New Technology File System (NTFS)

Wie wird NTFS verwendet?

Microsoft Windows und einige Wechselspeichergeräte verwenden NTFS, um Dateien zu organisieren, zu benennen und zu speichern. NTFS ist eine Option für die Formatierung von SSDs - wo deren Geschwindigkeit besonders nützlich ist -, HDDs, USBs und Micro-SD-Karten, die mit Windows verwendet werden.

Je nach Speicherkapazität des Geräts, des verwendeten Betriebssystems und der Art des Laufwerks kann ein anderes Dateisystem vorzuziehen sein, wie zum Beispiel FAT32 oder Extended FAT (exFAT). Jedes Dateisystem hat Vor- und Nachteile. Zum Beispiel sind Sicherheit und Berechtigungen bei NTFS weiterentwickelt als bei exFAT und FAT32. Andererseits funktionieren FAT32 und exFAT besser mit Nicht-Windows-Betriebssystemen, wie Mac und Linux.

Alle Microsoft-Betriebssysteme ab Windows XP verwenden NTFS Version 3.1 als ihr Hauptdateisystem. NTFS wird auch auf externen Laufwerken verwendet, da es über die nötige Kapazität verfügt und große Dateien und Partitionsgrößen unterstützt. NTFS kann laut Microsoft unter Windows Server 2019 und Windows 10 Volumes und Dateien mit einer Größe von bis zu acht Petabyte unterstützen. Die theoretische Grenze für die individuelle Dateigröße, die NTFS unterstützen kann, liegt bei 16 Exbibytes.

Wie NTFS funktioniert

Bei der Installation eines Betriebssystems wählt der Nutzer ein Dateisystem aus. Bei der Formatierung einer SSD oder einer Festplatte wählt der Benutzer das Dateisystem, das er verwenden möchte. Die Formatierung der beiden Laufwerkstypen unterscheidet sich geringfügig, aber beide sind mit NTFS kompatibel.

Wenn eine Festplatte formatiert oder initialisiert wird, wird sie in Partitionen unterteilt. Partitionen sind die Hauptunterteilungen des physischen Speicherplatzes der Festplatte. Innerhalb jeder Partition behält das Betriebssystem den Überblick über alle gespeicherten Dateien. Jede Datei wird auf der Festplatte in einem oder mehreren Clustern oder Speicherbereichen mit einer vordefinierten einheitlichen Größe gespeichert.

Bei NTFS reichen die Größen der Cluster von 512 Byte bis 2048 KB. Windows NT gibt für jede Laufwerksgröße eine empfohlene Standard-Clustergröße an. Ein 4-Gigabyte-Laufwerk (GB) hat zum Beispiel eine Standard-Clustergröße von 4 KB. Die Cluster sind unteilbar, das heißt selbst die kleinste Datei nimmt einen Cluster ein, und eine 4,1 KB große Datei nimmt zwei Cluster oder 8 KB auf einem 4-KB-Cluster-System ein.

Die Clustergrößen werden auf der Grundlage eines Kompromisses zwischen der Maximierung der Nutzung des Speicherplatzes und der Minimierung der Anzahl der zum Abrufen einer Datei erforderlichen Festplattenzugriffe festgelegt. Bei NTFS gilt im Allgemeinen: Je größer das Laufwerk, desto größer die Standard-Cluster-Größe, da davon ausgegangen wird, dass ein Systembenutzer weniger Festplattenzugriffe und eine bessere Leistung auf Kosten einer weniger effizienten Nutzung des Speicherplatzes vorziehen wird.

Wenn eine Datei mit NTFS erstellt wird, wird ein Datensatz über die Datei in der Master File Table (MFT) erstellt. Dieser Datensatz wird verwendet, um die möglicherweise verstreuten Cluster einer Datei zu lokalisieren. NTFS sucht nach einem Speicherplatz, der alle Cluster der Datei aufnimmt, ist aber nicht immer in der Lage, einen gemeinsamen Speicherplatz zu finden.

NTFS-Merkmale

Ein Unterscheidungsmerkmal von NTFS im Vergleich zu FAT ist, dass es Dateiberechtigungen und Verschlüsselung zulässt. Zu den wichtigsten Merkmalen von NTFS gehören die folgenden:

• Organisatorische Effizienz. NTFS verwendet ein B-Baum-Verzeichnisschema, um Datei-Cluster zu verwalten. Dies ist wichtig, weil es eine effiziente Sortierung und Organisation von Dateien ermöglicht.
• Zugängliche Daten. Es speichert Daten über die Datei-Cluster und andere Daten in der MFT und nicht nur in einer allgemeinen Verwaltungstabelle wie bei FAT.
• Dateigröße. NTFS unterstützt sehr große Dateien.
• Es verfügt über eine Zugriffskontrollliste, mit der ein Serveradministrator steuern kann, wer auf bestimmte Dateien zugreifen darf.
• Die integrierte Dateikomprimierung verringert die Dateigröße und bietet mehr Speicherplatz.
• Unicode-Dateibenennung. Durch die Unterstützung von Dateinamen, die auf Unicode basieren, hat NTFS eine natürlichere Dateinamenskonvention und ermöglicht längere Dateinamen mit einer größeren Anzahl von Zeichen. Nicht-Unicode-Benennungskonventionen erfordern manchmal eine Übersetzung.
• NTFS bietet Sicherheit für Daten auf austauschbaren und nicht austauschbaren Festplatten.
• Benötigt weniger Speicherplatz. Es unterstützt kleine Dateien, die leere Informationen - lange Zeichenfolgen mit Nullen - durch Metadaten ersetzen, die weniger Speicherplatz beanspruchen.
• Einfacher Zugriff auf Volumes. NTFS verwendet gemountete Volumes, das heißt auf Festplatten-Volumes kann wie auf normale Ordner im Dateisystem zugegriffen werden.

