Volume (Datenspeicher)

Ein Volume – Aussprache [ˈvɒljuːm] oder [ˈvɑɫˌjum], fachsprachlich im Englischen für Laufwerk[1]  – bezeichnet in der Informatik eine sog. Collection ‚Sammlung‘ von adressierbaren Datenblöcken, die von Computerprogrammen (Betriebssysteme oder Anwendungssoftware) zur Datenspeicherung verwendet werden kann. Diese Datenblöcke müssen dabei nicht notwendigerweise aufeinanderfolgend auf einem physischen Datenträger organisiert sein, der Zugriff über das Volume erfolgt jedoch stets so, als ob das der Fall wäre.[2] Praktisch ist ein Volume die Abstraktion des Konzepts einer fortlaufenden Folge von Sektoren auf einem Laufwerk hin zu einer logisch fortlaufenden Folge von Datenblöcken unabhängig von den eigentlichen Speichermedien.

Volumes werden oft gemeinsam mit Partitionen und tatsächlichen Laufwerken (oder sonstigen Datenspeichern) genutzt und die Begriffe teilweise synonym verwendet.[3][4]

Abgrenzung

Ein Volume, bzw. eine Partition kann eine Partitionstabelle und eine, oder mehrere Partitionen enthalten, oder auch ohne weitere Aufteilung verwendet werden.[5] Per allgemeiner Definition ist eine Partition abermals ein Volume,[1] Beide Begriffe können also dasselbe Blockgerät bezeichnen. Unterschiede bei der Verwendung der Begriffe gibt es jedoch je nach System.

Bei einigen Betriebssystemen steht ein Volume auch ganz allgemein für Datenträger[6][7] oder Speichermedium.[8] Um vom Betriebssystem verwendet werden zu können, müssen Volumes in der Regel ein benutzbares Dateisystem enthalten[3] und eingebunden werden (Einhängepunkt, unter Windows z. B. einen Laufwerksbuchstaben erhalten).[4] Bei logischen Abstraktionen wie einem Logical Volume Manager oder Software-RAID gibt es im Rahmen der Implementierung jeweils eigene Definitionen und Begriffe, etwa ein Einfaches Volume, Übergreifendes Volume und Stripesetvolume bei den dynamischen Datenträgern unter Windows.[9] Gerade die Möglichkeit der Verteilung auf mehrere physische Festplatten, o. Ä. hat zur Verwendung des Begriffes ‚Volume‘ an Stelle des Begriffes ‚Laufwerk‘ auch unter Windows geführt.[4]

Nutzung

Ein Volume beinhaltet sehr oft ein Dateisystem, das den zur Verfügung gestellten Speicherplatz zur Verwaltung der Datenspeicherung in Form von Dateien und Verzeichnissen organisiert. Der Begriff findet sich daher auf vielen Dateisystemen wieder, etwa als Volume ID oder Volume Label. Bei vielen Betriebssystemen werden eingehängte Datenträger, bzw. die Dateisysteme darauf, ebenfalls als Volume bezeichnet. So nennt z. B. macOS von Apple alle initialisierten Partitionen Volume und verwendet dafür als Einhängepunkt im Allgemeinen ein Unterverzeichnis unterhalb von /Volumes. Unter Windows von Microsoft wird neben der traditionellen Bezeichnung Laufwerk (von Laufwerksbuchstabe, was einem Einhängepunkt entspricht) ebenfalls der Terminus Volume verwendet, beispielsweise von diskpart. Unter vielen unixartigen Systemen sind flexible Speicherkonzepte üblich, wie etwa der von Linux genutzte Logical Volume Manager, der physische oder logische Datenspeicher in Volumes zusammenfassen und in Partitionen aufteilen kann.

Es gibt jedoch auch Computerprogramme, die direkt auf Volumes zugreifen. Ein Beispiel dafür sind Datenbanksysteme, die so konfiguriert werden können, dass sie direkt und ohne Zuhilfenahme eines Dateisystems z. B. eine Partition für die Verwaltung der Einträge nutzen (Raw Device).[10]

Auch virtuelle bzw. logische Volumes können von den meisten Betriebssystemen verwaltet werden. So ist es z. B. unter Unix und unixoiden Systemen, wie Linux oder macOS, sowie unter Windows möglich, Dateien selbst als Volumes zu nutzen. Unter Unix gelingt das seit jeher über das Loop-Gerät (loop device), bei macOS werden alle .dmg-Speicherabbilder und unter Windows z. B. VHD-Festplattenabbilder auf dieselbe Art ins System eingebunden. Auch ISO-Abbilder können auf vielen Systemen identisch wie physische optische Speichermedien in einem realen optischen Laufwerk verwendet werden – sie erhalten einen nicht unterscheidbaren Einhängepunkt bzw. einen Laufwerksbuchstaben, genau gleich, wie das auch bei einem physischen Medium der Fall ist. Teilweise wird dabei ein vollständiges Laufwerk emuliert (virtuelles Laufwerk).

