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 diese aufgeteilten Bereiche werden als Festplattenpartitionen bezeichnet.

Bei der traditionellen Datenträgerverwaltung wird eine Festplattenpartition in zwei Kategorien unterteilt: primäre Partition und erweiterte Partition. Das Betriebssystem kann auf der primären Partition installiert werden. Und es ist die Partition, von der der Computer starten kann. Darüber hinaus kann die Partition direkt formatiert werden. Anschließend können Sie das System installieren und Dateien speichern.

Festplattenpartitionierung

Das Tool zur Festplattenpartitionierung 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 zu Problemen führen. Verschiedene Dateisysteme haben unterschiedliche Regeln für die Speicherplatzverwaltung, Zugriffsberechtigungen und die Verzeichnissuche.

Festplattenpartitionen können als eine einfache Technologie betrachtet werden, die der Vorläufer 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 höchstens drei primäre Partitionen und eine erweiterte Partition auf einer physischen Festplatte. Die erweiterte Partition kann nicht direkt verwendet werden. Sie muss in mehrere logische Partitionen unterteilt werden. Von einer erweiterten Partition können zahlreiche logische Partitionen abgeteilt werden.

Ziele

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

Einfache Verwaltung – normalerweise wird das Betriebssystem in einem separaten Bereich abgelegt. Durch diese Einstellung wird der andere Bereich nicht von der Fragmentierung der Systemdatenträger betroffen.

Überwinden Sie technische Beschränkungen. Beispielsweise kann die alte Version des FAT-Dateisystems von Microsoft nicht auf die Festplatte mit großem Speicher zugreifen; das alte BIOS des PCs erlaubt es nicht, das Betriebssystem von Zylinder 1024 zu starten. Die oben aufgeführte Regel schützt jedoch genau diesen Teil davor, zerstört zu werden.

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.

Wir sollten verhindern, dass zu viele Protokolle oder andere Dokumente den Computer füllen. Diese Situation kann zum Ausfall des gesamten Computers führen. Wenn Sie sie in separaten Partitionen unterbringen, kann der Speicherplatz nur auf einer bestimmten Partition erschöpft sein.

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

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, gibt es in der letzten Clustergruppe freien Speicherplatz, der nicht von anderen Dateien genutzt werden kann. Und je größer die Partition ist, desto größer ist 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 zum Beispiel nur selten Daten schreibt, kann sie als schreibgeschützt geladen werden. Wenn Sie viele kleine Dateien abrufen möchten, müssen Sie eine Dateisystempartition mit vielen Knoten verwenden.

Wenn Sie UNIX einsetzen, müssen Sie möglicherweise verhindern, dass Anwender von Hardlinks angegriffen werden. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen /home und /tmp von den Systemdateien unter /var/ und /etc getrennt werden.

Partitionsformat

Übliche Formate für Festplattenpartitionen sind: FAT (FAT16), FAT32, NTFS, ext2, ext3, usw.

FAT16

Hier handelt es sich um MS-DOS und das gebräuchlichste Festplattenpartitionsformat der ersten Win 95 Version, das eine 16-Bit Dateizuordnungstabelle verwendet und bis zu 2 GB Festplatten unterstützt. 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). Aber das FAT16-Partitionsformat hat 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, so dass dies 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 einer Festplatte und desto größer ist die Verschwendung.

Um also dieses Problem zu lösen, hat Microsoft in Win 97 ein neues Festplattenpartitionsformat eingeführt – FAT32.

FAT32

Durch die Verwendung der 32-Bit-Dateizuordnungstabelle wird die Kapazität der Festplattenverwaltung erheblich verbessert. 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 ist als 8 GB, ist die Größe jedes Clusters auf dem FAT32-Laufwerk auf 4 KB festgelegt.

Im Vergleich zu FAT16 kann dies die Verschwendung von Speicherplatz erheblich reduzieren und die Festplattennutzung verbessern. Win97, Win98 und Win2000 sind Betriebssysteme, die dieses Partitionsformat unterstützen. Das Partitionsformat hat jedoch 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.

Nachdem Sie das Partitionsschema verwendet haben, können Sie das DOS-Betriebssystem nicht mehr verwenden.

NTFS

Es zeichnet sich durch hohe Sicherheit und Stabilität aus. Außerdem wird Dateifragmentierung stark verringert. Es kann auch die Operationen der Anwender aufzeichnen. Auf der Grundlage strikter Beschränkungen der Benutzerrechte kann es einem Anwender helfen, Operationen in Übereinstimmung mit den vom System erteilten Berechtigungen 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 FAT in NTFS und NTFS in FAT sicher konvertieren.

ext2, ext3

Ext2 und ext3 sind die Festplattenformate, die im Linux-Betriebssystem verwendet werden. 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 verwaltet 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, d.h. die Indexnummer des Knotens im Array (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 nach und nach 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 und Industriezweigen.

Das Dateisystem ext3 wurde aus ext2 entwickelt. Und das ext3-Dateisystem hat sich als sehr stabil und zuverlässig erwiesen. Es ist vollständig kompatibel mit ext2. Anwender können den Übergang zu einem soliden Dateisystem mit Log-Funktion vollziehen. Dies ist eigentlich die ursprüngliche Absicht bei der Entwicklung des Log-Dateisystems ext3.

Partitions-Methoden

Wir können einige Software von Drittanbietern (wie MiniTool Partition Wizard, Partition Magic usw.) verwenden, um die Partition aufzuteilen. Und wir können auch die vom Betriebssystem bereitgestellte Festplattenverwaltungsplattform für diesen Vorgang verwenden. 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 vor allem 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 erteilen. Wenn dieser Bereich beschädigt wird, kann das Betriebssystem nicht von der Festplatte booten. Nach dem Booten von einem Diskettenlaufwerk oder einem optischen Laufwerk kann die Festplatte jedoch gelesen und beschrieben werden.

Erweiterte Partition

Das Konzept der erweiterten Partition ist etwas komplizierter. Und 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 starten und die Daten nicht 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. Und wenn Sie den ursprünglichen Wert wiederherstellen, kann die Partition wieder normal funktionieren.

Supervisor-Modus

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 Festplatte in Windows und die logische Datenträgerverwaltung in Linux.