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Von Koka Sexton, Manager, Geschäftsentwicklung, Paragon Software
Solid-State-Laufwerke (SSDs) werden heutzutage immer häufiger in Desktop- und Mobilcomputern eingesetzt. Die Vorteile dieser Antriebe liegen bereits beim ersten Einsatz auf der Hand. Sie sind viel schneller und bieten einem Benutzer ein viel besseres Erlebnis beim Zugriff auf Daten auf seinem Computer. Wenn Benutzer ihre eigene Hardware aufrüsten und eine SSD in ihren PC einbauen, muss während des Datenmigrationsprozesses darauf geachtet werden, sicherzustellen, dass die neue Hardware auf Softwareebene richtig ausgerichtet ist, damit auf die Daten optimal zugegriffen werden kann. IT-Administratoren stehen bei der Einführung von 4K-Sektoren vor anderen Problemen. Dies wird sich noch verschärfen, wenn die Speichersysteme in Unternehmen zunehmen und neue Laufwerke hinzugefügt werden.
Was ist Partitionsausrichtung?
Eine Festplatte kann aus vielen Gründen in verschiedene Abschnitte oder Partitionen unterteilt werden – beispielsweise um Daten zu segmentieren oder weil sich ein Betriebssystem auf einer Partition befindet, während sich Anwendungen und Dateien auf anderen befinden. Diese Partitionen werden auf der Festplatte positioniert, um die Art und Weise zu optimieren, wie Daten auf sie gelesen und geschrieben werden. Bei neuen Festplatten, die auf einer anderen Sektorbasis basieren als ältere Festplatten, können Computer diese Änderung möglicherweise nicht erkennen, was die Leistung von Festplatten effektiv verringert und in einigen Fällen die Lebensdauer der Festplatten drastisch verkürzt.
Dies ist nicht mehr nur ein Problem für SSD-Hersteller. Da die Preise für SSDs sinken, beginnen Verbraucher, diese in ihre Systeme einzubauen und sie häufiger zu nutzen.
Um die beste Leistung dieser Laufwerke zu gewährleisten, ist es wichtig sicherzustellen, dass alle Partitionen richtig ausgerichtet sind und dass Daten problemlos geschrieben und darauf zugegriffen werden kann. Lassen Sie uns besprechen, warum Partitionen falsch ausgerichtet sein können und welche Probleme sich aus dieser Fehlausrichtung ergeben.
Warum falsch ausgerichtete Partitionen das Problem für Festplattenlaufwerke sind
Partitionen können falsch ausgerichtet sein, da die physische Sektorgröße nicht 512 Byte beträgt und die entsprechende Software nichts davon weiß. Die neuesten Festplattenlaufwerke, zum Beispiel die von Western Digital oder Seagate, haben eine interne physikalische Sektorgröße von 4096 Byte und ihre Logik verarbeitet 4K-Datenblöcke, für externe Hardware und Software erscheinen sie jedoch als „traditionelle“ Festplatten mit 512b-Sektoren.
Die obige Abbildung zeigt, dass die Partition von der Festplatte verschoben wurde und auf einem 512b-Sektor beginnt. Dadurch sind alle logischen Cluster nun mit zwei tatsächlichen physischen 4K-Sektoren verknüpft und alle Lese-/Schreibvorgänge werden verdoppelt. Die gesamte Systemleistung wird nun beeinträchtigt, da eine Festplatte zwei Vorgänge mit zwei Sektoren durchführen muss, um Ihre Daten zu verwalten, statt nur einem.
Um eine Fehlausrichtung zu bewältigen, muss ein 4K-Laufwerk bei jedem Schreibvorgang einen Lese-, Änderungs- und Schreibzyklus durchführen – was zu sehr langsamen Schreibzeiten, ineffizienten Festplattenvorgängen und schlechter Leistung führt.
Was verursacht diese Verschiebung? Alle Windows-Betriebssysteme vor Vista verwenden einen Faktor von 512 Bytes zum Erstellen von Volume-Clustern. Daher legen sie einen Partitionsanfang fest, der auf 512b-Sektoren und nicht auf 4K-Sektoren ausgerichtet ist. Dies führt zu Problemen bei jedem, der frühere Windows-Versionen verwendet und eine neue Festplatte installiert.
Normalerweise ist der Partitionsanfang bei kleineren Sektoren eingerückt, da es sich dabei um ein altes Maß für einen Festplatten-„Zylinder“ handelt und einige alte Versionen von DOS oder Windows verlangen, dass die Partition am „Zylinder“ ausgerichtet sein muss, um die Sektoren korrekt adressieren und darauf zugreifen zu können . Es handelt sich um ein altes Kompatibilitätsproblem, und alle modernen Betriebssysteme verwenden dieses Schema nicht. Stattdessen wird das Adressierungsschema für logische Blöcke verwendet, bei dem es keine „Zylinder“ oder „Köpfe“ gibt und Sektoren kontinuierlich über ein gesamtes Festplattenlaufwerk adressiert werden. Alle Windows-Versionen vor Vista erstellen Partitionen nach dieser Regel der „Zylinderausrichtung“.
