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Datenrettungsblog

Die Grundlagen der Datenspeicherung und Wiederherstellung

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Dateisysteme unterschiedlicher Geräte und Betriebssysteme

Das Dateisystem bestimmt das Format Ihres Geräts und dient als Mittel zur Zuordnung, Speicherung und Verwaltung der Daten. Dateisysteme sind für die Art und Weise, in der Ihre Dateien auf der niedrigsten Ebene gespeichert und manipuliert werden, verantwortlich. Sie sind vom Betriebssystem abhängig und normalerweise für bestimmte Speichergeräte typisch.

Bevor Sie die Datenwiederherstellung starten, ist es ratsam, dass Sie wissen, welches Dateisystem auf Ihrem Datenträger eingesetzt ist, um ein tieferes Verständnis dafür zu erhalten, wie Ihre Dateien tatsächlich gespeichert werden, und so können die richtige Datenwiederherstellungssoftware auswählen.

SPEICHERGERÄTE

Obwohl Dateisysteme hinsichtlich des Speichers, auf dem sie arbeiten, flexibel sind, können Sie in der Regel den Dateisystemtyp noch von einem Speichergerätetyp bestimmen.

USB-Flash-Laufwerke und Speicherkarten arbeiten in der Regel auf FAT oder exFAT. Dieser Dateisystemtyp ist mit einer Vielzahl von Betriebssystemen kompatibel. Auf diese Weise können Sie Ihr USB-Flash-Laufwerk oder eine Speicherkarte mit jedem Computer verwenden.

NTFS, HFS+, Ext2-4 sind sehr typisch für PCs und Workstations. Diese Dateisysteme funktionieren isoliert und sind mit ihren Pendants nicht kompatibel.

Die meisten NAS-Speicher basieren auf XFS, Ext2-4, Btrfs oder ReiserFS Dateisystemen. Sie gelten als die am besten geeignete für Heim-Server aufgrund ihres Designs, während XFS, zum Beispiel, ist eine perfekte Wahl für mittlere und große Dateien und schließlich, ReiserFS gibt maximale Geschwindigkeit. Dateisysteme auf NAS-Geräte werden normalerweise ausgeblendet und über spezielle Netzwerkprotokolle als Netzwerkordner angezeigt.

BETRIEBSSYSTEME

Es ist normalerweise schwierig, das Dateisystem zu bestimmen, wenn man sich nur auf den Speichertyp verlässt, daher kann das Betriebssystem Ihnen den Hinweis geben. Das Dateisystem bezieht sich auf das Betriebssystem, das auf dem Speicher installiert ist, aber da verschiedene Dateisysteme normalerweise unterschiedlichen Zwecken dienen, gibt es manchmal mehrere Dateisystemoptionen für ein Betriebssystem.

Windows

NTFS

NTFS ist das beliebteste und verbreitetste Dateisystem für die Windows-Betriebssystemfamilie. Dies ist das Standarddateisystem für Windows-Festplatten und Datenträgerpartitionen. Das Dateisystem ist leicht erweiterbar und unterstützt viele Dateieigenschaften, einschließlich Zugriffskontrolle, Verschlüsselung usw. Einer der Nachteile dieses Dateisystems ist eine ziemlich komplizierte Methode, mit der die Daten gespeichert werden.

NTFS Dateisystem Struktur

Struktur: der Dateisystem-Header (der Boot-Datensatz), die Master-Dateitabelle ($MFT), Speicherplatz für Dateien:

Das NTFS-Dateisystem verwendet die Master-Dateitabelle (MFT) für Koordinierung der Dateien. Im Grunde enthält die MFT die Informationen zu allen Dateien und Ordnern, die diese Dateien enthalten.

Wenn die Attribute einer Datei zu groß sind, um in eine MFT-Zelle zu passen, ordnet das Dateisystem eine weitere Zelle in einer Datei für die Liste der Dateiattribute zu.

