Erklärung Dateisystem, Speicherung von Daten

[Der Martin]

Hallo Markus,

ich versuche schon seit längerer Zeit zu verstehen, wie der _komplette_ Vorgang der Datenspeicherung und Oeganisierung letztendlich wirklich funktioniert, stoße aber immer wieder auf Erklärungen, die für noch mehr Verwirrung sorgen.

wenn du wirklich den kompletten Vorgang verstehen willst, wirst du dich auf das Studium von OpenSource-Betriebssystemen konzentrieren müssen, um daran nachzuvollziehen, wie er implementiert ist.

Ich verstehe v.a. nicht, wo sich das Dateisystem letztendlich wirklich befindet.

Das ist auch schwierig, weil "das Dateisystem" recht unterschiedlich verstanden wird.

Ich dachte immer, dass sich das Dateisystem überall auf dem Datenträger verteilt befindet, und die Daten darauf irgendwie gespeichert werden.

Das ist _eine_ Interpretation: Das Dateisystem als Gesamtheit aller Strukturen auf einem Datenträger, die der Identifikation und Speicherung von Dateien dienen.

Wenn ich mir die Erklärung auf Wikipedia dazu ansehe, beschreibt mir diese, dass das Dateisystem nur eine "Schicht des Betriebssystems" ist.

Das ist eine andere Auffassung: Das Dateisystem als Bestandteil moderner Betriebssysteme. Hier versteht man es als die Menge der Betriebssystem-Funktionen, mit denen man auf Dateien zugreifen kann.

Aber irgendwo muss doch festgehalten werden, welche Dateinamen mit welchen Clustern auf dem Datenträger verknüpft werden, und wo werden diese Informationen nun wirklich gespeichert, also quasi das "Inhaltsverzeichnis" der Daten, wenn ich es mal so nennen darf.

Natürlich auf dem Datenträger. ;-)

Ich verstehe unter dem Begriff "Dateisystem" übrigens noch etwas abstrakteres: Nämlich die reine Spezifikation, wie Dateien auf einem Datenträger verwaltet werden. Und da gibt es, wie Sven ja auch ausführt, eine ganze Menge verschiedene.

Der Datenträger ist in Blöcken unterteilt, und diese wieder zu Clustern zusammengefasst. Im ersten Block ist der MBR mit der Partitionstabelle und dem Bootloader.
Wenn ich mir dann den Artikel über die Partitionierung ansehe, kommt mir dann schon wieder Zweifel darüber, wie das mit dem Dateisystem und den Partitionen eigentlich ist (Abschnitt "Mögliche Partitionen"), v.a. der Satz "Daran anschließend erfolgt die High-Level-Formatierung (logische Formatierung), die den Partitionen das Dateisystem aufprägt."

Was ist daran so missverständlich? Der Datenträger wird in mehrere, zunächst unabhängige Bereiche untersteilt, sogenannte Partitionen. Diese Partitionen erhalten durch eine Formatierung dann die notwendigen Datenstrukturen, die das gewünschte Dateisystem vorsieht.

Irgendwo las ich aber dann auch, dass die Partitionen eigentlich gar keine sind, sondern nur simuliert werden und die Daten auf den Datenträgern irgendwie abgespeichert werden.

Das könnte auf Festplatten oder Platten-Arrays passen, bei denen ein eigener Controller entscheidet, welcher logische Sektor tatsächlich an welche Stelle geschrieben wird. CompactFlash-Speicherkarten und viele USB-Sticks arbeiten auch nach dem Muster.

Oder geht es eigentlich nur darum, welche Dateisystemangabe in der Partitionstabelle steht.  (http://de.wikipedia.org/wiki/Partitionstabelle#Wichtige_Partitionstypen_mit_ihren_Kennnummern) Und wenn ja, woher kommen dann (für die Firmware des Datenträgers?) die Informationen darüber, wie die Daten auf dem Datenträger zu organisieren sind?

Gar nicht. Die Firmware des Datenträgers (also z.B. der Controller einer IDE- oder SATA-Platte oder der Controller eines USB-Sticks) kennt kein Dateisystem. Sie arbeitet nur mit Sektornummern und liest oder schreibt Daten von/in bestimmte Sektoren. Die Interpretation der Daten nach den Regeln eines bestimmten Dateisystems ist wieder Sache des OS.

Ich kenn mich wirklich absolut nicht mehr aus und hoffe, dass mich jemand mal darüber aufklären könnte, wie das alles nun wirklich funktioniert.

Ich hoffe, ich konnte dir ein Stück weiterhelfen.

So long,
 Martin