Vor dem Erscheinen der neueren 4K-Festplatten gab es im Heimanwendersegment kein Problem mit dieser Regel und der Partitionsausrichtung. Partitionen sind standardmäßig nicht auf 4K-Sektoren ausgerichtet.
Da der Datenzugriff über falsch ausgerichtete Partitionen hinweg so viele Probleme verursacht, führt eine einfache Verschiebung der Partitionen zu einer erheblichen Leistungssteigerung.
Warum falsch ausgerichtete Partitionen das Problem für SSD sind
SSDs werden in mobilen PCs immer häufiger eingesetzt und werden sogar in High-End-Desktop-Computern eingesetzt. Der Grund dafür ist, dass die Geschwindigkeit einer SSD deutlich höher ist als die einer Standardfestplatte und die Windows-Startzeit und andere Aufgaben verlängern kann. Die Probleme entstehen, wenn Benutzer Daten auf eine neue SSD migrieren oder neue Partitionen auf dem Laufwerk erstellen, um die Daten besser zu segmentieren.
Probleme mit falsch ausgerichteten Partitionen sind bei SSD-Laufwerken sogar noch wichtiger als bei herkömmlichen Festplattenlaufwerken. Die meisten modernen SSD-Laufwerke basieren auf den neueren 4K-Ausrichtungsregeln. Daher sind alle zuvor genannten Probleme bei der Ausrichtung von SSD-Partitionen gleich.
Neben einem Rückgang der Systemgeschwindigkeit müssen sich SSD-Besitzer auch mit der Verschlechterung der SSD-Speicherzellen befassen. Aufgrund der Beschaffenheit einer SSD verursacht eine falsch ausgerichtete Festplatte eine enorme Arbeitsbelastung beim Lesen, Ändern und Schreiben auf diese Laufwerke. Wenn also Partitionen auf einer SSD falsch ausgerichtet sind, besteht neben einer herabgesetzten Systemgeschwindigkeit auch die Gefahr, dass das Solid-State-Laufwerk unbrauchbar wird. Vielen Menschen ist nicht bewusst, dass ein SSD-Laufwerk eine begrenzte Anzahl von Lese-/Schreibzyklen hat und dass das Laufwerk nicht mehr funktioniert, wenn zu oft darauf geschrieben wird, was zu einem katastrophalen Ausfall und Datenverlust führen kann. Durch die Partitionsausrichtung werden alle redundanten Lese-/Schreibvorgänge eliminiert und SSDs erhalten so eine längere Lebensdauer.
Wie ein Ausrichtungstool helfen kann
Ein Partitionsausrichtungstool verschiebt einfach Partitionen auf einer bestimmten Anzahl von 512b-Sektoren, sodass alle Volumes ausgerichtet werden. Wenn Sie beispielsweise eine 63-Sektoren-Partition nur auf einen 512b-Sektor verschieben, wird die Ausrichtung erleichtert.
Nun entspricht der Partitionsanfang dem 4K-Sektoranfang. Diese Partition und alle anderen auf der Festplatte folgenden Partitionen sind ordnungsgemäß ausgerichtet. Ein Ausrichtungstool verschiebt den Partitionsanfang auf 2048 512b-Sektoren vom Festplattenanfang, sodass er 1 MB entspricht und perfekt der 4K-Sektorgrenzenregel entspricht.
Zukunft der Ausrichtungssoftware
Wenn neue und fortschrittlichere Antriebe eingeführt werden, wird die Ausrichtung ein Problem sein. Da die aktuelle 4K-Ausrichtung die aktuellste und effizienteste Sektorgröße für Festplatten ist, müssen Kunden, die diese neuen Laufwerke kaufen und ihre vorhandenen Laufwerke aufrüsten, in absehbarer Zukunft auf deren Ausrichtung achten. Da es sich um ein Problem handelt, das derzeit von den Laufwerksherstellern nicht direkt angegangen wird, beheben Softwareunternehmen das Problem. Irgendwann werden Antriebshersteller wahrscheinlich entweder eigene Software dafür entwickeln oder eine andere Lösung finden, bis das Problem der Ausrichtung verschwindet.
Fazit
Die Partitionsausrichtung ist ein Problem für große und kleine Speicherumgebungen. Basierend auf der Lebensdauer und der Anzahl der Schreibzyklen bergen Solid-State-Laufwerke das größte Risiko. Richtig ausgerichtete Partitionen auf SSD-Laufwerken können ihre maximale Leistung erbringen und haben eine bis zu dreimal längere Lebensdauer als ein nicht ausgerichtetes Laufwerk. Jeder, der auf SSDs umsteigt, sollte sich der Ausrichtungsfallen bewusst sein und die notwendigen Schritte unternehmen, um sie zu beheben.
Die Paragon Software Group ( www.paragon-software.com ) ist ein Technologieführer im Bereich Datenpartitionierung und Utility-Software. Ihr umfassendes Produktportfolio für den Datenspeichermarkt deckt die Anforderungen an Datensicherheit, Speicherung und Verwaltung für PCs, Server und Netzwerke ab. Zu den herausragendsten Technologien von Paragon zählen das Paragon Alignment Tool (PAT) und das Universal File System Drive (UFSD).
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