8.1 Speicher, Mounts und Dateisysteme
Linux verwaltet Datenträger, Partitionen, Dateisysteme und eingebundene Speicherbereiche anders als Windows.
Es gibt keine Laufwerksbuchstaben wie C: oder D:. Stattdessen werden Dateisysteme in den gemeinsamen Verzeichnisbaum eingehängt.
Dieses Einhängen nennt man:
Mounten
Für Fachinformatiker Systemintegration ist dieses Thema wichtig, weil Server, NAS-Systeme, Backups, Container, Logdateien, Datenbanken und Freigaben sehr häufig von korrektem Speicherplatz, Mountpoints und Dateisystemen abhängen.
Merksatz:
Linux hängt Speicher in den Verzeichnisbaum ein.
Lernziele
Nach dieser Seite solltest du erklären können:
- was ein Datenträger ist
- was eine Partition ist
- was ein Dateisystem ist
- was ein Mountpoint ist
- wie man Speicherplatz prüft
- wie man Datenträger und Partitionen anzeigt
- was /etc/fstab macht
- was df,
du,
lsblk,
mount
und umount machen
- warum volle Dateisysteme Dienste stören können
- welche typischen Speicherfehler unter Linux auftreten
Grundidee
Ein Linux-System kann verschiedene Speicherbereiche nutzen:
- interne SSDs
- interne HDDs
- externe USB-Datenträger
- Netzlaufwerke
- NAS-Freigaben
- virtuelle Datenträger
- Container-Volumes
- RAM-Dateisysteme
- Backup-Speicher
Damit Daten dort gespeichert werden können, braucht man meistens:
1. Datenträger
2. Partition oder Volume
3. Dateisystem
4. Mountpoint
5. Einbindung ins System
Merksatz:
Datenträger allein reicht nicht.
Er muss passend partitioniert,
formatiert
und eingebunden sein.
Datenträger
Ein Datenträger ist das physische oder virtuelle Speichermedium.
Beispiele:
- SSD
- HDD
- USB-Stick
- SD-Karte
- virtuelles Laufwerk einer VM
- iSCSI-LUN
- Cloud-Block-Storage
Unter Linux erscheinen Datenträger häufig unter:
/dev
Beispiele:
/dev/sda
/dev/sdb
/dev/nvme0n1
Merksatz:
Datenträger erscheinen unter Linux oft als Gerätedateien unter /dev.
Partition
Eine Partition ist ein Bereich auf einem Datenträger.
Beispiel:
/dev/sda
ist der Datenträger.
/dev/sda1
ist die erste Partition auf diesem Datenträger.
Bei NVMe-Datenträgern sieht es oft so aus:
/dev/nvme0n1
Datenträger
/dev/nvme0n1p1
erste Partition
/dev/nvme0n1p2
zweite Partition
Merksatz:
Datenträger ist das Gerät.
Partition ist ein Bereich darauf.
Dateisystem
Ein Dateisystem legt fest, wie Dateien und Verzeichnisse auf einem Speicher organisiert werden.
Beispiele für Dateisysteme:
| Dateisystem | Typischer Einsatz |
|---|---|
| ext4 | sehr verbreitet unter Linux |
| XFS | häufig auf Servern |
| Btrfs | Snapshots, moderne Funktionen |
| ZFS | Integrität, Snapshots, Storage-Systeme |
| FAT32 | einfache Wechselmedien |
| exFAT | größere Wechselmedien |
| NTFS | Windows-Dateisystem |
| tmpfs | Dateisystem im RAM |
Merksatz:
Dateisystem = Organisationsform für Dateien auf Speicher.
Formatieren
Beim Formatieren wird auf einer Partition oder einem Volume ein Dateisystem erstellt.
Beispiel:
ext4-Dateisystem auf einer Partition erstellen
Wichtig:
Formatieren löscht normalerweise vorhandene Daten
oder macht sie nicht mehr direkt nutzbar.
Merksatz:
Formatieren ist gefährlich,
wenn Daten erhalten bleiben sollen.
Mountpoint
Ein Mountpoint ist ein Verzeichnis, an dem ein Dateisystem eingebunden wird.
