Volume (Datenspeicher)

Ein Volume (allgemein englisch volume ‚Volumen‘, ‚Umfang‘, ‚Rauminhalt‘, ‚Fassungsvermögen‘) oder – weniger spezifisch – Laufwerk[1] bezeichnet auf Computersystemen eine Sammlung von adressierbaren Datenblöcken, die von einem Betriebssystem oder einem Computerprogramm zur Datenspeicherung verwendet werden kann. Ein Volume ist eine für sich zusammenhängende Gruppe von fortlaufenden Datenblöcken, oder aber gibt den Eindruck, dies zu sein, da auf einem oder mehreren physischen Speichermedien die tatsächliche Datenspeicherung nicht fortlaufend und zusammenhängend erfolgen muss.[2]

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

Partitionierung

Das Konzept der Partitionierung unterteilt einen Datenspeicher (gesamtes Volume, physisches oder logisches Laufwerk etc.) in einzeln verwendbare Teile (logische Partitionen, Laufwerke, Volumes usw.). Ein Datenspeicher kann eine Partitionstabelle mit einer oder mehreren Partitionen enthalten, kann aber auch ohne weitere Aufteilung verwendet werden.[3]

Per Definition ist eine Partition abermals ein Volume.[1]

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).[4]

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.[5] Anders ist dies z. B. bei Windows, wo verfügbare Volumes hauptsächlich als Laufwerke bezeichnet werden, und folglich meist einen Laufwerksbuchstaben erhalten.[6]

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.[7]

Einzelnachweise

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.“
Brian Carrier: File System Forensic Analysis. Addison-Wesley Professional, 2005, ISBN 978-0-13-443954-9 (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.”
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.‘“
Jeremy D. Zawodny, Derek J. Balling: High performance MySQL: Optimierung, Datensicherung, Replikation & Lastverteilung. fortgeschrittene Techniken für MySQL-Administratoren. O'Reilly Germany, 2005, ISBN 978-3-89721-388-3 (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.“
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.“
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)“
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.“

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[Forensische_Informatik-Definition_Laufwerk-1] 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.“

[File_System_Forensic_Analysis-Volume_Concepts-2] Brian Carrier: File System Forensic Analysis. Addison-Wesley Professional, 2005, ISBN 978-0-13-443954-9 (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.”

[superfloppy-3] 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.‘“

[4] Jeremy D. Zawodny, Derek J. Balling: High performance MySQL: Optimierung, Datensicherung, Replikation & Lastverteilung. fortgeschrittene Techniken für MySQL-Administratoren. O'Reilly Germany, 2005, ISBN 978-3-89721-388-3 (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.“

[5] 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.“

[6] 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)“

[7] 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.“