Partitionen und Dateisysteme

Friedliche Koexistenz

von Carsten Schnober

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Die Festplatte wird in Partitionen unterteilt, und darauf liegen Dateisysteme. Wir erklären den Unterschied und warum Linux zwar auf Windows-Dateisysteme zugreift, dasselbe umgekehrt aber nicht funktioniert.

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Windows und Linux auf einer Festplatte, geht das? Die Antwort auf diese Frage heißt wie so oft "Im Prinzip ja, aber..." Auf dem aktuellen Rechner läuft bereits Windows, auf der Festplatte gibt es noch reichlich freien Platz, also bietet es sich an, diesen Freiraum für eine Linux-Installation zu nutzen. So leicht geht es aber nicht, denn die Betriebssysteme können zwar auf einer Festplatte nebeneinander existieren, aber nicht innerhalb einer Partition.

Strikte Grenzen

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 der ein höherer Bedarf ausgeschlossen schien. Bei heutigen Festplattenausmaßen sieht die Situation jedoch anders aus, als bei den damals gebräuchlichen Größenordnungen von wenigen Megabyte.

Deshalb unterteilt man die vierte Partition bei höherem Bedaruf in weitere Unterpartionen, so genannte logische Partitionen. Diese liegen innerhalb einer erweiterten Partition (extended partition). Die ersten drei herkömmlichen Partitionen heißen primäre Partitionen (primary partition). Benötigt man nicht mehr als vier Partitionen, richtet man auch die vierte statt als erweiterte als primäre Partition ein. Eine physische Grenze existiert nicht zwischen den Festplattenabschnitten; sie ergeben sich ausschließlich aus der Partitionstabelle, die im ersten Sektor der Festplatte liegt, dem Master Boot Record (MBR) [1].

Sowohl Linux als auch Windows sprechen alle Partitionen voneinander unabhängig wie einzelne Festplatten an. Unter Windows trägt die Partition, die die Systemdateien enthält, den Laufwerksbuchstaben C:, die nächsten Partitionen heißen D: usw., egal ob primäre oder logische Partition oder auch CD-Laufwerk -- die Bezeichnung lässt sich hier bis auf C: nachträglich willkürlich ändern.

Linux unterscheidet durch die Bezeichnung zwischen den Festplatten. So beginnen die Namen aller Partitionen der ersten eingebauten Festplatte mit /dev/hda, gefolgt von einer Zahl: Die erste Partition heißt /dev/hda1. Eine zweite Festplatte heißt beispielsweise /dev/hdb, wieder gefolgt von einer Zahl für jede Partition.

Eine Ausnahme bilden interne CD-ROM-Laufwerke. Sie werden ebenso wie Festplatten über einen IDE-Anschluss mit dem Mainboard im Rechner verbunden. Bei der Namensvergabe unterscheidet Linux deshalb nicht zwischen den beiden Gerätetypen, so dass /dev/hdb auch ein CD-Laufwerk sein kann. Eine CD hat jedoch keine Partitionen, so dass das System eine CD beispielsweise über /dev/hdc einbindet, eine Festplattenpartition hieße dagegen /dev/hdc1. Da jede Festplatte immer mindestens eine Partition enthält, ist die Zahl im Linux-Gerätenamen in diesem Fall unerlässlich.

Beim Namen kommt es unter Linux ausschließlich auf die Anschlussmethode an: Ein gewöhnliches Mainboard hat zwei IDE-Anschlüsse, die über ein Kabel mit jeweils maximal zwei Geräten verbunden sind. Das erste Gerät am ersten Anschluss ("Master") nennt Linux /dev/hda, das zweite am ersten Anschluss ("Slave") /dev/hdb. Dann folgt /dev/hdc für den Master am zweiten IDE-Anschluss, unabhängig davon, ob /dev/hdb existiert.

Eine weitere Variante der Laufwerksbezeichnung verwendet der Boot-Loader Grub. Er notiert beispielsweise (hd0,0) für die erste Partition auf der ersten Festplatte. Dabei steht der Ausdruck hd0 für die erste Platte, die zweite hieße hd1 -- CD-Laufwerke zeigt Grub in der Standardversion nicht an. Auf die Festplattenbezeichnung folgt hinter dem Komma die Partition. Die erste trägt die Nummer 0, für die weiteren primären Partitionen wierd hochgezählt. Die logischen Partitionen beginnen aber immer mit der Nummer 4, die erste hieße also hd0,4, egal wie viele primäre Partitionen es davor gibt.