Beispiele:
/mnt/backup
/media/usb
/srv/data
/var/lib/docker
Wenn ein Dateisystem dort gemountet ist, erscheinen seine Inhalte an dieser Stelle im Verzeichnisbaum.
Merksatz:
Mountpoint = Einhängepunkt im Verzeichnisbaum.
mount
Mit mount kann man anzeigen, welche Dateisysteme aktuell eingebunden sind.
Befehl:
mount
Gefiltert anzeigen:
mount | grep /mnt
Ein Dateisystem manuell einhängen:
mount /dev/sdb1 /mnt/backup
Wichtig:
Der Mountpoint muss existieren.
Beispiel:
mkdir -p /mnt/backup
mount /dev/sdb1 /mnt/backup
Merksatz:
mount hängt Dateisysteme ein oder zeigt Mounts an.
umount
Mit umount wird ein Dateisystem ausgehängt.
Beispiel:
umount /mnt/backup
oder:
umount /dev/sdb1
Wichtig:
Der Befehl heißt umount,
nicht unmount.
Wenn ein Dateisystem noch benutzt wird, kann umount fehlschlagen.
Mögliche Ursache:
Datei ist noch offen
Prozess nutzt das Verzeichnis
Shell befindet sich im Mountpoint
Merksatz:
umount hängt ein Dateisystem aus.
Warum umount fehlschlagen kann
Fehlerbild:
target is busy
Bedeutung:
Das Dateisystem wird noch verwendet.
Mögliche Ursachen:
Terminal befindet sich im Verzeichnis
Prozess liest oder schreibt Dateien
Dienst nutzt den Mount
Datei ist geöffnet
Prüfen kann man je nach System mit Werkzeugen wie:
lsof
fuser
Merksatz:
Ein benutzter Mount kann nicht sauber ausgehängt werden.
lsblk
lsblk zeigt Blockgeräte übersichtlich an.
Befehl:
lsblk
Mit Dateisysteminformationen:
lsblk -f
Typische Ausgabe enthält:
Name
Größe
Typ
Mountpoint
Dateisystem
UUID
Beispiel:
sda
├─sda1 ext4 /
└─sda2 swap
Merksatz:
lsblk zeigt Datenträger,
Partitionen
und Mountpoints.
df
df zeigt belegten und freien Speicherplatz von eingehängten Dateisystemen.
Häufiger Befehl:
df -h
Bedeutung:
| Spalte | Bedeutung |
|---|---|
| Filesystem | Dateisystem oder Gerät |
| Size | Gesamtgröße |
| Used | belegt |
| Avail | frei |
| Use% | prozentuale Nutzung |
| Mounted on | Mountpoint |
Merksatz:
df zeigt,
wie voll Dateisysteme sind.
df -h
Die Option -h bedeutet:
human-readable
Also:
menschenlesbar
Beispiel:
df -h
zeigt Größen in:
K
M
G
T
statt nur in Blöcken oder Bytes.
Merksatz:
df -h ist Standard zur Speicherplatzprüfung.
du
du zeigt, wie viel Speicher Dateien oder Verzeichnisse belegen.
Beispiele:
du -sh /var/log
du -sh /home/felix
du -h /var/log
Bedeutung:
| Befehl | Bedeutung |
|---|---|
| du -sh ordner | Gesamtgröße eines Ordners |
| du -h ordner | Größen rekursiv anzeigen |
| du -sh * | Größen im aktuellen Verzeichnis zusammenfassen |
Merksatz:
df zeigt Dateisysteme.
du zeigt Verzeichnisgrößen.
df und du unterscheiden
| Befehl | Zeigt |
|---|---|
| df | freien und belegten Platz von Dateisystemen |
| du | Speicherverbrauch von Dateien und Ordnern |
Beispiel:
df -h
zeigt, ob /var voll ist.
du -sh /var/log
zeigt, wie groß der Logordner ist.
Merksatz:
df für Dateisystem.
du für Ordner.
Speicherplatz voll
Wenn ein Dateisystem voll ist, können viele Probleme entstehen.
Mögliche Folgen:
Dienste starten nicht
Logs können nicht geschrieben werden
Datenbanken stoppen oder beschädigen Transaktionen
Updates schlagen fehl
Benutzer können keine Dateien speichern
Backups schlagen fehl
temporäre Dateien können nicht erstellt werden
System wird instabil
Merksatz:
Volle Dateisysteme verursachen viele scheinbar unterschiedliche Fehler.
