Das 1x1 der Festplatten-Defragmentierung (1)

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Das 1x1 der Festplatten-Defragmentierung (1)

25.07.2011 - 00:00
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Viele Systemfehler und auch Blue Screens bei Windows XP und Server 2003 sind auf Lese- beziehungsweise Schreibprobleme der Festplatte zurückzuführen. In diesem Online-Workshop zeigen wir, wie Sie durch Defragmentieren der Festplatte Systemfehler vermeiden und die Performance des Rechners erhöhen. In diesem ersten Teil gehen wir dabei verstärkt auf die Theorie ein, erklären den Zusammenhang zwischen Sektoren und Clustern und erläutern, warum die Standard-Clustergrößen je nach Systemnutzung nicht unbedingt optimal sind.
Um den Themenkreis rund um Defragmentierung zu verstehen, müssen wir uns zunächst die Organisation der Dateien auf der Festplatte anschauen. Dabei ist nicht die Ordnerstruktur gemeint, sondern die Art und Weise, wie Inhalte ganz allgemein aufgezeichnet werden: Daten werden in Strukturen – die sogenannten Cluster – hineingeschrieben. Die Größe der einzelnen Cluster ergibt sich aus der Art des verwendeten Dateisystems (FAT, FAT32, NTFS) und kann in der Regel beim Formatieren eines neuen Datenträgers vom Administrator vorgegeben werden.

Bei der Installation von Windows XP oder Server 2003 wird ein neuer Datenträger automatisch vom Betriebssystem mit einer festgelegten Clustergröße formatiert. Diese liegt bei 4.096 Bytes pro Cluster und wird auch als Zuordnungseinheit bezeichnet. Es gibt diverse Möglichkeiten, wie Sie die Größe der Zuordnungseinheit (Clustergröße) ermitteln – am einfachsten geht es mittels des bekannten Befehls CHKDSK (siehe Bild 1).


Bild 1: Anzeigen der Clustergröße mit dem Befehl CHKDSK

Eine andere Option bietet die im System eingebaute Option zur Defragmentierung. Wählen Sie ein Laufwerk aus und lassen Sie sich nach vorangegangener Überprüfung (nicht Defragmentierung) für das Laufwerk einen Bericht ausgeben, so findet sich auch dort ein Hinweis auf die verwendete Clustergröße (siehe Bild 2).

Zusammenhang zwischen Sektoren und Cluster
Daten werden auf die Platte immer in sogenannte Datencluster geschrieben. Ein Cluster besteht aus einer geraden Anzahl von Sektoren, wobei die Sektorgröße (per Hardware) der meisten Platten derzeit bei 512 Byte liegt. Ein Sektor ist dabei die kleinste beschreibbare und verwaltbare Einheit auf der Festplatte. Diese Einteilung ist nicht Microsoft-typisch, sondern findet sich betriebssystemübergreifend wieder. Wo es hingegen Unterschiede gibt, ist die Art und Weise, wie das verwendete Betriebssystem und das davon unterstützte Dateisystem die einzelnen Sektoren zu Clustern zusammenfasst. Während es beim FAT32-Dateisystem eine lineare Koppelung von Platten-, beziehungsweise Partitionsgröße und Clustergröße gibt, ist es beim Einsatz von NTFS unter Windows XP, Vista und Server 2003 abweichend gelöst. Die Clustergröße folgt folgender Formel:
Clustergröße = Sektorgröße mal 2 hoch n
n ist dabei eine ganze Zahl, beginnend bei 0. Somit besteht ein Cluster von 4.096 Byte (4 KByte) aus acht Sektoren (Sektorgröße mal 2 hoch 3). Die sich aus obiger Formel ergebenden Clustergrößen sehen wie folgt aus: 512 Byte, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 KByte und so weiter.



Umsetzung bei NTFS
Die oben gezeigte Linearität wird mit dem NTFS-Dateisystem nicht weiter verfolgt. Hier hat Microsoft eine Clustergröße von 4 KByte als festen Wert – unabhängig von der verwendeten Partitionsgröße – gewählt. Diesen Wert stellt das Betriebssystem automatisch ein, wenn Sie eine neue Installation vornehmen oder ein leeres Laufwerk formatieren. Eine Änderung dieser Vorgaben ist jedoch möglich und in einigen Fällen sogar erwünscht. Die Größe der verwendeten Cluster ist aus folgenden Gründen wichtig:

  • Die maximal ansteuerbare Partitionsgröße: Bei 4 KByte Clustergröße werden bis zu 17 TByte große Partitionen adressiert. Weichen die Werte im SAN davon ab (größeres Volumen), hilft ein Knowledge Base-Artikel unter [1] weiter.
  • Die Anzahl der pro Partition verfügbaren Cluster (Partitionsgröße/Clustergröße ergibt die Clusteranzahl) muss vom System pro Partition verwaltet werden. Mehr Cluster bedeuten automatisch einen höheren Verwaltungsaufwand. Pro Cluster wird eine logische Nummer vergeben – Logical Cluster Number (LCN) – was letztendlich den Verwaltungsaufwand erklärt.
  • Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Master File Table (MFT) und der Clusteranzahl (nicht der Clustergröße). Die MFT führt eine Liste der belegten und verfügbaren Cluster. Weniger Cluster bedeuten auch ein schnelleres Auffinden von Dateien – etwa bei intensiven Suchanfragen. Die Schreib-, sowie Leseeffizienz einer Platte hängt unmittelbar mit der Clustergröße zusammen.
  • Die Fragmentierung einer Partition ist oft linear abhängig von der gewählten Clustergröße.

Bild 3: Blick auf den Fragmentierungszustand der Festplatte




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ln/dr/Nikolay Taschkow

[1] http://support.microsoft.com/kb/140365/DE/

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