Dateilöschung

Prozedur: das Dateisystem wird nicht einen Datei-Datensatz in der MFT löschen, sondern wird ihn als nicht verwendet kennzeichnen und den Speicherort der Datei in der MFT und Bitmap als freigegeben markieren. Das System löscht auch den Dateieintrag aus seinem Verzeichnis.

Wiederherstellung: die Informationen über die gelöschte Datei (Namen, Größe, Speicherort) verbleiben in der MFT. Wenn der MFT-Datensatz unverändert bleibt und die Festplattendaten nicht überschrieben werden, sind die Wiederherstellungschancen für diese Datei 100%. Wenn dieser Datensatz jedoch gelöscht wird, ist es immer noch möglich, die Datei mit Hilfe der RAW-Wiederherstellung-Methode durch ihren Inhalt zu finden. Der Wiederherstellungsvorgang wird dann von Festplatteninhalten durchgeführt, wobei die Dateisystemstruktur umgangen wird.

Formatierung

Prozedur: das Dateisystem wischt nur den Anfang der MFT ab. Der MFT-Schwanz bleibt unverändert.

Wiederherstellung: die ersten 256-Dateien verlieren Ihre Links zur MFT; Daher ist ihre Wiederherstellung nur mit der RAW-Wiederherstellung-Methode möglich. Die Wiederherstellungschancen für die Dateien, die diese 256-Dateien folgen, sind bis zu 100%.

FAT/FAT32

FAT/FAT 32 ist eines der ältesten Dateisysteme mit einem sehr einfachen Design. Dieses Dateisystem wird von allen Betriebssystemen unterstützt und macht ein freier Datenaustausch zwischen verschiedenen Speicher möglich. Dieses Dateisystem wird auf kleine externe Datenspeichergeräte wie Speicherkarten von Foto- und Videokameras und USB-Flash-Laufwerke angewendet.

Der offensichtlichste Nachteil dieses Systems ist seine Unfähigkeit, große Dateien zu speichern – die Beschränkungen auf der Größe jeder Datei sind 2 GB für FAT16 und 4 GB für FAT32.

FAT/FAT32 Dateisystem Struktur

Struktur: der Dateisystem-Header (noch 2 Header für FAT32), FAT-Tabellen und der Datenbereich.

Das FAT-Dateisystem wendet die Dateizuordnungstabelle, die einen Eintrag für jedes Cluster auf dem Datenträger enthält, an und macht einen Link von dieser Tabelle zu einem Dateispeicherort auf dem Datenträger. Es enthält auch Links zu dem Cluster der Datei-Start, Datei-Fortsetzung und Datei-Ende. Das FAT-Dateisystem wendet die Defragmentierung fragmentierter Dateien nicht an. Aufgrund des ursprünglichen Designs des Systems haben die Dateien auf FAT 8 Symbole für den Dateinamen und 3 Symbole für die Dateierweiterung. Aus diesem Grund speichert das Dateisystem lange Dateinamen separat damit es die Extension-Funktion für lange Dateinamen (LFN) verwendet.

Dateilöschung/Formatierung

Prozedur: das Dateisystem löscht alle Informationen, die in der Dateizuordnungstabelle enthalten sind, einschließlich der Links zur Datei-Fortsetzung und zum Ende-Cluster. Der Datenbereich selbst wird jedoch nicht gelöscht. Das erste Symbol des Dateinamens wird in seiner Kurzform gelöscht, und im Falle von FAT32 wird der Teil der Informationen über den Start-Datei-Cluster gelöscht.

Wiederherstellung: der Datei-Start kann gefunden werden, aber die Informationen über die Datei-Fortsetzung und das Ende brauchen eine Annahme. Aus diesem Grund kann die Datenwiederherstellung unvollständig sein. Außerdem werden die FAT-Dateisystemdateien nicht defragmentiert, und dies macht es schwierig, fragmentierte Dateien selbst mit Hilfe der RAW-Wiederherstellungsmethode abzurufen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Dateinamen in der Länge begrenzt sind und sogar auf einem getrennten Ort der Festplatte gespeichert werden können. Das Wiederherstellen langer Dateinamen kann keine Ergebnisse liefern.

