Von FAT-ten Platten und Speicherschwund ...
FAT-Rite - ein FAT-Analyse-Tool
aka FAT-Analyzer
Je größer eine FAT-Partition ist, um so größer ist auch die prinzipbedingte Platzverschwendung darauf - da kommt ganz schön was zusammen! Um dem vorzubeugen, sollten Sie Ihr System mit dem Tools&More-Utility FAT-Rite analysieren lassen und anhand der Resultate entsprechende Schritte einleiten.
Mit FAT-Rite können Sie Ihre Festplatte detailliert analysieren lassen.
Das Märchen
Hoch lebe der Weihnachtsmann! Denn auch dieses Jahr hat er wieder tatkräftig der jammernden PC-Industrie unter die Arme gegriffen und viele nagelneue Computer unter das Volk gebracht - Halleluja! Und damit Santa Claus auch alles bis zum 24. Dezember lieferfertig hatte, wurden die neuen PCs nicht etwa einzeln konfiguriert. Das geht doch viel einfacher: Er legte auf der Festplatte eine einzelne Partition an und kopiert dort einfach zeitsparenderweise ein sogenanntes Image darauf. Zurzeit noch gerne mit Windows ME und allerlei Zuckerzeug. Sofort ist der PC einsatzfähig, Lizenzblättchen dazugelegt und ab in den Karton. Ho, ho, ho! Das ist gut so - für den Mann in rot und natürlich auch für den Anwender!
Die Wahrheit
OK, das ist alles nur ein Weihnachtsmärchen. Santa Claus gibt es nur im Fernsehen. Und die oben genannte Methode der PC-Konfiguration ist alles andere als vorteilhaft für den späteren Anwender: Heutige Standard-PCs werden schließlich mit gigantischen Massenspeichern von 40 oder gar 60 GByte ausgestattet. Wer solch eine Festplatte mit einer einzigen Partition beschickt, zudem mit dem Dateisystem FAT, dem ist der Anwender offenbar völlig egal. Denn aufgrund der verschwenderischen Strukturen des FAT-Dateisystems kann man in der Regel davon ausgehen, dass rund ein Viertel der ach-so-großen Kapazität nie ausgeschöpft werden kann. Oben genannte Festplatte bietet also nur Platz für ca. 30 bis 45 GByte - 10 bis 15 GByte gehen als sogenannter Verschnitt verloren.
Jedes System hat Speicherverschnitt
 Wie es genau zu diesem wundersamen Speicherverlust kommt, dazu gleich mehr. Dass er auch auf Ihrem PC auftritt, ist absolut sicher. Es bleibt eigentlich nur die Frage, wie groß er ist. Um dies genau ausloten zu können, bietet Ihnen Tools&More das Utility FAT-Rite. Das Programm analysiert Ihre Festplatte und gibt genau Auskunft über deren Belegung. Wählen Sie einfach das betreffende Laufwerk aus und drücken Sie die Taste "Start". Sie erfahren daraufhin die auf das Byte genau aufsummierte Datenmenge aller Ihrer Dateien sowie die Größe des tatsächlich dadurch auf der Festplatte belegten Speichers. Je kleiner eine Datei ist, um so mehr klaffen diese beiden Werte auseinander. Und die Differenz der beiden nennt man Speicherverschnitt. Da nackte Zahlen jedoch nur eine geringe Anschauungskraft haben, wird das ganze zusätzlich als Balkengrafik dargestellt.
Durch eine Verkleinerung der Partition auf bestimmte Werte kann jedoch ein günstigeres Daten/Verschnitt-Verhältnis erreicht werden (der dadurch frei werdenden Bereich kann dann für eine zusätzliche Partition verwendet werden - dazu gleich mehr). Wie diese genau aussähe, wird von FAT-Rite ebenfalls bereits als Simulation grafisch angezeigt. So hat man einen direkten Vergleich der einzelnen Resultate und weiß schon im voraus, wie viel Speicher man vor dem Verschnitt retten kann.