Vor- und Nachteile von NTFS

Die Verwendung von NTFS hat mehrere Vor- und Nachteile, die im Folgenden aufgeführt sind.

Vorteile

• Eine der Hauptfunktionen von NTFS ist die Verwendung von Festplattenkontingenten, die Unternehmen mehr Kontrolle über den Speicherplatz geben. Administratoren können mithilfe von Festplattenkontingenten die Menge an Speicherplatz begrenzen, auf die ein bestimmter Benutzer zugreifen kann.
• NTFS verwendet eine Dateikomprimierung, die die Dateigrößen verkleinert, die Geschwindigkeit der Dateiübertragung erhöht und Unternehmen mehr Speicherplatz zur Verfügung stellt. Es unterstützt auch sehr große Dateien.
• Mit den Zugriffskontrollfunktionen von NTFS können Administratoren Berechtigungen für sensible Daten vergeben und den Zugriff auf bestimmte Benutzer beschränken. Es unterstützt auch Verschlüsselung.
• Einfache Protokollierung. Die MFT protokolliert und prüft Dateien auf dem Laufwerk, so dass Administratoren nachverfolgen können, welche Dateien gelöscht, hinzugefügt oder in irgendeiner Weise verändert wurden. NTFS ist ein Journaling-Dateisystem, das heißt, es protokolliert Transaktionen in einem Dateisystemjournal.
• Verlässlichkeit. Daten und Dateien können im Falle eines Systemausfalls oder -fehlers schnell wiederhergestellt werden, da NTFS die Konsistenz des Dateisystems aufrechterhält. Es ist ein fehlertolerantes System und verfügt über eine MFT-Spiegeldatei, auf die das System verweisen kann, wenn die erste MFT beschädigt wird.

Nachteile

• Eingeschränkte Betriebssystemkompatibilität. Der größte Nachteil von NTFS ist die eingeschränkte Kompatibilität mit Betriebssystemen, die nicht zu Windows gehören, da es schreibgeschützt ist.
• Eingeschränkte Geräteunterstützung. Viele Wechseldatenträger unterstützen NTFS nicht, darunter Android-Smartphones, DVD-Player und Digitalkameras. Einige andere Geräte unterstützen es ebenfalls nicht, zum Beispiel Media-Player, Smart-TVs und Drucker.
• Mac OS X-Unterstützung. OS X-Geräte sind nur begrenzt kompatibel mit NTFS-Laufwerken; sie können sie lesen, aber nicht beschreiben.

Wie sich NTFS, FAT32 und exFAT unterscheiden

FAT32 wurde von Microsoft vor NTFS entwickelt und ist damit das älteste der drei Dateisysteme. Es gilt allgemein als weniger effizient als NTFS. Es hat eine kleinere Dateigröße von 4 GB und 32 GB große Volumes in Windows.

FAT32 ist leichter zu formatieren als NTFS und auch in anderer Hinsicht einfacher. Seine Dateizuordnungstabelle ist weniger komplex als die MFT in NTFS. Da es einfacher zu verwenden ist, ist FAT32 besser mit Nicht-Windows-Betriebssystemen kompatibel und wird dort eingesetzt, wo NTFS im Allgemeinen nicht verwendet wird, beispielsweise in Smart-TVs, Digitalkameras und anderen digitalen Geräten. FAT32 funktioniert mit jeder Version von Mac, Linux und Windows. Wie bereits erwähnt, ist NTFS bei Mac und Linux schreibgeschützt.

ExFAT wurde als Weiterentwicklung von FAT32 entwickelt und ist das neueste der drei Dateisysteme. Es behält die positiven Eigenschaften von FAT32 bei - ein leichtgewichtiges, flexibleres Dateizuordnungssystem - und überwindet gleichzeitig einige seiner Einschränkungen. So kann FAT32 beispielsweise nur Dateien mit einer Größe von bis zu 4 GB speichern, während exFAT Dateigrößen von 16 Exabyte bewältigen kann.

ExFAT erfordert zusätzliche Software, um mit Mac- und Linux-Systemen zusammenzuarbeiten, ist aber besser mit ihnen kompatibel als NTFS. Es ist ideal für Benutzer, die eine größere Dateigröße als FAT32 benötigen, aber mehr Kompatibilität als NTFS haben.

Das Journaling-Dateisystem in NTFS ermöglicht die Verwendung des Journals zur Reparatur beschädigter Daten, was bei FAT nicht möglich ist. Die MFT in NTFS enthält mehr Informationen über die gespeicherten Dateien als die Dateizuordnungstabellen von FAT, was eine bessere Dateiindizierung und Clusterorganisation ermöglicht.

Fazit

NTFS, FAT32 und exFAT haben jeweils Stärken und Schwächen. Sie werden jedoch alle in einer Vielzahl von Computerumgebungen eingesetzt, vom privaten Computer bis hin zum Unternehmen. NTFS ist unter den drei Systemen wegen seiner Verbindung zu Windows am bekanntesten.