ExFAT

ExFAT wurde von Microsoft Korporation entwickelt, um FAT zu verlängern. Die Einfachheit dieses Dateisystems hat es sehr populär gemacht. Aber anders als sein Vorgänger ist ExFAT in der Lage, Dateien beliebiger Größe zu speichern.

ExFAT Dateisystem Struktur

Struktur: der Dateisystem-Header, die FAT-Tabelle und der Datenbereich.

Wie seine Vorgänger wendet das ExFAT-Dateisystem die Dateizuordnungstabelle an, um Dateien zu verwalten. Diese Tabelle enthält einen Eintrag für jedes Cluster auf dem Datenträger und erstellt einen Link von dieser Tabelle zum Dateispeicherort auf dem Datenträger. Es enthält auch Links zu dem Datei-Start, Datei-Fortsetzung und Datei-Ende. Dieses Dateisystem versucht, Dateifragmentierung zu vermeiden und bietet keine Verknüpfung mit Datei-Unterverzeichnissen.

Dateilöschung/Formatierung

Prozedur: das Dateisystem löscht alle Informationen, die in der Dateizuordnungstabelle enthalten sind, einschließlich der Links zur Datei-Fortsetzung und zum Datei-Ende. Der Datenbereich selbst wird jedoch nicht gelöscht.

Wiederherstellung: als Links zu Datei-Fortsetzung verloren gehen können, kann das Wiederherstellungsergebnis für Dateien mit der Größe von mehreren Blöcken unvollständig sein. Die Chancen für eine erfolgreiche Wiederherstellung einer Datei im Falle eines Schadens des Verzeichnisses können ebenfalls gering sein. Gleichzeitig kann die Wiederherstellung von Dateien durch ihren Inhalt (die RAW-Wiederherstellungsmethode) aufgrund der niedrigen Dateifragmentierung sehr positive Ergebnisse liefern.

ReFS

ReFS ist ein Dateisystem, das häufig in Servern implementiert wird. Dieses Dateisystem wendet Copy-on-Write (CoW) an, so dass die älteren Versionen der gelöschten Dateien weiterhin auf dem Datenträger verbleiben. Dieses Dateisystem ist nicht die beste Wahl für Speicherung einfacher Benutzer-Dateien, da es mindestens 64 KB Speicherplatz für jede Datei reserviert. Wenn die Datei weniger als 64 KB groß ist, wird das Dateisystem sie in jedem Fall an dieser Stelle speichern, wodurch die Verwendung des Speicherplatzes ineffizient wird.

macOS

HFS

Das HFS-Dateisystem ist derzeit ein Legacy-Mac-Dateisystem, das von Recovery Explorer im schreibgeschützten Modus (kein Scannen) unterstützt wird.

HFS+

HFS+ ist ein Journaling-Dateisystem, das einen einfachen Datenabruf nach logischen Fehlern ermöglicht. Das System speichert große Dateinamen im Unicode. Sein Hauptnachteil ist Probleme bei der Arbeit mit fragmentierten Dateien.

HFS Dateisystem Struktur

Struktur: der Dateisystem-Header; das Dateisystem-Journal; die Katalogdatei mit den Dateien, die Informationen über andere Dateien enthalten (sog. Hard-Link-Dateien).

Das Journal von HFS+ ist in seiner Größe begrenzt, die neuen Informationen werden hinzugefügt und über die alten Journaldatensätze geschrieben. Auf diese Weise überschreibt das Dateisystem die älteren Informationen, um das Journal für Daten über neuere Dateisystemänderungen freizugeben.

