Dateisysteme und Festplatten-Fragmentierung

Das Dateisystem legt grundsätzlich fest, wie die Daten auf einer Partition oder einem Laufwerk organisiert und gespeichert sind. Dabei nutzen die meisten Dateisysteme das hierarchische System, bei dem Dateien in mehreren Ordner ebenen einsortiert sind – wie man es unter Windows gewohnt ist.

Das Dateisystem legt aber noch mehr fest. Für den Anwender offensichtlich ist etwa die Länge des Dateinamens, die maximale Größe einer Datei, welche Zeichen bei der Benennung von Dateien und Verzeichnissen erlaubt sind und wie groß eine Partition sein kann. Weniger offensichtlich ist, wie viele Dateien das Dateisystem auf einer Partition erlaubt, wo auf der Partition das Wurzelverzeichnis gespeichert sein muss, welche Dateiattribute erlaubt oder welche Zugriffsrechte für Dateien verteilbar sind und an wen sie verteilt wurden.

Unter Windows sind die Dateisysteme FAT32 und NTFS gängig. Beide haben Vor- und Nachteile. NTFS ist für fest verbaute Festplatten die beste Wahl. FAT32 ist hingegen für alle Festplatten geeignet, die Sie auch an anderen Rechnern anschließen möchten, etwa für externe Festplatten.

Beim Speichern wird eine Datei in Fragmente von gleicher Größe zerlegt. Das Betriebssystem versucht dann, die einzelnen Fragmente so auf den Datenträger zu schreiben, dass sie hintereinander liegen und möglichst an einem Stück gelesen werden können. Das gelingt aber nicht immer.

Je länger eine Festplatte in Verwendung ist, desto mehr Dateien werden geschrieben, geändert und wieder gelöscht. In einer ehemals homogenen Reihe von Dateifragmenten entstehen dann Lücken, weil nicht mehr benötigte Fragmente entfernt oder – weil eine Datei größer wurde – neue Fragmente hinzugekommen sind. Diese Lücken füllt das Betriebssystem wieder mit Fragmenten anderer Dateien. Dadurch kann es passieren, dass die einzelnen Fragmente einer Datei quer über die Festplatte verstreut liegen. Man spricht dann von einer hohen Fragmentierung. Weil der Schreib-/Lesekopf in solchen Fällen immer wieder die Spur wechseln muss, verzögert sich der Lesevorgang insbesondere bei großen Dateien.

Bei einer Defragmentierung versucht Windows, die Fragmente der Dateien so anzuordnen, dass sich alle Fragmente in einem Zug durch die Festplatte lesen lassen. Das beschleunigt den Lesevorgang, hat aber nur einen zeitlich befristeten Effekt.

Wie groß die Fragmente sind, hängt von den Einstellungen des Dateisystems ab. Normalerweise verwendet NTFS Fragmente von 4 KByte Größe. Eine Datei wird also in so viele Fragmente zerlegt, bis ein Rest übrig bleibt, der kleiner oder gleich 4 KByte ist. Das bedeutet, dass eine Textdatei, in der nur ein einziges Zeichen steht und die 1 Byte klein ist, auf der Partition mindestens 4 KByte Speicherplatz belegt.

Die Fragmentgröße lässt sich beim Formatieren der Partition in Stufen zwischen 512 Byte und 64 KByte festlegen.