Struktur logischer Laufwerke: FAT-Dateisystem im Überblick
Struktur logischer Laufwerke
Das Dateisystem, das logische Laufwerke verwaltet, bestimmt, wie Daten auf einem Datenträger gespeichert werden, welche Struktur es besitzt und welche Funktionen es bereitstellt, damit das Betriebssystem später auf diese Daten zugreifen kann. Primär können Festplatten in mehrere logische Laufwerke bzw. Volumes aufgeteilt werden. Innerhalb jedes Volumes ist die Struktur des Dateisystems FAT (File Allocation Table) von MS-DOS wie folgt aufgebaut:
Der Bootsektor
Der Bootsektor ist immer der erste Sektor eines Volumes. Er lässt sich leicht finden, da er an erster Stelle liegt. Er enthält Informationen über die Größe und die Struktur des Volumes sowie vor allem den Bootstraploader, der mithilfe des Betriebssystems den PC startet. Dieser Teil wird auch als Boot-Sektor bezeichnet.
Die Dateizuordnungstabelle (File Allocation Table, FAT)
Die FAT-Tabelle ist die Dateizuordnungstabelle. Sie wird vor dem Speichern von Daten erstellt und legt fest, welche Sektoren des Volumes zu einer Datei gehören. Zu jedem Eintrag der Tabelle gehört eine bestimmte Nummer von Sektoren, die logisch benachbart auf dem Volumen liegen. Diese Gruppen aus einem oder mehreren Sektoren heißen Cluster. Die Größe der Tabelleneinträge betrug bei den ersten Versionen des FAT-Systems 12 Bit. Damit konnten 4096 Cluster verwaltet werden, was bei einer Clustergröße von 8 KB eine Kapazität von 32 MB ergab. Da dies für größere Laufwerke nicht ausreichte, wurde die Breite auf 16 Bit erweitert, wodurch maximal 65.535 Cluster adressierbar waren. Heute beträgt die Breite der Einträge bei FAT32 32 Bit, wodurch Festplatten mit einer Kapazität von mehreren Terabyte verwaltet werden können.
Die Kopien der FAT
Das Programm CHKDSK bzw. das FAT-Format ermöglicht nicht nur eine, sondern mehrere identische Kopien der FAT. Das System verwaltet alle Kopien gleichzeitig, sodass beim Anlegen neuer Dateien oder beim Löschen bestehender Dateien alle Kopien synchron bleiben. Dies bietet den Vorteil, dass bei einem Defekt die primäre FAT durch eine Kopie ersetzt werden kann, um Datenverluste zu vermeiden.
Das Root-Verzeichnis
Die maximale Anzahl an Einträgen im Root-Verzeichnis ist begrenzt und wird bereits im Bootsektor festgelegt. Das Root-Verzeichnis stellt die statische Datenstruktur dar, die auch dann existiert, wenn keine Dateien oder Unterverzeichnisse gespeichert sind. Je nach Größe des Volumes wird die Größe des Root-Verzeichnisses in der Relation zum Volume ausgewählt. Auf manchen Systemen trägt das Root-Verzeichnis zudem die Bezeichnung des Volumes.
Der Datenbereich
Der Datenbereich ist der schwierigste Teil, da er die eigentlichen Daten der Dateien speichert. Dieser Bereich hängt fast ausschließlich von den Beziehungen zwischen den Datenstrukturen ab, die das Dateisystem FAT bilden. Auf diese Weise werden die Dateien über die FAT den einzelnen Sektoren des Datenbereichs zugeordnet.