FAT: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 17. August 2008, 15:35 Uhr

Das File Allocation Table (FAT; auf Deutsch etwa „Dateizuordnungstabelle“) ist ein Dateisystem und wurde von Microsoft entwickelt.

Die FAT ist eine Art Tabelle fester Größe, in der über die belegten und freien Cluster eines FAT-Dateisystems Buch geführt wird.

Ein Cluster ist die aus einem oder mehreren Sektoren bestehende Zuordnungseinheit, die von einer Datei belegt werden kann. Der Datenbereich ist in eine feste Anzahl von Clustern eingeteilt. Zu jedem dieser Cluster existiert ein Eintrag in der FAT, welcher Folgendes über den Cluster angeben kann:

Der Cluster ist nicht belegt,

-> der Cluster ist frei.

-> das Medium ist an der Position dieses Clusters beschädigt.

Der Cluster ist von einer Datei belegt,

-> der nächste Cluster der Datei ist der Cluster mit der Nummer (X − 2).

-> dies ist der letzte Cluster der Datei.

Versionen

FAT12

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 MB[2] 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.
• Unterstützt die Dateiattribute „Schreibgeschützt“, „Versteckt“, „System“ und „Archiv“
• Es werden keine Berechtigungen für Dateien oder Ordner unterstützt

-> Lange Dateinamen auf Disketten

Um lange Dateinamen auf FAT12-Disketten einsetzen zu können, nutzt Windows die VFAT-Erweiterung. Mehrere zusätzliche Verzeichniseinträge liegen 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“.

FAT16

FAT16 ist ein Dateisystem, das 1983 zu FAT12 dazukam. Durch die zunehmende Größe der eingesetzten Festplatten wurde eine Erweiterung des Adressraumes notwendig. Nun waren selbst mit 512-Byte-Clustern insgesamt 32 MB[2] große Platten verwaltbar.

Da FAT12 fast 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 benötigt das Server-Betriebssystem Novell-Netware bis zur Version 4.0 nur eine bis zu 16 MB[2] große „DOS“-Boot-Partition, die also (automatisch) mit FAT12 erzeugt wird.

Es hat die folgenden Merkmale:

• 65.536 Einträge sind möglich, allerdings nur 512 im Rootverzeichnis.
• Es können 216 − 12 = 65.524 Cluster angesprochen werden (12 Cluster reserviert FAT16, deshalb nicht 65.536).
• 8.3-Dateinamensformat
• Die Partitionsgröße ist unter MS-DOS und Windows 9x (die auf DOS basieren) auf 2 GB[2] begrenzt. Windows NT und Enhanced DR-DOS können allerdings knapp unter 4 GB[2] große FAT16-Partitionen erzeugen und verwalten. (Clustergröße 64 KB[2])
• Die Cluster sind je nach Partitionsgröße zwischen 512 Byte und maximal 32 KB[2] groß.
• Dateien dürfen bis 2 GB[2] groß werden, unter Windows NT und Enhanced DR-DOS 4 GB[2].
• Das Haupt-(Root-)Verzeichnis muss sich an einer bestimmten Position auf dem Datenträger befinden. Seine Größe wird bei Erstellung des Dateisystems festgelegt, d. h. es kann nicht wachsen.

Eine Weiterentwicklung erfolgte mit FAT32.

VFAT

VFAT („Virtual File Allocation Table“) ist eine Erweiterung des FAT-Formats, die ab Windows 95 zum Einsatz kommt. Es kann auf FAT16 und FAT12, seit 1997 auch auf FAT32 angewendet werden.

Als Windows 95 veröffentlicht wurde, hatten die Festplatten in einem PC um die 400 MB Kapazität. FAT16 verwaltet 216 = 65.536 Cluster. Selbst bei einer Clustergröße von 8.192 Byte sind 512 MB[2] adressierbar, bei 32.768 Byte Clustergröße sogar 2 GB[2] . Dies war für damalige Verhältnisse ausreichend (Maximalgrößen siehe FAT16).

Dennoch hatten die Designer von Windows 95 das Ziel, die Nutzung von langen Dateinamen zu ermöglichen. Durch einen Trick im Layout des Dateisystems wird dies erreicht. Die Datei wird wie bisher als 8.3-Dateiname gespeichert, bei längeren Namen wird jedoch ein Alias in der Form xxxxxx~1.xxx verwendet, wobei die Nummer hochgezählt wird. Der lange Name wird dann über mehrere Verzeichniseinträge verteilt. Während bisher ein Eintrag auf eine Datei verwies, kann jetzt eine Datei mehrere Einträge mit je 32 Byte belegen. Das endgültige Format erlaubt bis zu 255 Zeichen lange Dateinamen (allerdings inklusive Speicherpfad) und setzt konsequent auf Unicode als Zeichensatz mit der Kodierung UCS-2.

In bisher von Microsoft-Systemen nicht genutzten Bereichen des Eintrages mit dem 8.3-Dateiname werden nun auch das Erstelldatum und das Datum des letzten Zugriffes gespeichert.

Windows for Workgroups 3.11 unterstützt VFAT optional, jedoch nur für Festplatten und ohne die Möglichkeit langer Dateinamen.

VFAT wird in Windows 95 und höher und in Windows NT 3.5 und höher unterstützt. Gelegentlich wird in der Literatur (insbesondere in WWW-Artikeln) auch fälschlich VFAT mit FAT32 gleichgesetzt.