Zusätzliche Helfer
FAT-Rite selbst ist jedoch nur ein Analyse-Tool. Zum Verkleinern der Partition(en) müssen Sie auf Software von Dritten zurückgreifen. Im Freeware-Bereich wäre hierfür das Programm FIPS zu empfehlen, mit dem beliebige FAT-Partitionen ohne Datenverlust verkleinert werden können. Das Utility ist mitsamt Dokumentation im Internet unter www.igd.fhg.de/~aschaefe/fips/ zu finden.
 Auf der kommerziellen Seite wäre das Produkt Partition Magic von der Firma Power Quest zu empfehlen. Das Programm liegt zurzeit in Version 7 vor und bietet in jeder Hinsicht ausreichende Werkzeuge zum Bearbeiten von Partitionen. So beispielsweise Verkleinern, Vergrößern und Verschieben von Partitionen, aber auch eine direkte Manipulation der FAT-Strukturen ist möglich. Partition Magic kostet etwa 77 Euro. Informationen gibt es im Internet unter www.powerquest.com/de/.
Was ist eine FAT?
Um diese Frage beantworten zu können, muss zunächst einmal klar sein, wie sich eine FAT-Partition aufbaut (Mit FAT ist in diesem Text grundsätzlich die mit Windows 95 B eingeführte FAT32 gemeint. Vieles gilt jedoch in Teilen auch für die Vorgängerversionen FAT16 und FAT12).
FAT ist eine Abkürzung und steht für File Allocation Table, zu deutsch Dateibelegungstabelle. Es ist also eine Tabelle, in der festgehalten ist, welche Datei sich an welcher Stelle innerhalb eine FAT-Partition befindet (Eine Partition ist ein festgelegter Bereich auf der Festplatte, der von Windows als Laufwerksbuchstaben C:, D: usw. abgebildet wird).
Angenommen bei Ihrer Festplatte handelt es sich um ein heute übliches 40-Gbyte-Modell, so verfügt dieses über etwa 84 Millionen Sektoren (Ein Sektor ist 512 Byte groß und stellt die kleinste Speichereinheit auf PC-Datenträgern dar). Um eine Datei nun zu speichern, müsste sie in 512-Byte-große Teile aufgebrochen werden und deren Position in der FAT notiert werden. Bei einer 40-Gbyte-Platte wäre dazu eine FAT von 340 MByte nötig. Da die FAT aber den zentrale Anlaufpunkt für den Dateizugriff darstellt, müsste permanent diese gigantische Liste durchpflügt werden - der eigentliche Datendurchsatz bezüglich der Dateien würde völlig einbrechen. Daher benützt man nicht einzelne Sektoren zur Ablage von Dateien, sondern so genannte Cluster. Das sind Verbände von Sektoren, aus verwaltungstechnischen Gründen in der Größe von Zweierpotenzen.
Je größer der Cluster, desto mehr Verschnitt
Als ideal werden in der Regel Cluster von einer Größe von 4 KByte angesehen, die also 8 Sektoren (2 hoch 3) binden. Ideal deshalb, da sich zum einen bei dieser Größe der Verschnitt noch in akzeptablen Grenzen hält. Die Dateien müssen zur Speicherung nur in 4-KByte-grosse Teile aufgesplittet werden. Zum anderen verwendet auch der Speicherauslagerungsmechanismus (vulgo: Swap-Datei) von Windows 4 KByte als Seitengröße. Dadurch werden unnötige Plattenzugriffe möglichst klein gehalten. Und nicht zuletzt nimmt auch die Größe der FAT um einiges ab. Bei einer 4 Gbyte-Partition wäre sie nur 4 MByte groß, ein noch zu vertretender Wert.
Verschnitt in seiner übelsten Form: Obwohl im Browser Cache netto nur 14 MByte liegen, werden 84 MByte tatsächlich belegt!
