Dateiverwaltung

Zuletzt aktualisiert am 2025-08-21 | Diese Seite bearbeiten

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Übersicht

Fragen

  • USB Stick nicht lesbar?
  • Zugeschickte Datei nicht lesbar?
  • Was wenn ganz viele Dateien?

Ziele

  • Unterschiede der Dateisysteme gängiger Betriebssysteme
  • Best Practices für Dateinamen und Pfade
  • Automatisierung von Dateiverarbeitungsabläufen

In den meisten Fällen arbeitet man heutzutage in einem sehr heterogenen Computerumfeld, d.h. es kommen verschiedene Betriebssysteme zum Einsatz, die jeweils ihre eigenen Dateisysteme verwenden. Zum Beispiel arbeitet ein Mitarbeiter auf einem Windows-Rechner, ein anderer auf einem Mac und wieder ein anderer auf einem Linux-Rechner oder Daten werden auf einem Linux-basierten Server gespeichert. Daher sollte man einen Überblick über die Unterschiede und Eigenheiten der Dateisysteme haben, um die Datenübertragung und -verarbeitung über Systemgrenzen hinweg zu erleichtern.

Datei- vs. Betriebssystem

Was ist ein Dateisystem?

Ein Dateisystem organisiert Daten auf Speichermedien wie Festplatten, SSDs oder USB-Sticks. Es legt fest:

  • wie Dateien gespeichert und gelesen werden,
  • wie Zugriffsrechte verwaltet werden,
  • wie Daten strukturiert sind (z.B. Laufwerke, Ordner, Pfade, ..).

Gängige Dateisysteme sind im Folgenden aufgelistet und verglichen.

Dateisystem Betriebssystem(e) Max. Dateigröße Kompatibilität
FAT32 Windows, Linux, macOS 4 GB Hoch (aber veraltet)
NTFS Windows >16 TB Eingeschränkt auf macOS/Linux
exFAT Windows, macOS, Linux >16 EB Sehr hoch
HFS+ macOS >8 EB Nur macOS
APFS macOS >8 EB Nur macOS
ext4 Linux >1 EB Eingeschränkt auf Windows/macOS
Btrfs/XFS Linux >16 EB Nur Linux

Man sieht hier deutlich, dass sich Dateisystem u.a. in der maximalen Dateigröße und der Kompatibilität unterscheiden. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist ihre Unterstützung durch verbreitete Betriebssysteme.

Aufgabe

Was ist ein EB?

GB steht für “Gigabyte” und somit für \(10^9\) Bytes.

Was ist dann ein EB und für welche 10-Potenz steht es?

  • kB = Kilobyte = \(10^3\) Bytes
  • MB = Megabyte = \(10^6\) Bytes
  • GB = Gigabyte = \(10^9\) Bytes
  • TB = Terabyte = \(10^{12}\) Bytes
  • PB = Petabyte = \(10^{15}\) Bytes
  • EB = Exabyte = \(10^{18}\) Bytes … ganz schön viel! (derzeit…)

Was ist ein Betriebssystem?

Ein Betriebssystem (OS) ist die Software, die die Hardware eines Computers verwaltet und eine Schnittstelle für Anwendungen bereitstellt. Ein wichtiger Bestandteil eines Betriebssystems ist somit das Dateisystem, das die Organisation und Verwaltung von Dateien auf Speichermedien ermöglicht. Dabei ist es möglich, das ein Betriebssystem mehrere Dateisysteme unterstützt, aber in der Regel wird ein primäres Dateisystem für Festplatten und neue Datenträger verwendet.

Im Folgenden sind die gängigsten Betriebssysteme und ihre bevorzugten Dateisysteme aufgeführt:

  • Windows nutzt hauptsächlich NTFS, unterstützt aber auch FAT32 und exFAT.
  • macOS verwendet APFS (modern) und HFS+ (älter).
  • Linux setzt auf ext4, Btrfs oder XFS, je nach Distribution und Einsatzzweck.

Kompatibilitätsaspekte

Um Daten zwischen verschiedenen Betriebssystemen auszutauschen, ist es wichtig, ein kompatibles Dateisystem zu wählen. Hier einige Hinweise:

  • exFAT ist ideal für den Datenaustausch zwischen Windows, macOS und Linux.
  • NTFS kann unter macOS und Linux oft nur gelesen werden, nicht geschrieben (außer mit Zusatzsoftware).
  • ext4 ist unter Windows nur mit Zusatztools nutzbar.

Falls ein (externer) Datenträger ein Dateisystem verwendet, welches vom genutzten Betriebssystem nicht unterstützt wird, dann kann man in den meisten Fällen auf die enthaltenen Daten nicht zugreifen.

