Sauber eingeräumt

Speichern Sie in OpenOffice oder in einem beliebigen Programm eine Datei, merken Sie sich in der Regel nur den Namen des Verzeichnisses, in dem Sie die Daten abgelgegt haben. Sie wissen dann, dass Sie das Dokument zum Beispiel im Verzeichnis /home/max/Dokumente/ finden, um die technischen Details brauchen Sie sich nicht zu kümmern.

Speichermedien

In einem normalen PC befinden sich meistens drei verschiedene Arten von Speichermedien. Es gibt so genannten flüchtigen Speicher, auch volatiler Speicher genannt. Er eignet sich hervorragend, um schnell sehr viele Daten zu verarbeiten, ist aber auch sehr vergesslich. Erhält er über längere Zeit keinen Strom, vergisst er alle Daten wieder. Der Hauptspeicher (RAM) in Ihrem PC ist so ein flüchtiger Speicher.

Um Daten dauerhaft zu speichern, brauchen Sie somit einen nicht-flüchtigen (non volatilen) Speicher. Davon lassen sich einige nur lesen (CD/DVD) andere lesen und beschreiben (CD-/DVD-RW, Festplatten, Speicherkarten, Floppy). Am meisten Speicherplatz pro Medium bieten heute Festplatten (bis zu 1 Terabyte), am schnellsten arbeitet RAM (siehe Tabelle "Kleine Speicherübersicht").

Die Festplatte

Die Festplatte speichert Daten auf rotierenden Scheiben (Plattern). Je nach Modell und Hersteller befinden sich zwei, drei oder vier Plattern in einer Harddisk. Es gibt Festplatten im 3,5-Zoll-Format zum Einbau in normale PCs, im 2,5-Zoll-Format für Notebooks und im 1,8- und 0,8-Zoll-Format für portable Geräte (Musik- und Videoplayer). Für die Kommunikation mit dem Rechner benötigt die Festplatte einen Anschluss, die so genannte Schnittstelle. Geräte mit einer SCSI-Schnittstelle sind vor allem im professionellen Umfeld bis heute weit verbreitet. Im Heimbereich setzte man bis vor 3-4 Jahren ausschließlich Harddisks mit einer parallelen ATA-Schnittstelle ein (PATA-Disk). Die gleiche Schnittstelle benutzen auch CD- und DVD-Laufwerke. Aktuelle Festplatten kommunizieren über eine serielle ATA-Schnittstelle. Diese Geräte nennt man SATA-Festplatten. Es gibt auch immer mehr CD- und DVD-Laufwerke mit SATA-Anschluss. In Notebooks kommen auch vereinzelt Festplatten ohne rotierende Scheiben zum Einsatz. Bei diesen Solid State Drive oder Solid State Disk genannten Festplatten legt das Betriebssystem die Daten auf einem Flash-Speicher ab. SSD-Festplatten brauchen etwas weniger Strom als konventionelle Festplatten, schreiben etwas langsamer, weisen aber deutlich bessere Zugriffszeiten auf.

Die Partition

Eine Festplatte lässt sich in verschiedene Abschnitte unterteilen, die Partitionen. Die Einteilung unterliegt nur wenigen Beschränkungen, so muss es immer mindestens eine Partition geben. Eine Festplatte konnte ursprünglich nur vier Partitionen enthalten. Dieses Limit stammt noch von den ersten MS-DOS-Versionen der 80er-Jahre, bei denen ein höherer Bedarf ausgeschlossen schien. Bei heutigen Festplattenausmaßen sieht die Situation jedoch anders aus.

Um die Beschränkung von vier Partitionen zu umgehen, richtet man eine der ersten vier primären Partitionen (primary partition) als erweiterte Partition ein (extended partition). Linux zeigt diese als Typ Windows 95 Erweitert oder Extended an (Abbildung 1). Innerhalb dieser Partition können Sie bei aktuellen SATA-Platten maximal zwölf logische Partitionen erstellen, wobei dieses Limit nicht hardwareseitig bedingt ist, sondern vom benutzten Kernel abhängt.

Abbildung 1: Innerhalb der erweiterten Partition (/dev/sda3) befinden sich die logischen Partitionen /dev/sda5, /dev/sda6 und /dev/sda7.

Linux und Windows sprechen alle Partitionen unabhängig voneinander an. Unter Windows trägt die Partition, die die Systemdateien enthält, in der Regel den Laufwerksbuchstaben C:, die nächsten Partitionen heißen D:, E: usw., egal ob primäre oder logische Partition.

