Definieren des Windows Server-Dateisystems

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Bevor Sie Daten auf einem Volume speichern können, müssen Sie das Volume erst formatieren. Hierfür müssen Sie das Dateisystem auswählen, das vom Volume verwendet werden soll. Es sind mehrere Dateisysteme verfügbar, von denen jedes eigene Vor- und Nachteile aufweist.

Was ist ein Dateisystem?

Ein Dateisystem bietet eine Reihe von Features, mit denen die Speicherung und der Abruf von Dateien auf Speichergeräten implementiert wird. Es ermöglicht es Ihnen, Dateien in einer hierarchischen Struktur zu organisieren, und steuert deren Format und Benennungskonvention. Dateisysteme unterstützen eine Vielzahl von Speichergeräten, einschließlich Festplatten und Wechselmedien.

Alle unter dem Windows-Betriebssystem verfügbaren Dateisysteme bestehen aus den folgenden Speicherkomponenten:

  • Dateien. Eine Datei ist eine logische Gruppierung verwandter Daten.
  • Verzeichnisse: Ein Verzeichnis ist eine hierarchische Sammlung von Verzeichnissen und Dateien.
  • Volumes: Ein Volume ist eine Sammlung von Verzeichnissen und Dateien.

Worin bestehen die Unterschiede zwischen den Windows Server-Dateisystemen?

Zu den Windows Server-Dateisystemen gehören:

  • File Allocation Table (FAT), FAT32 und extended File Allocation Table (exFAT)
  • NT File System (NTFS)
  • Robustes Dateisystem (Resilient File System, ReFS).

FAT, FAT32 und exFAT

Das FAT-Dateisystem ist das einfachste Dateisystem, das für das Windows-Betriebssystemen verfügbar ist. Dateisystemobjekte werden mithilfe einer Tabelle auf Volumeebene nachverfolgt. FAT pflegt aus Resilienzgründen zwei Kopien der Tabelle. Sowohl die Tabellen als auch das Stammverzeichnis müssen sich an einem festgelegten Speicherort auf dem formatierten Datenträger befinden.

Aufgrund der Größenbeschränkung der Dateizuordnungstabelle können Sie in FAT keine Volumes erstellen, die größer als 4 Gigabyte (GB) sind. Für größere Datenträger hat Microsoft FAT32 entwickelt, das Partitionen von bis zu 64 GB unterstützt.

exFAT ist das für Speichersticks entwickelte Dateisystem, das noch größere Volumes als FAT32 unterstützt. Es funktioniert mit Mediengeräten wie modernen Flachbildschirmfernsehern, Heimkinos und tragbaren Mediaplayern.

Weder FAT noch FAT32 bieten Sicherheit auf Dateisystemebene. Sie sollten keine FAT- oder FAT32-Volumes auf Datenträgern erstellen, die an die Server angeschlossen sind, auf denen eines der Windows Server-Betriebssysteme ausgeführt wird. FAT, FAT32 oder exFAT kommen jedoch ggf. für das Formatieren externer Medien wie USB-Speichersticks infrage.

Tipp

Ab Windows Server 2016 unterstützen FAT und FAT32 die Verschlüsselung über das verschlüsselnde Dateisystem (Encrypting File System, EFS).

NTFS

Früher war NTFS das gängigste Dateisystem für Windows Server-Betriebssysteme. NTFS bietet zahlreiche Verbesserungen gegenüber FAT, die mithilfe erweiterter Datenstrukturen die Leistung, die Zuverlässigkeit und die Speicherplatznutzung verbessern. NTFS bietet auch integrierte Sicherheit mit Zugriffssteuerungsfunktionen wie Zugriffssteuerungslisten (Access Control Lists, ACLs), Überwachung, Dateisystemjournaling und Verschlüsselung. NTFS unterstützt zudem die Komprimierung und Verschlüsselung von Dateisystemen. Da sich beide Features jedoch gegenseitig ausschließen, können Sie sie nicht auf dieselbe Datei oder denselben Ordner anwenden.

