Dem Grunde nach handelt es sich bei einem Dateisystem um eine geordnete Speicherung von Daten auf einem Datenträger. Bereits die ersten Lochkarten und Magnetbänder nutzten ein lineares Dateisystem. Die Hauptaufgabe eines Dateisystems ist es, dem Anwender den schnellstmöglichen Zugriff auf seine Dateien zu gewährleisten. Gleichzeitig sollen die Dateien auf einfache Weise wiedergefunden werden. Ein Dateisystem übernimmt somit eine Ordnungsfunktion. Jede Datei ist über ihre Adresse, bestehend aus Dateiname und Pfad, innerhalb eines Dateisystems auffindbar. Man spricht auch von sogenannten Meta-Daten. Im PC-Bereich gehören die Microsoft Dateisysteme FAT und NTFS zu den bekanntesten Vertretern. Es gibt hier aber weitaus mehr Varianten.
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Im Gegensatz zum linearen Dateisystem nutzen heutige Dateisysteme den wahlfreien Dateizugriff. Moderne Dateisysteme ermitteln über den Dateinamen die Speicherposition und sind in der Reaktionszeit wesentlich schneller. Es ist hiermit sogar möglich, auf Dateien im Netzwerk und virtuellen Laufwerken zuzugreifen. Die Daten werden auf Datenträgern in sogenannten Blöcken auf dem Datenträger in Spuren und Sektoren gespeichert. Bei Festplatten ist der Master Boot Record der erste Datenblock. Er ist für das Hochfahren des Rechners verantwortlich und gehört nicht zum Dateisystem.
Der nächste Bereich dient als Inhaltsverzeichnis und gibt an, welche Blöcke bereits belegt sind und welche noch frei zur Verfügung stehen. Ein Dateisystem besteht aus einer speziellen Schicht eines Betriebssystems. Während der Anwender die Dateinamen in Klartext eingibt, verarbeitet das Dateisystem diese Namen als physische Adressen in Blocknummern, Spuren und Sektoren.
Ein markantes Unterscheidungsmerkmal älterer Dateisystem ist die Art der Datenspeicherung. Frühere CP/M, Apple- und Commodore-Dateisysteme kannten nur ein einzelnes Hauptverzeichnis, in denen die Programme und Dateien gespeichert wurden. Erst mit zunehmender Speicherkapazität der Datenträger und der Möglichkeit viele tausend Dateien abzuspeichern nutzte man die Möglichkeit, Verzeichnisse in Baumstruktur mit Unterverzeichnissen anzulegen. Bis heute hat sich diese Speicherung von Dateien bewährt.
Kein einheitliches Dateisystem
Viele Dateisysteme können nur Dateien als Ganzes abspeichern. Andere Systeme sind in der Lage mehrere Fragmente von Dateien abzuspeichern, sogenannte Datenstreams. Man ist somit in der Lage, einen Teil einer großen Datei zu bearbeiten, während der übrige Teil unverändert auf der Festplatte verbleibt. Nicht alle Betriebssysteme und Dateisystem unterstützen diese Möglichkeit.
Generell ist die Kompatibilität von Dateisystemen ein großes Problem. So ist es oft nicht einfach, von einem Dateisystem Daten auf ein anderes System zu kopieren. Die Unterschiede zwischen UNIX, Apple-Macintosh, Linux, DOS und den Windows-Betriebssystemen macht dies mit ihren unterschiedlichen Dateisystemen deutlich. Zudem werden an die eigenen Sicherheitsvorkehrungen eines Dateisystems immer große Anforderungen gestellt. So darf ein Dateisystem nicht zulassen, dass ungewollt andere Dateien überschrieben, gelöscht oder auf andere Weise verloren gehen. Dies ist insbesondere im Multitaskingbetrieb sehr problematisch.