Linux gibt jeder Festplatte einen Gerätenamen und jeder Partition eine Nummer. Die Festplatten heißen /dev/sda, /dev/sdb und so weiter, die erste Partition auf der ersten Platte /dev/sda1. (Ältere Distributionen benutzen für PATA-Laufwerke noch die Bezeichnung /dev/hda, /dev/hdb usw.) Unabhängig davon, wie viele primäre Partitionen eingerichtet sind, beginnt die Zählung für die logischen Partitionen immer bei der Nummer 5. Diese Regel gilt auch für externe USB-, Firewire- oder SATA-Laufwerke sowie Speicherkarten. Die Partitionen werden dann über einen so genannten Mount Point in den Dateisystembaum eingehängt. Sie finden Ihre Dateien zum Beispiel nicht unter /dev/sda3 sondern unter /home, wenn das Dateisystem auf /dev/sda3 am Mountpunkt /home hängt.

CD-ROM/DVD-Laufwerke erhalten die Gerätebezeichnung /dev/scd und werden ebenfalls durchnummeriert, wobei hier die Zählung bei Null beginnt, das erste CD-/DVD-Laufwerk heißt somit /dev/scd0. Brenner spricht Linux über /dev/sr an, den ersten Brenner somit über /dev/sr0. Welches Gerät Linux als erstes Gerät anspricht, hängt von der Verkabelung und den BIOS-Einstellungen ab. Die Bezeichnung bleibt aber gleich, solange Sie keine Kabel umstecken.

Das Dateisystem

Damit das Betriebssystem auf einem Medium Daten speichern kann, benötigt es ein Dateisystem: Das kümmert sich darum, wo welche Daten abgelegt werden, es sorgt quasi für Ordnung im Schrank und weiß, was sich in welcher Schublade befindet. Dazu verknüpft es den Inhalt einer Datei mit ihrem Namen. Eine weitere Aufgabe des Dateisystems besteht darin, sich den Besitzer und die Zugriffsrechte einer Datei zu merken und diese zu verwalten.

Für Linux gibt es ganz viele Dateisysteme, für den Heimgebrauch eignen sich Ext3 und ReiserFS am besten. Bei beiden handelt es sich um so genannte Journaling Filesystems. Sie führen über sämtliche Bewegungen im Dateisystem Logbuch, bevor sie diese ausführen. Kommt es zu einem Stromausfall oder zu einem Absturz des Systems, müssen Ext3 und ReiserFS nicht sämtliche Dateisysteme auf Fehler überprüfen, sondern es genügt, den Zustand des Systems über das Dateisystemprotokoll wiederherzustellen. Dieser Vorgang ist deutlich schneller als ein kompletter Dateisystem-Check. Linux liest und schreibt auch die Windows-Dateisysteme NTFS und FAT.

Ein Dateisystem entsteht durch das Formatieren einer Partition. Zwar muss das Dateisystem theoretisch nicht genauso groß sein wie die zugrunde liegende Partition, aber da nicht mehrere Dateisysteme auf einer Partition Platz finden, wäre alles andere Platzverschwendung.

Eine Sonderstellung unter den Partitionen und Dateisystemen nimmt die Swap-Partition ein. In diesen Bereich schreibt das System, wenn im Hauptspeicher (RAM) nicht mehr genug freier Platz zur Verfügung steht. Als RAM-Ersatz muss der Swap-Bereich besonders schnell arbeiten. Er wird deshalb nicht mit einem Dateisystem formatiert, sondern direkt beschrieben. Aus Performancegründen sollte man die Swap-Partition an den Anfang der Festplatte legen. Windows nutzt als Swap-Bereich keine eigene Partition, sondern legt dazu eine spezielle Datei an. Dies ist auch unter Linux möglich, falls zum Beispiel für eine separate Swap-Partition kein Platz ist.

Auch CDs und DVDs legen die Daten auf einem Dateisystem ab. Für Daten-CDs und -DVDs benutzt man in der Regel das Dateisystem ISO-9660 (Abbildung 2). Dieser Standard garantiert, dass alle Betriebssysteme auf diese Medien gleichermaßen zugreifen können. Er stammt jedoch noch aus DOS-Zeiten, beschränkt Dateinamen auf 8+3 Zeichen und erlaubt keine Sonderzeichen. Um dieses Manko zu umgehen, gibt es für das ISO-9660-Format zwei Erweiterungen. Linux-Systeme benutzen die Rockridge-Extensions, Windows-Rechner das Joliet-Format. Linux schreibt und liest sowohl CDs mit Joliet- als auch mit Rockridge-Erweiterung. Unter Windows benötigen Sie für die Rockridge-Unterstützung spezielle Programme. Für DVD-Filme und DVD-RAM-Medien kommt in der Regel das Universal Disk Format (UDF) zum Einsatz, welches langfristig das etwas veraltete ISO-9660 ablösen soll.

Abbildung 2: Das CD-/DVD-Dateisystem ISO-9660 erlaubt nur sehr begrenzte Dateinamen. Joliet und Rock-Ridge heben diese Beschränkungen auf.