Hinweis

NTFS ist erforderlich, wenn Volumes auf Servern implementiert werden, auf denen mehrere Windows Server-Rollen und -Features wie Active Directory Domain Services (AD DS), VSS und das verteilte Dateisystem (Distributed File System, DFS) gehostet werden.

ReFS

Microsoft hat ReFS in Windows Server 2012 eingeführt, um die Funktionen von NTFS zu verbessern. Eine der Hauptstärken von ReFS ist – wie der Name bereits vermuten lässt – die verbesserte Resilienz bei Datenbeschädigung durch einen präziseren Erkennungsmechanismus und die Fähigkeit, Integritätsprobleme online zu beheben. ReFS bietet auch Unterstützung für größere, einzelne Dateien und Volumes, einschließlich ihrer Deduplizierung.

In den meisten Fällen ist ReFS die optimale Wahl für Datenvolumes in Windows Server 2022. Beachten Sie jedoch, dass ReFS keine vollständige Featureparität mit NTFS bietet. ReFS unterstützt z. B. keine Komprimierung und Verschlüsselung auf Dateiebene. Sie eignet sich auch nicht für Startvolumes und Wechselmedien.

Was sind Sektoren und Zuordnungseinheiten?

Ein Sektor bezeichnet die minimale Datenmenge, die auf einer Festplatte gelesen oder geschrieben werden kann. Ursprünglich wurde die Sektorgröße auf 512 Byte festgelegt. Moderne Laufwerke unterstützen jedoch auch größere Sektoren, z. B. mit 1 KB, 2 KB oder 4 KB. Wenn Sie ein Volume mit einem Dateisystem formatieren, werden Sektoren in logischen Clustern kombiniert, die auch als Zuordnungseinheiten bezeichnet werden. Wenn die Sektoren einer Festplatte z. B. 512 Bytes groß sind, verfügt ein Cluster mit 4 KB über acht Sektoren und ein Cluster mit 64 KB über 128 Sektoren. Wenn Sie den Formatierungsprozess initiieren, haben Sie die Möglichkeit, die bevorzugte Clustergröße festzulegen. Sie können auch auf Standardeinstellungen zurückgreifen, die die Clustergröße anhand der Volumegröße festlegen.

Die Clustergröße stellt die kleinste Menge an Speicherplatz dar, die auf Basis des vom Dateisystem definierten Formats zum Speichern einer Datei verwendet werden kann. Wenn die Dateigröße nicht mit den einzelnen oder mehreren Clustergrößen übereinstimmt, führt dies in gewissem Maß zu einer ineffizienten Speicherplatznutzung. Die Auswahl einer kleineren Clustergröße kann sich jedoch negativ auf die Leistung auswirken, da das Lesen aus oder Schreiben in eine Datei eine größere Anzahl von Datenträgervorgängen erfordern könnte. Neben der Auswahl der optimalen Clustergröße sollten Sie auch sicherstellen, dass die Clustergrenzen an den zugrunde liegenden Sektoren ausgerichtet sind.

Versuchen Sie, die Größe der Zuordnungseinheit so nah wie möglich an die typische Datei- oder Datensatzgröße anzupassen, um die Leistung zu verbessern. Wenn Ihre Datenbank z. B. 8.192-Byte-Datensätze schreibt, beträgt die optimale Größe der Zuordnungseinheit 8 KB. Mit dieser Einstellung kann das Betriebssystem einen kompletten Datensatz in eine einzelne Zuordnungseinheit auf dem Volume schreiben. Bei einer Zuordnungseinheitgröße von 4 KB muss das Betriebssystem den Datensatz auf zwei Zuordnungseinheiten aufteilen und Updates der zugrunde liegenden Metadaten verwalten. Durch eine angemessene Größe der Zuordnungseinheit können Sie die Workload im Datenträgersubsystem des Servers reduzieren.