Aufgabe

Welche Dateisysteme nutze ich?

Versuchen sie herauszufinden, welches Dateisystem auf folgenden Medien (je nach Verfügbarkeit) installiert ist.

  • ihrer eingebauten (Haupt)festplatte
  • einem USB-Stick
  • einer externen Festplatte

Falls sie in ihrem Betriebssystem nicht wissen, wie das geht, recherchieren sie kurz. Das ist wirklich wichtig! 💪

Das Betriebssystem der Hauptfestplatte eines Computers ist i.d.R. mit einem der oben gelisteten Betriebssysteme ausgestattet, wobei die konkrete Auswahl häufig vom Alter oder der Version des Betriebssystems abhängt.

Je nach Alter und Größe des USB Sticks, sind diese zumeist mit FAT32 oder exFAT formatiert.

Dateinamen und Pfade

Beim Arbeiten mit Dateien in unterschiedlichen Betriebssystemen ist es wichtig, die Unterschiede in der Benennung und Pfadangabe zu kennen. Fehlerhafte Dateinamen oder falsche Pfadangaben können zu Problemen beim Zugriff, der Verarbeitung oder dem Austausch von Dateien führen.

Pfadnotationen im Vergleich

Die Art und Weise, wie Pfade zu Dateien angegeben werden, variiert zwischen Betriebssystemen. Hier sind die wichtigsten Unterschiede:

Betriebssystem Beispielpfad innerhalb des Systems Besonderheiten
Windows C:\Benutzer\Max\Dokumente Backslashes \ als Trenner
macOS/Linux /home/max/Dokumente Slashes / als Trenner

Windows verwendet Laufwerksbuchstaben für einzelne Datenträger oder (Teil)festplatten (z.B. C:), während Linux/macOS ein einheitliches Wurzelverzeichnis (/) nutzen. Das heißt in letzterem sind alle Dateien und Ordner Teil eines einzigen “Zugriffsbaumes”, während in Windows jeder Datenträger ein eigenes “Laufwerk” mit eigener Orderhierarchie darstellt. Dies ist im Folgenden dargestellt.

Dateiorganisation
Hierarchische Dateiorganisation in verschiedenen Betriebssystemen1.

Zudem sind Pfade unter Linux/macOS case-sensitive, d.h. Datei.txt ≠ datei.txt. Unter Windows ist dies meist nicht der Fall.

Aufgabe

Laufwerksbuchstaben

Welches Problem könnte sich aus der Verwendung von Buchstaben zur Bezeichnung von Laufwerken in Windows ergeben?

Da das Alphabet nur 26 Buchstaben umfasst, können “nur” 26 Laufwerke eingebunden werden.

Allerdings sind die Laufwerksbuchstaben in neueren Windowsversionen nur noch in der Darstellungsebene für die Benutzer relevant; intern werden die Laufwerke anders verwaltet.

Regeln für Dateinamen

Auch unterscheiden sich die Betriebssysteme in ihren Dateinamenskonventionen.

Merkmal Windows macOS/Linux
Sonderzeichen Verboten: \ / : * ? " < > | Meist erlaubt, aber mit Vorsicht
Groß-/Kleinschreibung Nicht relevant Relevant (case-sensitive)
Erweiterungen Wichtig (z.B. .docx) Optional, aber üblich

Diese haben häufig direkte Auswirkung auf den Dateiaustausch, auch wenn die Dateien über Cloudservices oder Dateitransfer ausgetauscht werden.

Referenz

Typische Probleme beim Dateiaustausch

  • Ungültige Zeichen: Eine Datei namens Projekt:2025.docx funktioniert unter Windows nicht.
  • Groß-/Kleinschreibung: Bericht.pdf und bericht.pdf sind unter Linux zwei verschiedene Dateien.
  • Pfadlängen: Windows hat Einschränkungen bei sehr langen Pfaden (>260 Zeichen).

Automatisierte Dateiverarbeitung

Wenn man mit einigen wenigen Dateien arbeitet, führt man die nötigen Dateiverwaltungsschritte wie Umbenennen, Verschieben, Vergleichen, Löschen, etc. zumeist manuell aus. Dies stößt schnell an seine Grenzen, wenn die Dateianzahl steigt. Daher ist es sinnvoll, diese Schritte zu automatisieren, um Zeit zu sparen und Fehler zu vermeiden.