Doch bei unserer heute üblichen 40-GByte-Harddisk würde bei gleicher Clustergröße die FAT immer noch mit 40 MByte zu Buche schlagen. Das ist zwar deutlich weniger als bei der theoretischen Ablage auf Sektorengrenze. Doch für die Praxis noch immer viel zu viel. Daher verlegt sich Windows ab einer Partitionsgröße von 8 GByte auf Cluster von 8 Kbyte (16 Sektoren), ab 16 Gbyte-Partitionen auf 16-KByte-Cluster und schließlich ab dem Grenzwert 32-GByte grundsätzlich auf 32 KByte große Cluster. Der Vorteil: Die Größe der FAT bleibt bis zu einer Partitionsgröße von 64 Gbyte im gleichen Bereich von etwa 2 bis 4 Mbyte. Doch da sich die Clustergröße bei jedem Schritt verdoppelt, steigert sich in gleichem Maße auch der Verschnitt. Oberhalb von 64 GByte wächst zudem auch die Größe der FAT über Ihre hier beschriebenen Grenzen hinaus, da FAT-Cluster bei heutigen Windows-Versionen mit 32 KByte ihr Maximum erreicht haben.
Der Verschnitt im Detail
Aus diesen Ausführungen folgt demnach für unsere Beispiel-Platte von 40 GByte eine Cluster-Größe von 32 Kbyte. Kleine Dateien von wenigen KByte werden also trotz ihrer geringen Größe jeweils in Einheiten zu 32 KByte abgelegt. Besonders fatal macht sich das im Browser-Cache bemerkbar. Obwohl dort nur Dateien in einer Gesamtnettogröße von beispielsweise 10 MByte abgelegt sind, werden auf der Platte dafür tatsächlich 60 MByte benötigt - also 5 mal mehr! Wer dies nicht glauben kann, braucht einfach nur die Eigenschaften des betreffenden Ordners zu öffnen. Nun könnte man argumentieren, dass eine 40 Gbyte-Festplatte das locker wegsteckt. Das ist zwar von der Relation her richtig. Doch man muss auch bedenken, dass beim Zugriff auf den Browser-Cache jeweils die 5-fache Datenmenge gelesen und geschrieben werden muss. Das drückt die Performance deutlich.
Beim Speichern wird eine Datei in mehrere Teile von der Größe eines Clusters zerlegt. Wird der letzte Cluster dabei nicht völlig aufgefüllt, so entsteht Verschnitt.
Zugegeben, der Cache ist ein extremes Beispiel. Nichtsdestotrotz liegt der Verschnitt auch bei Dateien durchschnittlicher Größe bei immerhin 20 Prozent. Und auch dieses Gros belegt unnötig viel Speicher und verbraucht inakzeptabel viel Leistung. Wollte man diesen Performance-Einbruch durch eine schneller Platte oder CPU wieder wettmachen, so käme das ganze schnell recht teuer.
Teile und herrsche!
 Aber es geht auch anders. Niemand sagt, dass eine Festplatte nur mit einer Partition bestückt sein darf - wie es von vielen Herstellern und Vertreibern aus Bequemlichkeit praktiziert wird.
Wenn der Datenträger ohnehin schon so gigantisch ist, so sollte man beispielsweise dem System, den Daten und gegebenenfalls auch den Applikationen jeweils eine eigene Partition gönnen. Dadurch verringert sich die Clustergröße und somit auch der Speicherverschnitt dramatisch. In gleichem Maße steigt zudem die Performance und nicht zuletzt auch die Datensicherheit.
Als Werkzeuge hierzu können die bereits oben genannten Utilitys Fips beziehungsweise Partition Magic dienen. Das systemeigene Fdisk & Co. kommt hingegen nicht in Frage, da damit nur eine Neupartitionierung mit Datenverlust möglich ist.