Typische volle Verzeichnisse
Häufige Ursachen für vollen Speicher:
| Verzeichnis | Möglicher Grund |
|---|---|
| /var/log | zu viele oder zu große Logs |
| /var/lib | Datenbanken, Docker, Anwendungen |
| /tmp | temporäre Dateien |
| /home | Benutzerdateien |
| /var/cache | Paketcache oder Anwendungscache |
| /var/spool | Warteschlangen, Mail, Druck |
| /backup | alte Sicherungen |
Merksatz:
Bei vollem Speicher zuerst /var,
Logs,
Cache
und Anwendungsdaten prüfen.
Inodes
Neben Speicherplatz gibt es Inodes.
Ein Inode ist eine Verwaltungsstruktur für Dateien.
Ein Dateisystem kann voll sein, auch wenn noch Speicherplatz frei ist, wenn alle Inodes verbraucht sind.
Prüfen:
df -i
Typische Ursache:
sehr viele kleine Dateien
Beispiele:
Cache-Dateien
Session-Dateien
Mailspool
temporäre Dateien
Merksatz:
Speicher kann auch durch zu viele Dateien knapp werden.
df -i
df -i zeigt Inode-Nutzung.
Beispiel:
df -i
Wichtige Spalten:
Inodes
IUsed
IFree
IUse%
Wenn IUse% bei 100 Prozent liegt, können keine neuen Dateien mehr angelegt werden, auch wenn noch Speicherplatz frei ist.
Merksatz:
df -i prüft,
ob zu viele Dateien existieren.
/etc/fstab
Die Datei:
/etc/fstab
legt fest, welche Dateisysteme beim Systemstart automatisch eingebunden werden.
fstab steht für:
file system table
Typische Inhalte:
Gerät oder UUID
Mountpoint
Dateisystemtyp
Mountoptionen
Dump
fsck-Reihenfolge
Beispielzeile:
UUID=abcd-1234 /mnt/backup ext4 defaults 0 2
Merksatz:
/etc/fstab regelt automatische Mounts beim Start.
Warum UUIDs in fstab sinnvoll sind
Gerätenamen wie /dev/sdb1 können sich ändern, zum Beispiel wenn Datenträger in anderer Reihenfolge erkannt werden.
UUIDs sind eindeutige Kennungen von Dateisystemen.
Anzeigen:
lsblk -f
oder:
blkid
Vorteil:
Mounts bleiben stabiler,
auch wenn sich Gerätenamen ändern.
Merksatz:
UUID ist zuverlässiger als /dev/sdX für dauerhafte Mounts.
fstab-Fehler
Fehler in /etc/fstab können dazu führen, dass das System beim Start Probleme bekommt oder ein Dateisystem nicht eingehängt wird.
Typische Fehler:
falsche UUID
falscher Mountpoint
Mountpoint existiert nicht
falscher Dateisystemtyp
falsche Optionen
Netzwerkfreigabe beim Boot nicht erreichbar
Sicher prüfen:
mount -a
Bedeutung:
mount -a versucht,
alle fstab-Einträge einzuhängen.
Merksatz:
fstab-Änderungen immer testen,
bevor man neu startet.
mount -a
Der Befehl:
mount -a
liest /etc/fstab und versucht, alle noch nicht gemounteten Einträge einzuhängen.
Nutzen:
fstab testen
Fehler vor Neustart erkennen
Wichtig:
Bei Fehlern Ausgabe genau lesen.
Merksatz:
mount -a prüft fstab praktisch.
Mountoptionen
Mountoptionen steuern, wie ein Dateisystem eingebunden wird.
Beispiele:
| Option | Bedeutung |
|---|---|
| defaults | Standardoptionen |
| ro | read-only, nur lesbar |
| rw | read-write, lesbar und beschreibbar |
| noexec | keine Programme ausführen |
| nosuid | SetUID ignorieren |
| nodev | Gerätedateien ignorieren |
| noatime | Zugriffszeit nicht ständig aktualisieren |
| user | Benutzer dürfen mounten |
Merksatz:
Mountoptionen beeinflussen Sicherheit und Verhalten.
read-only Mount
Ein Dateisystem kann nur lesbar eingebunden sein.