Das HFS+-Dateisystem zielt auf die Defragmentierung von Dateien ab. Das Dateisystem gründlich sucht nach einem Ort, um eine Datei zu speichern, und verkettet Dateifragmente zusammen. Die verbleibenden fragmentierten Dateien können jedoch das optimale Wiederherstellungsergebnis verhindern.

HFS+ unterstützt Hard-Links, die als separate Dateien im verborgenen Stammverzeichnis von HFS+ gespeichert werden und dienen dazu, Informationen über Benutzer-Dateien zu speichern. Jede Hard-Link-Datei ist an ihre Benutzerdatei gebunden.

Dateilöschung

Prozedur: das Dateisystem löscht einen Hard-Link aus dem Verzeichnis. Dennoch hält es diese Informationen noch einige Zeit in seinen Journaldatensätze.

Wiederherstellung: das Programm kann das Dateisystem-Journal adressieren, um einen älteren Dateisystemstatus zu finden und den verlorenen Hard-Link an seinen ursprünglichen Platz zurückzugeben. Die Chancen der Datenrettung hängen stark davon ab, wie lange das System nach dem Löschen der Datei verwendet wurde. Wenn jedoch der Journaldatensatz geleert wurde, können Sie die RAW-Wiederherstellungsmethode ausprobieren, die hervorragende Ergebnisse für nicht fragmentierte Dateien liefern kann.

Formatierung

Prozedur: das Dateisystem löscht das Hard-Link-Verzeichnis, und lässt das Journal und den Datenbereich auf der Festplatte intakt.

Wiederherstellung: das Programm adressiert das Dateisystem-Journal, um alles, das vom Journal zurückgenommen werden kann, wiederherzustellen oder verwendet RAW-Widerherstellung (durch den Dateieninhalt), um die verlorenen Dateien zurückzuholen. Die Wiederherstellungschancen sind möglicherweise gering für fragmentierte Dateien aufgrund von Löschen der Hard-Links.

Linux

Linux hat eine Handvoll Dateisysteme, um die Bedürfnisse des Benutzers zu erfüllen. Allerdings hat jedes von ihnen seine eigenen Vor- und Nachteile.

Ext2-Ext4

Ext2-Ext4 Dateisysteme sind meist die Standardsysteme für Linux. Diese Systeme verfügen über hohe Geschwindigkeit, Effizienz, Einstellbarkeit zu unterschiedlichen Zwecken der Systemaktivitäten. Ihr Hauptnachteil ist, dass sie zu viel Speicherplatz für Systemstrukturen benötigen.

Ext2-Ext4 Dateisystem Struktur

Struktur: der Dateisystem-Header; Inodes; eine Inode-Tabelle.

Ext2

Das Ext2-Dateisystem verwendet Inodes, die Informationen über Dateien enthalten. Diese Informationen umfassen den Benutzer- und Gruppenbesitz, den Zugriffsmodus und die Erweiterung. Einige Inodes enthalten eine Kopie der Inode-Tabelle.

Inodes enthalten keine Dateiinhalte und Dateinamen, da sie in Dateiverzeichnissen gespeichert sind und nicht als Metadaten gemäß dem Dateisystem betrachtet werden.

Dateilöschung

Verfahren: Ext2 kennzeichnet den Datei-Inode als frei und aktualisiert die Karte der freien Blöcke. Die Verknüpfung zwischen dem Dateinameneintrag und dem Verzeichniseintrag wird aufgehoben. Der Verweis vom Dateiname auf den Node wird gelöscht. Die Datei wird gelöscht, sobald alle Inode-Verweise auf diese Datei gelöscht werden.

Wiederherstellung: aufgrund der Tatsache, dass die Datei-Beschreibungen in dem Inode bleiben, sind die Chancen, die Datei abzurufen ziemlich hoch. Dennoch gehen Dateinamen, die in Verzeichnissen gespeichert werden und mit der Datei nicht verknüpft sind, verloren.

