Einführung in die Festplattenpartitionierung

Die Festplatte ist das Hauptspeichergerät des Computers, das zum Speichern von Informationen verwendet wird. Die Festplatte kann nicht direkt verwendet werden und muss aufgeteilt werden. Und die aufgeteilten Bereiche werden Festplattenpartitionen genannt.

Bei der traditionellen Festplattenverwaltung wird eine Festplattenpartition in zwei Kategorien unterteilt: primäre Partition und erweiterte Partition. In der primären Partition kann das Betriebssystem installiert werden. Und es ist die Partition, die den Computer hochfahren kann. Darüber hinaus kann die Partition direkt formatiert werden. Dann können Sie das System installieren und Dateien speichern.

Festplattenpartitionierung

Das Festplattenpartitionierungstool verwendet den Partitionseditor, um eine Festplatte in mehrere logische Teile zu unterteilen, die als Partitionen bezeichnet werden. Sobald eine Festplatte in mehrere Partitionen unterteilt ist, können verschiedene Arten von Verzeichnissen und Dateien in verschiedenen Partitionen gespeichert werden. Je mehr Partitionen es gibt, desto mehr verschiedene Orte gibt es, an denen die Art der Datei unterschieden werden kann. Je nach Art der Datei können die Dateien an verschiedenen Orten gespeichert werden. Aber zu viele Partitionen können Probleme verursachen. Verschiedene Dateisysteme haben unterschiedliche Regeln für die Speicherplatzverwaltung, für Zugriffsberechtigungen und Verzeichnissuche.

Festplattenpartitionen können als eine einfache Technologie betrachtet werden, die der Vorgänger der logischen Datenträgerverwaltung ist. In einer mbr–Partitionstabelle gibt es nur vier primäre Partitionen auf einer Festplatte. Wenn Sie mehr als vier Festplattenpartitionen benötigen, ist die Verwendung einer erweiterten Partition eine gute Wahl. Und es gibt auf einer physischen Festplatte höchstens drei primäre Partitionen und eine erweiterte Partition. Die erweiterte Partition kann nicht direkt verwendet werden. Sie muss in mehrere logische Partitionen unterteilt werden. Von einer erweiterten Partition können mehrere logische Partitionen abgeteilt werden.

Ziele

Es gibt viele Gründe für den Einsatz mehrerer Dateisysteme auf einer Festplatte:

Einfach zu verwalten – in der Regel wird das Betriebssystem in einem separaten Bereich abgelegt. Durch diese Einstellung werden andere Bereiche von der Fragmentierung der Festplatte nicht betroffen.

Überwinden Sie technische Beschränkungen. Zum Beispiel kann die alte Version von Microsofts FAT-Dateisystem nicht auf die Festplatte mit großem Speicher zugreifen; das alte BIOS des PCs darf das Betriebssystem nicht vom Zylinder 1024 starten. Die oben genannte Regel schützt jedoch genau diesen Teil vor der Zerstörung.

In einigen Betriebssystemen (z. B. Linux) ist die Auslagerungsdatei eine Partition. In diesem Fall erlaubt das System, das eine Dual-Boot-Konfiguration besitzt, mehreren Betriebssystemen, dieselbe Swap-Partition zu verwenden, um Speicherplatz zu sparen.

Es sollte verhindert werden, dass zu viele Protokolle oder andere Dokumente den Computer füllen. Diese Situation kann zum Ausfall des gesamten Computers führen. Wenn man sie in getrennten Partitionen unterbringt, kann nur der Speicherplatz einer bestimmten Partition aufgebraucht werden.

Zwei Betriebssysteme können oft nicht auf derselben Partition installiert werden oder verwenden ein anderes „lokales“ Festplattenformat. Um mehrere Betriebssysteme zu installieren, können wir die Festplatte in mehrere logische Partitionen aufteilen.

Viele Dateisysteme verwenden feste Clustergrößen, um Dateien auf eine Festplatte zu schreiben. Die Größe dieser Cluster ist direkt proportional zur Größe des Dateisystems. Wenn die Größe einer Datei nicht das ganzzahlige Vielfache der Clustergröße ist, bleibt in der letzten Clustergruppe freier Platz, der nicht von anderen Dateien genutzt werden kann. Und je größer die Partition ist, desto größer auch die Clustergröße und desto mehr Platz wird verschwendet. Die Verwendung mehrerer kleinerer Partitionen anstelle einer großen Partition kann also Platz sparen.

Jede Partition kann sich an unterschiedliche Anforderungen anpassen. Wenn eine Partition  beispielsweise nur selten Daten schreibt, kann sie als schreibgeschützt geladen werden. Wenn Sie viele kleine Dateien erhalten möchten, müssen Sie eine Dateisystempartition mit vielen Netzknoten verwenden.