Anzeige möglich über:
mount
oder:
findmnt
Typische Ursache:
bewusst so konfiguriert
Dateisystemfehler
Schutzmodus
Rettungsmodus
Folge:
Schreiben ist nicht möglich.
Merksatz:
ro bedeutet read-only.
rw bedeutet read-write.
findmnt
findmnt zeigt Mounts übersichtlich an.
Befehl:
findmnt
Bestimmten Mountpoint prüfen:
findmnt /mnt/backup
Merksatz:
findmnt zeigt eingebundene Dateisysteme strukturiert.
blkid
blkid zeigt Informationen zu Blockgeräten.
Befehl:
blkid
Typische Informationen:
UUID
Dateisystemtyp
Label
Merksatz:
blkid hilft,
UUIDs und Dateisysteme zu erkennen.
Dateisystemprüfung
Dateisysteme können geprüft und repariert werden.
Typisches Werkzeug:
fsck
Wichtig:
Dateisysteme sollten in der Regel nicht im eingehängten,
aktiv genutzten Zustand repariert werden.
Risiko:
Datenverlust
weitere Beschädigung
inkonsistenter Zustand
Merksatz:
fsck vorsichtig verwenden,
besonders auf produktiven Systemen.
Swap
Swap ist Auslagerungsspeicher.
Wenn RAM knapp wird, kann Linux Speicherbereiche auf Datenträger auslagern.
Swap kann sein:
Swap-Partition
Swap-Datei
Prüfen:
swapon --show
free -h
Wichtig:
Swap ersetzt keinen ausreichenden RAM.
Sehr starke Swap-Nutzung kann das System langsam machen.
Merksatz:
Swap hilft bei Speicherdruck,
ist aber langsamer als RAM.
free -h
free zeigt Arbeitsspeicher und Swap.
Befehl:
free -h
Typische Werte:
total
used
free
available
swap
Merksatz:
free -h zeigt RAM und Swap.
Speicher und Container
Container nutzen häufig:
Images
Container-Dateisysteme
Volumes
Bind Mounts
Logs
Caches
Typische Speicherorte je nach System:
/var/lib/docker
/var/lib/containerd
Wichtig:
Container-Logs,
Images
und Volumes können viel Speicher belegen.
Merksatz:
Container können Speicher durch Images,
Volumes
und Logs verbrauchen.
Volumes und Bind Mounts
Container können Daten außerhalb des Containers speichern.
Volume:
vom Container-System verwalteter Speicher
Bind Mount:
bestimmter Host-Ordner wird in Container eingebunden
Beispielhafte Idee:
Host-Ordner:
/srv/appdata
im Container:
/data
Vorteil:
Daten bleiben erhalten,
auch wenn der Container neu erstellt wird.
Merksatz:
Containerdaten sollten nicht nur im Container-Dateisystem liegen.
Netzwerkspeicher
Linux kann Netzwerkspeicher einbinden.
Beispiele:
NFS
SMB/CIFS
SSHFS
Typische Nutzung:
Backups
gemeinsame Daten
NAS-Freigaben
zentrale Projektordner
Wichtig:
Netzwerk-Mounts hängen von Netzwerk,
DNS,
Berechtigungen
und Serververfügbarkeit ab.
Merksatz:
Netzwerkspeicher braucht Netzwerk und Rechte.
NFS
NFS steht für:
Network File System
Typischer Einsatz:
Linux/Unix-Netzwerkfreigaben
Vorteile:
gut in Linux-Umgebungen integriert
geeignet für Server-zu-Server-Freigaben
Wichtig:
Rechte,
UID/GID
und Export-Regeln müssen passen.
Merksatz:
NFS ist typisch für Linux/Unix-Freigaben.
SMB/CIFS
SMB wird häufig für Windows-Freigaben genutzt, kann aber auch unter Linux eingebunden werden.
Typische Nutzung:
Windows-Freigaben
NAS-Freigaben
gemischte Umgebungen
Wichtig:
Benutzer,
Passwort,
Domain,
Rechte
und Mountoptionen müssen passen.
Merksatz:
SMB/CIFS ist typisch für Windows-
und NAS-Freigaben.
Backup-Speicher
Backup-Speicher sollte besonders geschützt werden.