Formatierung

Verfahren: Ext2 wischt alle Dateizuordnungsgruppen ab und löscht die Datei-Inodes.

Wiederherstellung: das Programm kann die RAW-Wiederherstellung-Methode anwenden, um die Dateien nach ihrem Inhalt zu finden. Die Wiederherstellungschancen hängen vom Umfang der Dateifragmentierung ab: fragmentierte Dateien sind schwer abzurufen.

Ext3/Ext4

Ext2-Ext4 Dateisystem Struktur

Struktur: der Dateisystem-Header; Inodes; eine Inode-Tabelle.

Zusätzlich zu den Inodes, die in Ext2 implementiert sind, verwenden Ext3 und Ext4 die Dateisystem-Journaling-Funktion. Im Dateisystem-Journal werden alle vom Dateisystem vorgenommenen Änderungen protokolliert. Ext4 unterscheidet sich vom Ext3-Dateisystem in der Referenzen-Struktur.

Dateilöschung

Verfahren: Das Dateisystem erstellt einen Eintrag im Journal und wischt dann den Datei-Inode-Eintrag ab. Der Verzeichniseintrag wird nicht vollständig gelöscht, sondern die Reihenfolge für das Lesen des Verzeichnisses wird geändert.

Wiederherstellung: das Abrufen von gelöschten Dateien auch mit dem Dateinamen ist aufgrund des Dateisystem-Journals möglich. Dennoch hängt das Wiederherstellungsergebnis davon ab, wie lange das Dateisystem nach dem Löschen der Datei in Betrieb bleibt.

Formatierung

Verfahren: Alle Zuordnungsgruppen sowie Datei-Nodes und das Journal werden gelöscht. Das Dateisystem-Journal enthält möglicherweise noch die Informationen zu einigen der zuletzt erstellten Dateien.

Wiederherstellung: das Abrufen von verlorenen Dateien ist nur mit der RAW-Wiederherstellung-Methode möglich, die die verlorenen Dateien durch ihren Inhalt zu finden hilft. Fragmentierte Dateien haben geringe Wiederherstellungschancen.

ReiserFS

ReiserFS ist ein privates Projekt, das um dem Benutzer zu ermöglichen, eine große Menge kleiner Dateien effizient zu speichern, entwickelt wurde. Dieses Dateisystem verfügt über eine hohe Geschwindigkeit. ReiserFS wird jedoch aus technischen Gründen nicht mehr aktiv unterstützt.

ReiserFS Dateisystem Struktur

Struktur: der Dateisystem-Header, der S+-Baum.

Das Dateisystem verwendet die S+-Struktur, die die Metadaten der Dateien speichert und Deskriptoren aller Dateien und Dateifragmente enthält. Beim Schreiben neuer Metadaten in die Struktur ersetzt eine neue Struktur, die für die neuen Daten erstellt wurde, die alte. Gleichzeitig bleibt die ältere Kopie auf der Festplatte. Daher kann das Dateisystem viele Metadaten-Kopien speichern. Diese Technik wird Copy-on-Write (COW) genannt.

Dateilöschung

Verfahren: Das System aktualisiert seine S+-Struktur, um eine Datei auszuschließen und erneuert die Karte des freien Speicherplatzes.

Wiederherstellung: aufgrund des COWs, ist es möglich, alle Dateien einschließlich ihrer Namen wiederherzustellen. Außerdem können Sie die vorherige Version einer Datei aus einer älteren S+-Baum-Kopie abrufen.

Formatierung

Verfahren: Das Dateisystem erstellt eine neue S+-Struktur über die vorhandene.

Wiederherstellung: COW hilft den vorhergehenden Dateisystem-Zustand zurück zu holen und macht die völlige Datenwiederherstellung möglich. Die Chancen für die vollständige Wiederherstellung verlorener Dateien sind jedoch geringer, wenn die Dateisystempartition voll war. In solchem Fall würde das System die alten Daten mit neuen überschreiben.