Wenn Sie UNIX betreiben, müssen Sie möglicherweise verhindern, dass Benutzer von Hardlink- Attacken angegriffen werden. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen /home und /tmp von den Systemdateien unter /var/ und /etc getrennt werden.

Partitionsformat

Übliche Festplattenpartitionsformate sind: FAT (FAT16), FAT32, NTFS, ext2, ext3, usw.

FAT16

Dies ist MS-DOS und das gängigste Festplattenpartitionsformat in der ersten Version von Win 95, das eine 16-Bit Dateizuordnungstabelle verwendete und bis zu 2 GB Festplatten unterstützen konnte. Es ist das am weitesten verbreitete Festplattenpartitionsformat, das von den meisten Betriebssystemen unterstützt wird.

Fast alle Betriebssysteme können FAT16 unterstützen (wie DOS, Win95, Win97, Win98, Windows NT, Win2000 und Linux). Das FAT16-Partitionsformat hat jedoch einen Nachteil: die geringe Effizienz der Festplattennutzung.

Im DOS- und Windows-System ist die Einheit der Datenträgerzuweisung ein Cluster. Ein Cluster kann nur einer Datei zugewiesen werden, unabhängig davon, wie viel Platz die Dateien im gesamten Cluster einnehmen. Selbst wenn eine Datei sehr klein ist, nimmt sie also einen Cluster ein. Der restliche Speicherplatz ist ungenutzt, was zu einer Verschwendung von Speicherplatz führt. Aufgrund der begrenzten Kapazität der Partitionstabelle gilt: Je größer die FAT16-Partition ist, desto größer ist auch die Cluster-Kapazität auf der Festplatte und desto größer ist die Verschwendung.

Um dieses Problem also zu lösen, führte Microsoft in Win 97 ein neues Partitionsformat ein – FAT32.

FAT32

Durch die Verwendung der 32-Bit-Dateizuordnungstabelle wird die Kapazität der Festplattenverwaltung erheblich gesteigert. Es hebt die Beschränkung von FAT16 auf, dass jede Partition nur eine Kapazität von 2 GB hat. Aufgrund der niedrigeren Produktionskosten wird die Kapazität immer größer.

Nach der Verwendung des FAT32-Partitionsformats können wir eine große Festplatte als eine Partition definieren, anstatt sie in mehrere Partitionen aufzuteilen. Diese Änderung erleichtert die Verwaltung der Festplatte erheblich. Und FAT32 hat einen Vorteil: Wenn eine Partition nicht größer als 8 GB ist, ist die Größe jedes Clusters in einem FAT32-Laufwerk auf 4 KB festgelegt.

Im Vergleich zu FAT16 kann dies die Verschwendung von Speicherplatz erheblich reduzieren und die Festplattennutzung verbessern. Dieses Partitionsformat wird von den Betriebssystemen Win97, Win98 und Win2000 unterstützt, hat aber auch Nachteile. Erstens verwendet es FAT32 zur Formatierung von Festplattenpartitionen. Aufgrund der Erweiterung der Dateizuordnungstabelle ist die Laufgeschwindigkeit langsamer als bei FAT16. Darüber hinaus unterstützt DOS das Partitionsformat nicht.

Nach der Verwendung des Partitionsschemas können Sie das DOS-Betriebssystem nicht mehr verwenden.

NTFS

Es zeichnet sich durch hohe Sicherheit und Stabilität aus. Darüber hinaus wird die Dateifragmentierung stark verringert. Es kann auch die Operationen der Benutzer aufzeichnen. Auf der Grundlage strenger Beschränkungen der Benutzerrechte kann es einem Benutzer helfen, Operationen in Übereinstimmung mit den vom System erteilten Befugnissen auszuführen.

Diese Einstellung kann das System und die Datensicherheit schützen. Viele Betriebssysteme unterstützen dieses Partitionsformat, z. B. Windows NT, Windows 2000, Windows Vista, Windows 7 und Windows 8.

Mit Hilfe von MiniTool Partition Wizard können Sie sicher FAT in NTFS konvertieren und NTFS in FAT konvertieren.

ext2, ext3

Ext2 und ext3 sind die Festplattenformate, die in Linux-Betriebssystemen verwendet werden sollten. Genau wie in der Dateizuordnungstabelle verwendet das Linux ext2/ext3 Dateisystem den Indexknoten, um Informationen aufzuzeichnen. Der Indexknoten ist eine Struktur, welche die Länge einer Datei, den Erstellungs- und Änderungszeitpunkt, die Berechtigungen, den Eigentümer und Informationen wie die Position der Festplatte enthält.