Wichtig:
getrennte Rechte
keine normalen Benutzer mit Löschrechten
Monitoring
genügend Speicherplatz
Retention
Restore-Test
Schutz vor Ransomware
Merksatz:
Backup-Speicher ist sicherheitskritisch.
Typische Speicherbefehle
| Befehl | Zweck |
|---|---|
| lsblk | Datenträger und Partitionen anzeigen |
| lsblk -f | Dateisysteme und UUIDs anzeigen |
| blkid | UUIDs und Dateisystemtypen anzeigen |
| df -h | Speicherplatz von Dateisystemen anzeigen |
| df -i | Inode-Nutzung anzeigen |
| du -sh ordner | Größe eines Ordners anzeigen |
| mount | Mounts anzeigen oder einhängen |
| umount | Dateisystem aushängen |
| findmnt | Mounts strukturiert anzeigen |
| free -h | RAM und Swap anzeigen |
| swapon --show | Swap anzeigen |
Typische Fehlerbilder
| Fehlerbild | Wahrscheinliche Ursache |
|---|---|
| No space left on device | Speicherplatz oder Inodes voll |
| Read-only file system | Dateisystem nur lesbar eingebunden oder Fehler |
| target is busy | Mount wird noch verwendet |
| mount: wrong fs type | falscher Dateisystemtyp oder fehlender Treiber |
| Mount nach Neustart fehlt | fstab fehlt oder fehlerhaft |
| System startet mit Mountfehler | fstab-Fehler |
| Dienst kann nicht schreiben | Rechte, voller Speicher oder read-only |
| Backup schlägt fehl | Ziel voll, nicht gemountet oder Rechteproblem |
| Daten scheinbar verschwunden | Mount nicht aktiv oder anderer Mount überlagert Verzeichnis |
| Container belegt viel Speicher | Images, Volumes oder Logs |
No space left on device
Diese Meldung bedeutet:
Auf dem Ziel-Dateisystem kann nicht geschrieben werden.
Mögliche Ursachen:
Speicherplatz voll
Inodes voll
Quota erreicht
Prüfen:
df -h
df -i
du -sh pfad
Merksatz:
Bei No space left on device Speicherplatz und Inodes prüfen.
Read-only file system
Diese Meldung bedeutet:
Das Dateisystem ist nur lesbar eingebunden.
Mögliche Ursachen:
bewusst read-only gemountet
Dateisystemfehler
Schutzmodus nach Fehler
Rettungssystem
Prüfen:
mount
findmnt
Logs
Merksatz:
read-only verhindert Schreibzugriffe.
Mount überlagert vorhandene Daten
Wenn ein Dateisystem auf ein Verzeichnis gemountet wird, verdeckt es die bisherigen Inhalte dieses Verzeichnisses.
Beispiel:
In /mnt/data liegen Dateien.
Dann wird ein anderes Dateisystem auf /mnt/data gemountet.
Nun sieht man die Inhalte des gemounteten Dateisystems.
Die ursprünglichen Dateien sind nicht weg, aber durch den Mount verdeckt.
Merksatz:
Mounts können vorhandene Verzeichnisinhalte verdecken.
Sicheres Vorgehen bei fstab-Änderungen
Vor Änderung:
aktuelle fstab sichern
cp /etc/fstab /etc/fstab.bak
Änderung durchführen:
nano /etc/fstab
Testen:
mount -a
Prüfen:
findmnt
df -h
Wichtig:
Erst testen,
dann neu starten.
Merksatz:
fstab nie ungetestet ändern.
Sichere Arbeitsweise bei Speicherproblemen
Bei Speicherproblemen:
1. Fehler genau lesen
2. df -h prüfen
3. df -i prüfen
4. du -sh für große Ordner nutzen
5. Logs prüfen
6. Mountstatus prüfen
7. Rechte prüfen
8. Dienste erst danach neu starten
Nicht sofort:
wahllos Dateien löschen
Logs blind entfernen
Datenbanken im laufenden Betrieb löschen
Backup-Verzeichnisse ohne Prüfung leeren
Merksatz:
Speicherprobleme erst messen,
dann gezielt bereinigen.
