NTFS

NTFS steht für New Technology File System und ist das Dateisystem von Windows NT, einschließlich seiner Nachfolger Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003 und Windows Vista. NTFS erbte viele Konzepte von IBMs Dateisystem HPFS, das in dem zusammen mit Microsoft entwickelten Betriebssystem OS/2 verwendet wurde.

Im Vergleich zu FAT bietet NTFS u.a. einen gezielten Zugriffsschutz auf Dateiebene durch vollständige Unterstützung von Zugriffskontrolllisten.

Aus Sicht des Dateisystems ist alles Teil einer Datei, auch die Informationen des Systems. Die Hauptdatei ist die MFT (Master File Table). In dieser Datei befinden sich die Einträge, welche Blöcke zu welcher Datei gehören, die Zugriffsberechtigungen und die Attribute. Jede Eigenschaft einer Datei ist unter NTFS ein Attribut, auch der eigentliche Dateiinhalt.

Sehr kleine Dateien und Verzeichnisse werden in der MFT direkt abgespeichert. Größere Dateien werden dann als Attribut in einem Datenlauf gespeichert.

Beim Formatieren der Festplatte wird für die MFT ein fester Platz reserviert, der nicht von anderen Dateien belegt werden kann. Wenn dieser voll ist, beginnt das Dateisystem freien Speicher vom Datenträger zu benutzen, wodurch es zu einer Fragmentierung der MFT kommen kann. Standardmäßig wird ein reservierter Bereich von 12,5 % der Partitionsgröße angenommen. Es sind jedoch auch Werte von 25 %, 37,5 % und 50 % konfigurierbar.

Beim Speichern von Meta-Daten wird ein Journal geführt. Das bedeutet, dass eine geplante Aktion zuerst in das Journal geschrieben wird. Dann wird der eigentliche Schreibzugriff auf die Daten ausgeführt und abschließend wird das Journal aktualisiert. Wenn ein Schreibzugriff nicht vollständig beendet wird, zum Beispiel wegen eines Stromausfalls, muss das Dateisystem nur die Änderungen im Journal zurücknehmen und befindet sich anschließend wieder in einem konsistenten Zustand.

* NTFS 1.X - Windows NT 3.1, 3.5 und 3.51
* NTFS 2.X - Windows NT 4.0
* NTFS 3.0 - Windows 2000
* NTFS 3.1 - Windows XP, Windows 2003, Windows Vista

Oft wird fälschlicherweise von NTFS-Version 5, bzw 5.1 gesprochen, wobei die 5 nicht die Version, sondern die Zugehörigkeit zu Windows 2000 (NT 5) bzw. zu Windows XP (NT 5.1) signalisiert. Aktuell ist NTFS 3.1.

* effiziente Speichernutzung bei Partitionen über 400 MiB
* Metadaten-Journaling: automatische Fehlerkorrektur des Dateisystems (aber nicht der Daten).
* lange Dateinamen: Dateinamen können im Gegensatz zu FAT16 bis zu 256 Zeichen lang sein und aus fast beliebigen Unicode-Zeichen bestehen
* eine maximale Länge des kompletten Pfadnamens von ca. 32.000 Zeichen. Backupprogramme funktionieren jedoch nicht bis in diese Tiefe
* Flexible Rechteverwaltung durch Verwendung von ACLs
* Mechanismen zur fehlertoleranten Datenspeicherung, z.B. „Festplattenspiegelung“
* Maximale Dateigröße von theoretisch 16 Exbibyte
* Verwendung von Datenträgern mit dynamischer Größe (ohne feste Partitionstabelle)
* schnelle und effiziente Speicherung von kleinen Dateien (ab Windows NT 3.51 werden standardmäßig 4 KiB große Cluster verwendet)
* Speicherung von alternativen Datenströmen
* transparente Komprimierung von Dateien (nur bei unverschlüsselten Dateien und Clustergrößen bis 4KiB verfügbar)

* Daten- und Datenträgerverschlüsselung mit EFS (nicht in der XP Home Edition und nur bei unkomprimierten Daten)
* Kontingente (auch: Disk Quota), um den verwendbaren Festplattenplatz für einzelne Nutzer zu beschränken
* Analysepunkte (engl. Reparse Point) zur Verknüpfung von Aktionen/Funktionen mit Dateien und Verzeichnissen, z.B. für
o Hardlinks: Daten können von bis zu 1023 Dateinamen referenziert werden (eine Datei, viele Namen).
o NTFS-Junction-Points bzw. symbolische Links, um Verzeichnisse, Partitionen oder Laufwerke in andere Verzeichnisse einzuhängen (siehe Symlinks bei Unix/Linux). NTFS-Junction-Points können jedoch nur auf lokale Ressourcen verweisen, nicht auf Freigaben anderer Rechner – das ist nur mit DFS-Junction-Points möglich.
o Remote Storage Server
* Für Dateien mit vielen Leerinhalten werden, wenn sie als Sparse File gekennzeichnet sind, nur die bereits geschriebenen Abschnitte gespeichert.

* Proprietäres Dateisystem, d. h. die genaue Funktionsweise ist ein Betriebsgeheimnis von Microsoft
* Ohne Verwendung von Treibern Dritter inkompatibel zu DOS und damit auch älteren Windows-Versionen
* NTFS erlaubt Alternative Datenströme (ADS), in denen versteckt Dateien abgelegt werden können, was eine mögliche Gefahrenquelle darstellt.
* NTFS versucht standardmäßig, Dateien am Stück zu speichern, trotzdem kann es mit vielen kleinen Dateien zu einer Fragmentierung der MFT kommen. Microsoft liefert ein Defragmentierungsprogramm mit, das aber keine komplette Defragmentierung schafft. Produkte von Drittherstellern können auch stark fragmentierte NTFS-Partitionen sicher defragmentieren (siehe Defragmentierungsprogramm für NTFS, c't 21/05).
* Die kleineren Clustergrößen machen das Dateisystem langsamer. Allerdings kann dies behoben werden, indem man über die Befehlszeile formatiert und größere Clustergrößen (bis zu 64 KiB) verwendet. Allerdings funktioniert die implementierte Komprimierung von Dateien nur bei Clustergrößen bis 4 KiB und die interne Fragmentierung steigt deutlich, was zu Speicherplatzverschwendung führt.
* Die MFT ist eine lineare Struktur, was Zugriffe verhältnismäßig ineffizient macht.
* Der freie Speicherplatz wird in Bitmaps verwaltet, was zu erhöhtem Zeitaufwand beim Suchen freier Blöcke führen kann.

Laufwerksgröße Clustergröße Sektoren
512 Megabyte oder weniger 512 Bytes 1
513 Megabyte - 1024 MiB 1024 Bytes 2
1025 Megabyte - 2048 MiB 2048 Bytes 4
2049 Megabyte und mehr 4096 Bytes 8

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