# 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.