XFS

XFS wurde von Silicon Graphics für Ihre IRIX-Server entwickelt. Der starke Punkt dieses Dateisystems ist seine Fähigkeit, mit Dateien beliebiger Größe zu arbeiten. Das Dateisystem verfügt über hohe Datei-Optimierung, basiert jedoch auf einer komplexen Dateisystemstruktur. Es gibt mehrere Versionen von XFS, wie z. b. TRiX Intel für Windows. Recovery Explorer unterstützt alle XFS-Versionen. XFS kann in allen Varianten des Linux-Betriebssystems eingesetzt werden.

XFS Dateisystem Struktur

Struktur: komplexe Baumstrukturen, Inodes, Bitmaps

Das XFS-Dateisystem verwendet Inodes, um die Dateien-Metadaten zu speichern und die Journaling-Funktion, um die Systemänderungen nachzuverfolgen. Nur Metadaten werden mit diesem Dateisystem protokolliert. Jeder Inode hat einen Header und eine Bitmap. XFS speichert Inodes in einem speziellen Baum an einer bestimmten Stelle auf der Festplatte. Das System hat auch eine Bitmap für freie Speicherblöcke.

Dateilöschung

Prozedur: der Inode, der für diese Datei verantwortlich ist, wird vom Baum ausgeschlossen; sein Platz wird mit neuen Informationen überschrieben.

Wiederherstellung: XFS behält die Datei-Metadaten, die die Wiederherstellung verlorener Dateien ermöglichen. Die Chancen, eine gelöschte Datei auch mit einem korrekten Dateinamen wiederherzustellen, sind ziemlich hoch.

Formatierung

Prozedur: die Stammverzeichnisse des Dateisystems werden überschrieben.

Wiederherstellung: die Chancen, die Dateien, die am Anfang der Speicher nicht liegen, sind hoch im Gegensatz zu den Dateien, die in der Nähe des Festplatte-Starts sind.

JFS

Das JFS-Dateisystem wurde von der IBM-Gesellschaft für ihre internen Server entwickelt. Dies ist ein Journaling-Dateisystem von Linux-Beitreibsystem. Dieses Dateisystem bietet Zuverlässigkeit und hohe Produktivität. JFS kann sogar die zweite nach dem XFS-Dateisystem genannt werden, aber es hat eine kompliziertere Architektur. Derzeit wird JFS in unternehmerischen Linux-Systemen verwendet.

JFS Dateisystem Struktur

Struktur: der Superblock, der B+-Baum, Journal, Inode-Datei-Sets

Das JFS Dateisystem verwendet die B+-Baumstruktur zum Speichern von Daten, Journaling für Dateisystemmodifikationen und Inodes zur Beschreibung von Dateien. Das System ist auch in der Lage, mehrere Dateisysteme auf einer Partition mit Links zu derselben Datei zu speichern. Dateinamen können in den Unicode- und UTF8-Codierungen gespeichert werden.

Dateilöschung

Verfahren: JFS aktualisiert den Zähler der Objektverwendung und gibt einen Inode in der Inodes-Karte frei. Das Verzeichnis wird neu erstellt, um die Änderungen widerzuspiegeln.

Wiederherstellung: Ein Datei-Inode bleibt auf der Festplatte, wodurch die Chancen für die Wiederherstellung von Dateien bis zu fast 100% sind.

Formatierung

Verfahren: JFS schreibt einen neuen Baum. Es ist zunächst klein und wird mit weiteren Dateisystemnutzung erweitert.

Wiederherstellung: die Chancen, die verlorenen Dateien nach der Formatierung zu erholen sind recht hoch aufgrund einer kleinen Größe des neuen B+-Baums. Darüber hinaus erhöht die Nummerierung interner Inodes die Chancen für eine einfache Wiederherstellung von Dateien nach der Formatierung.