Laufwerk

Der Begriff des Volume findet sich auf einigen Betriebssystemen als Synonym für einhängbare Datenspeicher. Ein Beispiel dafür ist macOS – alles, was ein unterstütztes Dateisystem hat, ist hier ein Volume.[3] Anders ist dies z. B. bei Windows, wo verfügbare Volumes hauptsächlich als Laufwerke bezeichnet werden, und folglich meist einen Laufwerksbuchstaben erhalten.[11]

Von dieser Verwendung des Begriffs nicht erfasst werden daher uninitialisierte Volumes, die kein Dateisystem oder andere vom Betriebssystem verwendbare Datenstrukturen enthalten. Allerdings werden solche Volumes in Dienstprogrammen dann oft als Volumes (oder Partitionen) vom Typ Raw (engl. für „roh“, unformatiert) angezeigt.[12]

RAID-Volume

Ein frühes Beispiel für Volumes, die weder direkt fortlaufend, noch zusammenhängend auf physikalischen Datenträgern organisiert sind, sind einige Formen von RAID-Volumes. Das ‚R‘ steht in diesem Akronym für ‚Redundanz‘. Ein RAID-Controller verhält sich dabei dem Betriebssystem gegenüber wie ein einzelnes physisches Laufwerk. Er kann jedoch dafür sorgen, dass die physische Speicherung auf mehrere physische Laufwerke derart geschieht, dass durch den Ausfall eines Datenträgers kein Datenverlust entsteht.