Dateisysteme

Damit ein Betriebssystem auf einer Partition Daten speichern kann, benötigt es darauf ein Dateisystem. Es legt fest, in welcher Struktur Daten in Form von Dateien auf der Festplatte landen. Das Dateisystem verknüpft den Inhalt einer Datei mit ihrem Namen, so dass das Betriebssystem darauf zugreifen kann. Unterschiedliche Dateisysteme speichern neben dem Namen verschiedene Attribute, bei den Linux-Dateisystemen beispielsweise Besitzer und Zugriffsrechte. 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.

Ein spezielles Dateisystem verwenden CD-ROMs (iso9660). Dieser Standard garantiert, dass alle Betriebssysteme auf diese Medien gleichermaßen zugreifen können. Für Festplattenpartitionen dagegen verwendet gewöhnlich jedes Betriebssystem andere Dateisysteme. Unter Windows hat mittlerweile NTFS ("NT Filesystem", von Windows NT) das zuvor gebräuchliche FAT16 ("File Allocation Table") bzw. FAT32 als Standard abgelöst. MS-DOS benutzte seit 1983 FAT16, das die Länge von Dateinamen auf maximal acht Zeichen, einen Punkt und danach weitere drei Buchstaben beschränkte. FAT32 wurde mit dem Service Release 2 für Windows 95 (Windows 95B) eingeführt und erlaubte den Zugriff auf größere Festplatten sowie die Verwendung längerer Dateinamen. Auch die erste Version von Windows 95 überschritt bereits das Limit für die Dateinamenlänge mit Hilfe der Zwischenlösung VFAT (virtual FAT), einer Erweiterung von FAT16.

Linux bietet eine breitere Auswahl. Die gebräuchlichsten Dateisysteme sind hier ext3, die Nachfolgeversion des langjährigen Linux-Standard ext2 ("Second Extended Filesystem"), und ReiserFS. Neben einer Vielzahl weiterer Linux- bzw. Unix-spezifischer Systeme unterstützt Linux auch FAT. Damit kann es FAT-formatierte Windows-Partitionen lesen und beschreiben. Jedoch fehlt FAT konzeptuell die Möglichkeit, Dateirechte zu speichern, so dass die Verwendung unter Linux schon beim Einhängen der entsprechenden Partition eine nachträglich unveränderbare Zuweisung eines Besitzers und fester Berechtigungen für alle enthaltenen Dateien erfordert.

Der heutige Windows-Standard NTFS stellt Linux leider noch vor Schwierigkeiten. Es gibt mehrere vielversprechende Projekte, die künftig den vollen Zugriff auf solche Partitionen ermöglichen sollen, aber zuverlässig funktioniert momentan nur das Lesen.

Der umgekehrte Weg gestaltet sich noch schwieriger. Ohne Zusatzwerkzeuge greift Windows auf kein Linux-Dateisystem zu, die entsprechend formatierten Partitionen erscheinen unter Windows nicht.

Schwierige Anpassung

Wer also neben ein installiertes Windows auf derselben Festplatte Linux installieren möchte, braucht zunächst eine freie Partition. Bei Komplettsystemen wird die Festplatte häufig bereits bei der Vorinstallation in mehrere Partitionen unterteilt, aber mit dem Windows-Dateisystem NTFS formatiert. Dann gibt es neben Laufwerk C:, das die Windows-Installation enthält, ein Laufwerk D:. Ist dieses noch leer, kann man es ohne Bedenken für Linux verwenden.

Belegt eine Partition jedoch die ganze Festplatte, obwohl noch ausreichend freier Platz für eine Linux-Installation wäre, lässt sich das Verkleinern der Windows-Partition nicht umgehen. Dieser Prozess birgt jedoch stets das Risiko, die entsprechende Partition zu beschädigen oder gar zu zerstören, auch wenn die meisten Linux-Distributionen dem Benutzer inzwischen mit grafischen Werkzeugen unter die Arme greifen (Abbildungen 1, 2). Die Alternative wäre der Kauf einer zweiten Festplatte. (csc)

Abb. 1: Suse Linux vergrößert und verkleinert Partitionen über Yast2.

Abb. 2: Auch Mandrake Linux behandelt Partitionen verschiedenen Typs.

Infos

[1] Master Boot Record: Carsten Schnober, "Systemstart", EasyLinux 03/2005, S. 52 ff.

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