FAT32

FAT32 ist ein von Microsoft entwickeltes Dateisystem, das seit 1997 die Vorgängerversion FAT16 ergänzt. Partitionen kleiner als 512 MB[2] werden nach wie vor mit FAT16 erzeugt, von 512 MB bis 2 GB hat man die Wahl, ab 2 GB wird FAT32 benutzt.

Es wurde 1997 mit Windows 95b (auch 4.00.950b bezeichnet) eingeführt. Die Adressierung arbeitet mit 32 Bit, wovon 4 Bit reserviert sind, sodass 228 = 268.435.456 Cluster adressiert werden können.

FAT32 kann außerdem mit allen neueren Windows-Versionen (98, 2000, ME, XP, Vista und Mobile) sowie – anders als NTFS – problemlos auch mit FreeDOS und Enhanced DR-DOS verwendet werden. Da Windows von Haus aus nur eine sehr begrenzte Anzahl von Dateisystemen unterstützt, wird FAT32 trotz seiner Beschränkungen gern zum Datenaustausch mit anderen Systemen wie beispielsweise Linux oder Mac OS X eingesetzt. Mittlerweile wird NTFS auch unter Linux unterstützt, sodass die Verwendung von FAT32 aufgrund seiner Begrenzung auf 4 GB[2] bei großen Dateien[9] eher nachteilig ist.

Da bis zu einer Partitionsgröße von 8 GB[2] ein Cluster nur 4 KB[2] groß ist (bei der Standardformatierung), werden diese „kleinen und alten“ Platten verhältnismäßig besser ausgenutzt als mit FAT16, wo ein Cluster bis zu 32 KB[2] belegt (unter Windows NT oder Windows 2000 FAT16-Clustergröße maximal 64 KB).

FAT32 hat die folgenden Merkmale:

• Es werden bis zu 228 = 268.435.456 Cluster verwendet.
• Da VFAT unterstützt wird, sind lange Dateinamen (bis 255 Zeichen) möglich.
• Die Dateinamen sind in Unicode codiert.
• Die Partitionsgröße ist auf 8 TB[2] begrenzt.
• Die Cluster sind je nach Partitionsgröße zwischen 512 Byte und maximal 32 KB[2] groß.
• Dateien dürfen max. bis zu 4 GB − 1 Byte (= 4 × 230 Byte − 1 Byte = 4.294.967.295 Bytes) groß werden (dies ist die heute vermutlich bedeutendste Einschränkung).
• Es können maximal 228 Dateien abgelegt werden (genauer: Da jede Datei mindestens einen Cluster belegt, beschränkt die Anzahl der Cluster die Anzahl der Dateien).
• Das Haupt-(Root-)Verzeichnis muss sich nicht an einer bestimmten Position auf dem Datenträger befinden und hat vor allem keine festgelegte Größe; bei den anderen FAT-Varianten wird die maximale Anzahl der Einträge im Hauptverzeichnis bei der Formatierung festgelegt (und kann nachträglich nicht geändert werden).
• Alte DOS-/Windows-Versionen (bis einschließlich Windows 95 A und Windows NT bis Version 4.0, MS-DOS bis 6.22, PC-DOS bis 2000, DR-DOS bis 7.03) können nicht darauf zugreifen. Für Windows NT 4.0 steht mittlerweile ein vollwertiger Treiber kostenlos zur Verfügung.
• Unter Windows 2000 und Nachfolgern darf der Benutzer mit der eingebauten Funktion „Formatieren“ maximal 32 GB[2] große FAT32-Dateisysteme neu erstellen. Auch das Kommandozeilen-Programm format.com hat diese Beschränkung. Der Zugriff auf größere FAT32-Dateisysteme, die mit alternativen Werkzeugen erstellt wurden, ist aber immer möglich. Auch das Festplatten-Dienstprogramm von Mac OS X 10.4 und neuer kann auf Festplatten, die größer als 32 GB[2] sind, eine oder mehrere übergroße FAT32-Partitionen erzeugen.
• Es gibt mehrere moderne DOS-Systeme, die FAT32 unterstützen: Enhanced Dr-DOS, FreeDOS 1.0 und Datalight ROM-DOS.

exFAT

exFAT (Extended File Allocation Table) ist ein Dateisystem, welches speziell für Flash-Speicher entwickelt wurde. Eingeführt wurde es 2006 mit Windows CE 6.0. exFAT wird dort eingesetzt, wo NTFS nur schwer oder gar nicht implementierbar ist. Windows Vista unterstützt exFAT ab Service Pack 1[10].

Die Vorteile gegenüber vorherigen Versionen sind:

• Maximale Dateigröße von 264 Bytes (16 Exabyte).
• Ein Cluster darf maximal 32 MB[2] groß sein (theoretisch jedoch bis zu 2255 Bytes).
• Es wurde eine Tabelle eingeführt, welche die freien Cluster indiziert.
• Wie bei NTFS können auch Zugriffsberechtigungen vergeben werden.
• Es werden auch Transaktionen unterstützt.

Erweiterungen

In den frühen Neunziger-Jahren wurde von vielen Linux-Distributionen die UMSDOS-Erweiterung für FAT16 eingesetzt, um Linux zu installieren, ohne die Festplatte neu partitionieren und formatieren zu müssen. UMSDOS fügt zu einem FAT16-Dateisystem ein darüber-liegenden UNIX-kompatiblen Layer hinzu. Es ermöglicht dies, mit Dateien, die den Namen --linux-.--- tragen. In Linux 2.6.11 wurde UMSDOS aus dem Kernel entfernt. Es wird nicht mehr weiter entwickelt.