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Andreas Dewald, Felix C. Freiling: Forensische Informatik. Books on Demand, 2015, ISBN 978-3-7322-1208-8 (Volltext in der Google-Buchsuche): „Definition 26 (Laufwerk und Partition): Ein Laufwerk (volume) ist eine Menge von adressierbaren Blöcken, die ein Betriebssystem oder eine Anwendung zur Speicherung von Daten verwenden kann. Ein Partition (partition) ist eine Menge von aufeinander folgenden Blöcken in einem Laufwerk.“
  2. ↑ Brian Carrier: File System Forensic Analysis. Addison-Wesley Professional, 2005, ISBN 0-13-443954-6 (englisch, Volltext in der Google-Buchsuche): “A volume is a collection of addressable sectors that an Operating System (OS) or application can use for data storage. The sectors in a volume need not be consecutive on a physical storage device; instead, they need to only give the impression that they are.”
  3. ↑ a b c Florian Gründel: Mac OS X 10.6 Snow Leopard. MITP-Verlag, 2009, ISBN 978-3-8266-7506-5 (Volltext in der Google-Buchsuche): „Dem Begriff Volume begegnen Sie in Mac OS X immer dann, wenn es um Laufwerke, Festplatten, Diskimages und Dateisysteme geht. Volume lässt sich auch synonym mit Partition verwenden, geht aber über die reine Synonymbedeutung hinaus. Ein Volume unter Mac OS X ist ganz allgemein ein Datenträger. Es spielt dabei keine Rolle, auf welcher Art von physischem Datenträger und wo sich das Volume befindet. Das kann eine Festplattenpartition, ein Netzlaufwerk, ein gemountetes Diskimage oder ein externer Massenspeicher wie eine externe Festplatte oder ein USB-Stick sein. Selbst eine Speicherkarte einer Digitalkamera ist für Mac OS X ein Volume. Solagen sich auf dem Volume ein unbeschädigtes Dateisystem, das von Mac OS X erkannt wird, befindet, können Sie mit dem Volume arbeiten.“
  4. ↑ a b c Axel Vahldiek: Partitionieren mit der Datenträgerverwaltung. In: c’t. Sonderheft 2018. Verlag Heinz Heise, 14. August 2018, S. 109, Terminologie (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 20. April 2022]): „Die Datenträgerverwaltung verwendet zwei Begriffe, die auf den ersten Blick dasselbe meinen könnten, weil es bei Standardinstallationen um den jeweils selben Platz auf der Festplatte geht: Partitionen und Volumes. Der Unterschied: Eine Partition erstreckt sich über eine komplette einzelne Festplatte oder einen Teil davon, kann sich aber nicht über mehrere physische Datenträger erstrecken. Um unter Windows auf einer Partition Daten speichern zu können, muss ein Volume darauf eingerichtet sein, letztlich ein logischer Datenträger. Der aber kann nicht nur eine Partition umfassen, sondern auch mehrere, etwa bei einem RAID. Im Explorer bekommen Sie also keine Partitionen zu sehen, sondern Volumes, genauer: Jene Volumes, die einen Laufwerksbuchstaben besitzen.“ Anm.: Eine Partition auf einem verteilten (z. B. RAID-) Volume ist unabhängig davon natürlich ebenfalls wiederum verteilt.
  5. ↑ Häufig gestellte Fragen zur Architektur Datenträger Partitionierung GUID-Tabelle. Weitere Informationen. In: Hilfe und Support. Microsoft, 4. August 2009, abgerufen am 9. Februar 2014 (englisch): „Removable media without either GUID Partition Table or MBR formatting is considered a ‚superfloppy.‘“
  6. ↑ Uthelm Bechtel: Mac OS X 10.3 Panther – Der PowerFinder für den Mac. Addison-Wesley Verlag, 2004, ISBN 3-8273-2097-6 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche): „Volumes – die Datenträger des Mac“
  7. ↑ Jürgen Gulbins: UNIX – Eine Einführung in Begriffe und Kommandos von UNIX – Version 7, bis System V.3. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer-Verlag, 1988, ISBN 3-642-97110-5, 11.7 Datensicherung, S. 698 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche): volcopy … Es kopiert ganze Datenträger, sogenannte volumes.
  8. ↑ Detlef Jürgen Brauner, Robert Raible-Besten, Martin M. Weigert: PC-Anwender-Lexikon. R. Oldenbourg Verlag, 1999, ISBN 3-486-24710-7, S. 442 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche): „volume – Datenträger, Speichermedium.“
  9. ↑ Ed Bott, Craig Stinson: Windows 10 für Experten. 3. Auflage. dpunkt.verlag, 2019, ISBN 978-3-86490-638-1, 14: Hardware und Geräte, S. 538, Wichtige Begriffe für die Datenträgerverwaltung (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche – amerikanisches Englisch: Windows 10 Inside Out. Übersetzt von Detlef Johannis).
  10. ↑ Jeremy D. Zawodny, Derek J. Balling: High performance MySQL: Optimierung, Datensicherung, Replikation & Lastverteilung. fortgeschrittene Techniken für MySQL-Administratoren. O’Reilly Germany, 2005, ISBN 3-89721-388-5 (Volltext in der Google-Buchsuche): „Braucht man überhaupt ein Dateisystem? Traditionell haben Highend-Datenbank-Server überhaupt kein Dateisystem genutzt. Vielmehr hat der Datenbank-Server die Dateisystem-Schnittstelle völlig umgangen und kommunizierte direkt mit den Festplatten. Dieser direkte Zugriff (raw access) verlangt, dass der Datenbank-Server selbst sich um die Verwaltung des Platzes, der Fragmentierung und der Schreib-/Lesezugriffe kümmert.“
  11. ↑ Volume. In: Dictionary. Computer Hope, 13. November 2018, abgerufen am 24. März 2020 (englisch): „When referring to data storage, a volume refers to a logical drive, which has a single file system and is usually located on a single partition. For instance, on a typical Microsoft Windows computer, the volume named C: contains the operating system. In Windows, any drive which has an assigned drive letter is a volume. (Definition 2)“
  12. ↑ Das Problem von RAW-Partition/Laufwerk: Gründe und wie man es lösen kann ohne Daten zu verlieren. In: Informationsbank. UFS Explorer, 20. Februar 2019, abgerufen am 24. März 2020: „RAW ist ein Zustand eines Speichergeräts oder einer bestimmten Partition, den aus Sicht des Betriebssystems ein gültiges Dateisystem fehlt. Tatsächlich spielt es für das Betriebssystem keine Rolle, ob es nicht vorhanden/beschädigt ist oder dessen Typ nicht unterstützt wird: Es einfach findet keine Daten, die es erwartet, an bestimmten stellen auf der Festplatte zu sein, und daher kann nicht das verwendete Format und die Art und Weise, wie Dateien gespeichert werden, identifizieren.“