Typische Prüfungsfragen
| Frage | Kurzantwort |
|---|---|
| Was ist ein Datenträger? | physisches oder virtuelles Speichermedium |
| Was ist eine Partition? | Bereich auf einem Datenträger |
| Was ist ein Dateisystem? | Organisationsform für Dateien |
| Was ist ein Mountpoint? | Einhängepunkt im Verzeichnisbaum |
| Was macht mount? | Dateisystem einhängen oder Mounts anzeigen |
| Was macht umount? | Dateisystem aushängen |
| Was zeigt lsblk? | Datenträger und Partitionen |
| Was zeigt df -h? | freien und belegten Speicherplatz |
| Was zeigt du -sh? | Größe eines Ordners |
| Was zeigt df -i? | Inode-Nutzung |
| Was macht /etc/fstab? | automatische Mounts beim Systemstart |
| Warum UUID statt /dev/sdb1? | stabiler bei wechselnder Geräteerkennung |
| Was ist Swap? | Auslagerungsspeicher |
| Was bedeutet read-only? | nur lesbar eingebunden |
Typische Prüfungsfallen
| Falle | Richtig denken |
|---|---|
| Linux mit C: und D: erklären | Linux nutzt Mountpoints |
| df und du verwechseln | df Dateisystem, du Ordner |
| Speicher frei, aber keine Datei möglich | Inodes prüfen |
| fstab ungetestet ändern | immer mount -a testen |
| /dev/sdb1 fest erwarten | Gerätenamen können sich ändern |
| UUID ignorieren | für dauerhafte Mounts besser |
| umount falsch als unmount schreiben | Befehl heißt umount |
| Mountpoint nicht vorhanden | Verzeichnis vorher erstellen |
| Mount verdeckt vorhandene Daten | Daten sind überlagert |
| Swap mit RAM gleichsetzen | Swap ist langsamer Auslagerungsspeicher |
| Containerdaten im Container lassen | Volumes oder Bind Mounts nutzen |
| Backup-Speicher normal freigeben | Sicherheitsrisiko |
IHK-sichere Kurzformulierung
Linux verwendet keine Laufwerksbuchstaben, sondern bindet Dateisysteme über Mountpoints in den gemeinsamen Verzeichnisbaum ein. Ein Datenträger kann in Partitionen aufgeteilt werden, auf denen Dateisysteme wie ext4, XFS oder Btrfs erstellt werden. Mit lsblk werden Datenträger und Partitionen angezeigt, df -h zeigt belegten und freien Speicherplatz von Dateisystemen und du -sh zeigt die Größe einzelner Verzeichnisse. Die Datei /etc/fstab legt fest, welche Dateisysteme beim Systemstart automatisch eingebunden werden. Für dauerhafte Mounts sind UUIDs oft zuverlässiger als Gerätenamen wie /dev/sdb1, weil sich Gerätenamen ändern können. Bei Speicherproblemen sollten Speicherplatz, Inodes, Mountstatus, Rechte und Logs geprüft werden.
Merksätze
Linux nutzt Mountpoints statt Laufwerksbuchstaben.
Datenträger erscheinen oft unter /dev.
Partition = Bereich auf einem Datenträger.
Dateisystem = Organisationsform für Dateien.
Mountpoint = Einhängepunkt.
mount hängt ein.
umount hängt aus.
Der Befehl heißt umount,
nicht unmount.
lsblk zeigt Datenträger und Partitionen.
lsblk -f zeigt Dateisysteme und UUIDs.
df -h zeigt Speicherplatz von Dateisystemen.
du -sh zeigt Größe eines Ordners.
df -i zeigt Inode-Nutzung.
No space left on device:
Speicherplatz oder Inodes prüfen.
/etc/fstab regelt automatische Mounts.
fstab-Änderungen mit mount -a testen.
UUIDs sind stabiler als /dev/sdX.
ro bedeutet read-only.
rw bedeutet read-write.
findmnt zeigt Mounts übersichtlich.
Swap ist Auslagerungsspeicher.
Swap ist langsamer als RAM.
Netzwerk-Mounts brauchen Netzwerk,
DNS
und Rechte.
Containerdaten brauchen Volumes oder Bind Mounts.
Backup-Speicher besonders schützen.
Mounts können vorhandene Verzeichnisinhalte verdecken.
Erst messen,
dann löschen.