Alle Betriebssysteme bieten Möglichkeiten, Dateiverwaltungsschritte zu automatisieren, z.B. durch:

  • Shell Scripting: Mit Shell-Skripten (z.B. Bash unter Linux/macOS oder PowerShell/Cmd unter Windows) können wiederkehrende Aufgaben automatisiert werden.
  • Programmiersprachen: vor allem Skriptsprachen wie Python bieten umfangreiche Bibliotheken zur Dateiverwaltung.
  • Dateimanager: Viele Dateimanager bieten Funktionen zum Batch-Umbenennen, Verschieben oder Löschen von Dateien.
Aufgabe

Automatisierung

Recherchieren sie eine Lösung für jeden der oben genannten Wege, um alle *.txt Textdateien in einem gewählten Verzeichnis umzubenennen, indem den Dateinamen ein backup_ Präfix vorangestellt wird.

Finden sie Lösungen basierend auf

  • einem Shellskript (Bash oder Powershell)
  • einem Python-Skript
  • einem Dateimanager (Windows Explorer oder Finder)

Ein mögliches Bash Shellskript unter Linux oder macOS:

BASH 

for file in *.txt; do
    mv "$file" "backup_$file"
done

PowerShell unter Windows:

POWERSHELL 

Get-ChildItem *.txt | Rename-Item -NewName { "backup_" + $_.Name }

Ein einfaches Python-Skript:

PYTHON 

import os
for file in os.listdir('.'):
    if file.endswith('.txt'):
        os.rename(file, f'backup_{file}')

Im Windows Explorer lassen sich alle .txt Dateien auswählen, dann Rechtsklick -> “Umbenennen” und den neuen Namen backup_ eingeben. Windows wird dann automatisch die Nummerierung hinzufügen (z.B. backup_1.txt, backup_2.txt, …).

Analog ist dies im macOS Finder möglich: Alle .txt Dateien auswählen, dann Rechtsklick -> “Umbenennen” und den neuen Namen backup_ eingeben. macOS wird ebenfalls die Nummerierung hinzufügen.

Unbedingt beachten: In den beiden letzten Fällen gehen jedoch die Ursprungsnamen verloren!

Skript- und Programmiersprachen bieten hier den Vorteil, dass sie komplexere Logik implementieren können, z.B. um nur bestimmte Dateien umzubenennen oder zusätzliche Bedingungen zu prüfen.

Zudem sichern Skripte und Programme die Reproduzierbarkeit der Dateiverwaltungsschritte, da sie jederzeit wiederholt werden können, ohne dass manuelle Eingriffe nötig sind. Dies ist vor allem ein wichtiger Punkt bei der Prozessierung von Rohdaten. Die verwendeten Skripte können (und sollten!) dokumentiert, versioniert und zusammen mit den Rohdaten archiviert werden, was die Nachvollziehbarkeit und Wartbarkeit erhöht.

Skriptsprachen sind hierbei häufig die erste Wahl, da sie eine einfache Syntax bieten und direkt auf das Dateisystem zugreifen können. Zudem sind diese direkt in den meisten Betriebssystemen verfügbar und benötigen keine zusätzliche Installation.

Zusammenfassung

Hauptpunkte
  • Dateisysteme unterscheiden sich in ihrer Struktur, Kompatibilität und maximalen Dateigröße.
  • Betriebssysteme nutzen/unterstützen unterschiedliche Dateisysteme und Pfadnotationen.
  • Dateinamen und Pfade müssen betriebssystemkonform sein, um Probleme zu vermeiden.
  • Automatisierung von Dateiverwaltungsschritten spart Zeit und reduziert Fehler.
  • Skriptsprachen sind ideal für die Automatisierung von Dateiverwaltungsschritten.
Aufgabe

Einordnung im Datenlebenszyklus

Datenlebenszyklus
In welchen Phasen im Datenlebenszyklus sehen sie obige Punkte als besonders wichtig an?

Das Wissen um die Dateiverwaltung ist immer dann zentral, wenn Dateien erzeugt, verarbeitet oder gespeichert werden.

  • Planung: Festlegung von Dateisystemen und Dateinamenkonventionen
  • Erhebung: Korrekte Dateinamen und Pfade, Automatisierung von Bearbeitungsabläufen
  • Analyse: Automatisierung von Verwaltungsschritten
  • Publikation: Dateiaustausch zwischen Projektpartnern
  • Archivierung: Sicherung der Dateistruktur und -inhalte, Versionierung von Skripten
  • Nachnutzung: Bereitstellung von Daten in kompatiblen Formaten, Namen, Organisationen

Sitzungsfragen

  • Wie sollte ich Dateien besser nicht benennen und warum?
  • Worin unterscheiden sich die Dateiverwaltungen von Windows, Linux und macOS?
  • Welche Dateisysteme sind für den Datenaustausch zwischen Betriebssystemen geeignet?
  • Wie kann ich viele Dateien auf einmal verarbeiten?

Anwendungsaufgaben

Aufgabe zu Archivierung

  1. Quelle - Franz Fiala - 15.08.2025↩︎