Ein Dateisystem unterhält ein Indexknoten-Array, und jede Datei oder jedes Verzeichnis entspricht nur einem Element in dem Indexknoten-Array. Das System weist jedem Indexknoten eine Nummer zu, welche die Indexnummer des Knotens im Array darstellt (bekannt als Indexknotennummer).

Das Linux-Dateisystem speichert die Indexknotennummer und den Dateinamen im Verzeichnis. Das Verzeichnis ist also nur eine Liste von Dateinamen, die den Dateinamen und die Indexknotennummer miteinander kombiniert. Jedes Paar aus Dateiname und Indexknoten wird als Verbindung bezeichnet. Eine Datei hat eine eindeutige Indexknotennummer, die zu ihr passt. Für eine Indexknotennummer kann es jedoch mehrere übereinstimmende Dateinamen geben. Daher kann auf ein und dieselbe Datei auf der Festplatte über verschiedene Pfade zugegriffen werden.

Standardmäßig verwendet Linux ein Dateisystem wie ext2, um einen effizienten und stabilen Zustand zu gewährleisten. Aber mit der Anwendung des Linux-Systems in wichtigen Geschäftsbereichen werden allmählich auch die Nachteile des Linux-Dateisystems deutlich: Das ext2-Dateisystem ist nicht das Protokolldateisystem. Dies ist eine fatale Schwäche bei der Anwendung in wichtigen Branchen.

Das Ext3-Dateisystem wurde vom ext2 her entwickelt. Das ext3-Dateisystem ist sehr stabil und zuverlässig. Es ist vollständig kompatibel mit ext2. Benutzer können den Übergang zu einem soliden Dateisystem mit Protokollfunktion vollziehen. Dies ist eigentlich die ursprüngliche Absicht des Designs des Log-Datei-Systems ext3.

Partitionierungsmethoden

Wir können einige Software von Drittanbietern (wie MiniTool Partition Wizard, Partition Magic, usw.) verwenden, um die Partition zu teilen. Sie können auch die vom Betriebssystem bereitgestellte Festplattenverwaltungsplattform verwenden, um den Prozess durchzuführen. Im Windows-Betriebssystem können wir auch das Programm diskpart verwenden, um die Parameter der Festplattenpartition durch Anweisungen anzupassen.

Arten der Partitionierung

Nachdem eine Festplatte partitioniert wurde, gibt es drei Arten von Partitionen: die primäre Partition, die erweiterte Partition und die Nicht-DOS-Partition.

Nicht-DOS-Partition

Die Nicht-DOS-Partition ist eine spezielle Form der Partitionierung auf der Festplatte. Sie trennt einen Bereich auf der Festplatte für ein anderes Betriebssystem ab. Nur das Betriebssystem der Nicht-DOS-Partition kann den Speicherbereich verwalten und nutzen.

Primäre Partition

Die primäre Partition befindet sich normalerweise in einem Bereich auf der Vorderseite der Festplatte. Das Master-Boot-Programm ist ein Teil davon. Sie dient hauptsächlich dazu, die Korrektheit der Festplattenpartition zu testen und die aktive Partition zu bestimmen, die dafür verantwortlich ist, DOS oder anderen Betriebssystemen, die in der aktiven Partition installiert sind, das Startrecht zu geben. Wenn dieser Bereich beschädigt wird, kann das Betriebssystem nicht mehr von der Festplatte booten. Aber nach dem Booten vom Diskettenlaufwerk oder optischen Laufwerk kann die Festplatte gelesen und beschrieben werden.

Erweiterte Partition

Das Konzept der erweiterten Partition ist etwas komplizierter. Es kann leicht zu Verwechslungen zwischen Festplattenpartition und logischer Festplatte führen. Das vierte Byte der Partitionstabelle ist der Wert des Partitionstyps.

Die bootfähige einfache DOS-Partition, die größer als 32 MB ist, hat den Wert 06. Die erweiterte DOS-Partition hat den Wert 05. Wenn Sie den grundlegenden DOS-Partitionstyp auf 05 ändern, können Sie das System nicht mehr starten und die Daten nicht mehr lesen und schreiben. Wenn wir den Wert 06 in einen anderen Typ wie 05 ändern, kann die Partition natürlich nicht gelesen und geschrieben werden. Viele Leute verwenden diese Art von Wert, um eine einzelne Partition zu verschlüsseln. Wenn man den ursprünglichen Wert wiederherstellt, kann die Partition wieder in den Normalzustand versetzt werden.

Überwachungsmodus

Die Methoden zur Verwaltung von Festplattenpartitionen können die Anforderungen des Systems nicht vollständig erfüllen. Daher haben die Betriebssysteme eine Vielzahl neuer Methoden zur Festplattenverwaltung entwickelt, wie z. B. die dynamische Festplattenverwaltung in Windows und die logische Datenträgerverwaltung in Linux.