System.
ACLs: Access Control List (Zugriffskontrollliste).

Rollen und Bereiche einer NTFS-Partition

• Boot-Sektor: Kann mehrere Sektoren belegen. Er enthält die Bestimmung des Umfangs und der Struktur des Dateisystems, die Position der MFT und MFT2 sowie den Boot-Code.
• MFT (Master File Table): Enthält Informationen über Dateien, Verzeichnisse und den Speicherplatz.
• MTT: Eine Liste aller Inhalte des NTFS-Volumes, organisiert als eine Reihe von Zeilen in einer relationalen Datenbankstruktur.
• Archiv-System: MFT2 enthält eine Kopie der ersten drei Zeilen der MFT, um den Zugriff im Falle eines Fehlers zu gewährleisten. Zudem enthält es die Bitmap, welche die belegten Blöcke anzeigt.
• File Area: Der Bereich, in dem die eigentlichen Daten der Dateien und Verzeichnisse gespeichert werden.

Funktion und Inhalt der MFT

Die MFT speichert Informationen über alle auf dem Volume vorhandenen Dateien und Verzeichnisse. Sie ist eine Tabelle, in der jeder Eintrag Informationen über eine Datei oder ein Verzeichnis enthält. Die ersten 16 Einträge sind für spezielle Systeminformationen reserviert (z. B. die MFT selbst und Log-Dateien). Der Rest der ersten 16 Einträge enthält Definitionen von Attributen, das Root-Verzeichnis, die Bitmap und fehlerhafte Cluster.

Bedeutung von $LogFile, $Root, $Bitmap und $MftMirr

• $LogFile: Enthält eine Liste der Schritte für die Wiederherstellbarkeit von NTFS. Die Größe hängt vom Dateisystem ab (ca. 4 MB). Windows nutzt sie zur Konsistenzprüfung nach einem Systemausfall.
• $: Repräsentiert das Root-Verzeichnis.
• $Bitmap: Eine Darstellung des Volumes, die anzeigt, welche Cluster belegt sind.
• $MftMirr: Enthält ein Spiegelbild der ersten vier Einträge der MFT zur Ausfallsicherheit.

Warum fragmentiert NTFS weniger als FAT?

Weil die Zuweisung von Speicherplatz in Clustern von Blöcken nacheinander erfolgt, was die Fragmentierung einzelner Cluster reduziert.

Warum und wo wird ein NTFS-Boot-Duplikat gespeichert?

Das Duplikat des Boot-Sektors wird in der logischen Mitte des Datenträgers gespeichert. Es dient dazu, den Zugriff auf die MFT bei Systemausfällen zu gewährleisten und das System wiederherzustellen.

In der MFT gespeicherte Informationen pro Datei

Es werden Standard-Informationen (Eigenschaften und Zeitstempel), Sicherheitsinformationen (ACLs) und die eigentlichen Daten gespeichert, sofern diese in den MFT-Eintrag passen.

Speicherung kleiner und großer Dateien sowie Extents in NTFS

Kleine Dateien werden direkt im MFT-Eintrag gespeichert. Bei großen Dateien werden im MFT-Eintrag Hinweise auf Erweiterungen (Extents) hinterlegt. Jeder Zeiger verweist auf einen Block-Umfang und dessen Länge. Da diese zusammenhängend sind, ist ein sequentielles Lesen effizient. Wenn eine Datei extrem groß ist, verweist der MFT-Eintrag auf weitere MFT-Datensätze. Ein Extent ist eine Reihe von aufeinanderfolgenden Clustern, die Dateidaten enthalten.