HINTERGRUNDWISSEN
Historisches zur FAT
Das Dateisystem FAT war schon immer das hässliche Entlein unter den Dateisystemen. Aber nicht etwa, weil es von vornherein schlecht gewesen wäre - sondern weil man es für Zwecke nutzte, für die es gar nicht vorgesehen war.
Als Ende der 80er die ersten PC-Festplatten mit mehr als 32 MByte Speicherkapazität auf den Markt kamen, stieß das bereits damals schon 10 Jahre alte FAT16-Dateisystem wieder einmal deutlich an seine Grenzen (FAT wurde ursprünglich als Diskettendateisystem namens FAT12 für Microsofts Basic Interpreter entwickelt und später dann auch dreist MS-DOS übergestülpt). Zwar konnte man die "neuen" großen Platten anschließen, doch ließen sich nicht mehr als 32 MByte pro Partition adressieren. Einige Dritthersteller boten hierfür verschiedene Lösungsansätze. Doch erst mit dem Erscheinen des ungeliebten MS-DOS 4.0 war die Krise wirklich für einige Zeit beigelegt: Das Dateisystem wurde so aufgemöbelt, dass es zunächst Partitionen bis zu einer Größe von 128 MByte - nach ein paar weiteren kleineren Änderungen - dann bis 2 GByte verwalten konnte.
Die 2-Gbyte-Grenze war aber nicht unbedingt ein Problem seitens des Betriebssystems - sie begründet sich vielmehr in der Rücksichtnahme auf bestehende Applikationen. Eine Partition von mehr als 2 GByte müsste über Cluster verwaltet werden, die mindestens 64 KByte (65.536 Byte) groß sind. Doch FAT16 arbeitet, man beachte den Namen, mit 16 Bit langen Verwaltungseinträgen. Und der größte darstellbare 16-Bit-Wert ist 65.535 - der Wert 65.536 passt gar nicht hinein! Da aber Unmengen von Applikationen eben genau davon ausgehen, dass die Cluster-Größe in einen 16-Bit-Wert passt, darf das 32-Kbyte-Maximum für Cluster und somit die 2-GByte-Grenze für FAT16-Partitionen nicht angerührt werden - bis heute.
Mit dem Release von Windows 95 im Sommer 1995 wurde das Dateisystem FAT16 noch härter an seine Grenzen gedrängt. Speicherverschnitt von 40 bis 50 Prozent waren keine Seltenheit! Mit Windows 95 B, auch OSR2 genannt, trat dann FAT32 auf den Plan - wiederum eine Erweiterung der Erweiterung der Erweiterung eines Diskettendateisystems. Durch eine für ältere Applikationen transparente Aufstockung des FAT-Aufbaus, war es fortan möglich, auch Partitionen oberhalb der 2-GByte-Grenze mit handlichen Clustern von nur 4 KByte einzurichten. Damit dadurch aber die Größe der FAT selbst nicht ins unermessliche wächst, steigt die Clustergröße nach 8 GByte wieder wie bei FAT16 an. Ab 64 GByte wird eine Clustergröße von 32 KByte festgeschrieben und nur noch die FAT wird vergrößert.
Laut Microsoft kann man mit FAT32 Partitionen bis zu 2 Tbyte verwalten. Dies kann man aber wohl höchstens als im weitesten Sinne theoretischen Wert ansehen, da die FAT eines solchen Trums etwa 256 MByte groß wäre.
Übrigens: Wer aufgrund solch horrender Zahlen lieber auf Windows 2000 oder Windows XP mit deren Dateisystem NTFS umsatteln möchte, sei gewarnt: NTFS benötigt (laut Microsoft Knowledge Base) rund 4 Prozent des Plattenspeichers für die Verwaltung der Dateien, das sogenannte Master File Table. Bei 40 GByte-Platten wären das etwa 1,6 Gbyte. Vorteilhaft jedoch die Clustergröße, die selbst bei noch so großen Platten auf 4 KByte festgelegt ist.
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