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Paragon Alignment Tool - Paper_Paragon Alignment Tool_GER.pdf · veraltete Einheit der...

Date post:05-Aug-2019
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  • Inhalt

    Einfhrung ............................................................................................................................................2

    Was ist Partitionsausrichtung?................................................................................................................2

    Warum sind falsch ausgerichtete Partitionen auf Festplatten problematisch?............................................4

    Wie lst das Paragon Alignment Tool dieses Problem?..............................................................................7

    Warum sind falsch ausgerichtete Partitionen auf Solid-State-Disks (SSD) problematisch?............................9

    Warum sind falsch ausgerichtete Partitionen problematisch fr SAN und RAID?.........................................9

    Warum sind falsch ausgerichtete Partitionen fr virtuelle Maschinen problematisch?...............................11

    Fazit.....................................................................................................................................................12

    Paragon Alignment Tool Steigern Sie die Leistung Ihrer Systeme drastisch mit optimal ausgerichteten Partitionen.

    Wertvolles Know-How fr jeden, der Speichersysteme, Rechenzentren oder virtuelle Server betreut.

  • Paragon Alignment Tool

    2 2011 Paragon Technologie GmbH, www.paragon-software.com

    Was ist Partitionsausrichtung?Um zu zeigen, was es mit der Ausrichtung der Partitionen auf sich hat, betrachten wir zunchst, wie die Daten auf dem Lauf-werk gespeichert werden.

    Hier sehen Sie die vereinfachte Darstellung eines Partitions-Schemas, in der eine einzige Partition die gesamte Festplatte und damit smtliche Sektoren belegt. Ein Sektor ist die kleinste Speichereinheit, die das Betriebssystem auf einem Gert adres-siert.

    Die Partition ist am ersten Sektor ausgerichtet, ihr Startpunkt stimmt also mit dem Beginn des ersten Sektors berein. Diese erste Darstellung zeigt noch nicht alle Ebenen das Dateisystem fasst seine Daten in Blcken zusammen, den so genannten Clus-tern. Hier sehen Sie, wie die Cluster mit den Sektoren verbunden sind:

    Ein Dateisystem-Cluster ist in diesem Beispiel zwei Sektoren zugeordnet. Wenn das Betriebssystem etwa eine wenige Byte groe Textdatei einliest, ruft es dabei einen Cluster ab und das Speichergert liefert den Inhalt zweier Sektoren der physischen Ebene.

    In der Praxis ist ein Cluster jedoch mit deutlich mehr Sektoren verknpft. In der Abbildung stimmt der Beginn der Partition mit dem ersten Sektor berein. Alle Cluster sind an physischen Sektoren ausgerichtet der ungebremste Datentransfer ist also gewhrleistet.

    Doch nun schauen wir uns an, wie eine falsche Ausrichtung der Partitionen zustande kommen kann:

    Warum sind falsch ausgerichtete Partitionen auf Festplatten pro-blematisch?Aktuelle Festplatten verwenden seit einigen Jahren fr ihre inter-ne Verwaltung Sektoren, die grer als 512 Byte sind und viele Betriebssysteme und Programme wissen davon nichts.

    Jngere Festplatten von Western Digital, Seagate und anderen Herstellern arbeiten intern mit vier KByte groen Blcken.

    Nach auen hin erscheinen die neuen Gerte aber weiterhin als traditionelle Festplatten. An der Schnittstelle zum PC liefern sie Sektoren aus, die 512 Byte gro sind. So bleiben die neuen Festplatten kompatibel zu alter Software. Es kommt jedoch eine weitere Abstraktionsebene hinzu.

    Einfhrung

    Die Zugriffsgeschwindigkeit Ihrer Speichersysteme hngt von vielen Faktoren ab. Einer von diesen

    ist ein sinnvoll konfiguriertes Partitionsschema. Dieser Artikel beschreibt, wie eine falsche Ausrich-

    tung der Partitionen auf modernen Festplatten Dateioperationen negativ beeinflussen kann. Erst

    seitdem moderne Festplatten und Solid-State-Disks intern mit vier KByte groen Sektoren arbeiten,

    ist das Problem falsch ausgerichteter Partitionen fr IT-Profis und auch Heimanwender relevant.

    Auch virtuelle System-Umgebungen sowie RAID-Systeme knnen wesentlich von korrekt ausgerich-

    teten Partitionen profitieren. In allen Problemfllen passt die physische Datenstruktur, die Speicher-

    gerte intern verwenden, nicht mit der logischen Einteilung zusammen, die etwa das Dateisystem

    vorgibt. Das kann zu wesentlichen Leistungseinbuen fhren und auch die Lebensdauer der Fest-

    platten verringern.

  • Paragon Alignment Tool

    3 2011 Paragon Technologie GmbH, www.paragon-software.com

    Hier sehen Sie drei Abstraktionsebenen: Auf der untersten, phy-sischen Ebene arbeitet die Festplatte mit vier KByte groen Sek-toren. Auf der zweiten Ebene verwendet die externe Schnittstel-le des Gerts Sektoren, die 512 Byte gro sind.

    Und in der oberen Schicht arbeitet das Dateisystem mit Clus-tern, die ebenfalls vier KByte gro sind das entspricht acht emulierten Sektoren und einem physischen Sektor, den die Platte intern speichert.

    In der Abbildung sind alle drei Ebenen suberlich am Beginn der Festplatte ausgerichtet. Wenn Sie also einen Cluster auf der Ebene des Dateisystems lesen oder schreiben, wird er in acht 512-Byte-Sektoren und einem 4-KByte-Sektor aktualisiert. So soll es sein: Die Zahl der Lese- und Schreibvorgnge ist minimal und die optimale Performance ist gewhrleistet.

    Problematisch wird es, wenn die Cluster eines Dateisystems im Bezug zu den darunterliegenden Schichten verschoben sind.

    Hier ist die Partition vom Anfang der Festplatte um einen 512-Byte-Sektor verschoben. Damit sind nun alle Dateisystem-Cluster mit zwei physischen 4-KByte-Sektoren verbunden auf der unteren Ebene werden doppelt so viele Lese- und Schreibzugriffe ntig. Darunter leidet der Durchsatz des gesamten Systems.

    Wie kommt es zu so einer Verschiebung? Alle lteren Windows-Betriebssysteme, die Microsoft vor Windows Vista verffentlicht hat, verwenden Dateisystem-Cluster, die ein Vielfaches von 512 Bytes gro sind. Den Beginn einer Partition richten sie an 512-Byte-Sektoren aus, nicht an 4 KByte groen, wie es fr eine moderne Festplatte ideal wre.

    Die lteren Betriebssysteme legen zudem den Start der ersten Partition auf den Sektor 63. Diese Zahl bezieht sich auf die lngst veraltete Einheit der Festplatten-Zylinder: Alte DOS- und Win-dows-Versionen verlangen, dass die erste Partition genau an ei-ner Zylindergrenze beginnt. Kein aktuelles Betriebssystem verwendet noch das antike Adres-sierungs-Schema CHS (Zylinder/Kopf/Sektor). Seit vielen Jahren ist die Logische Block-Adressierung (LBA) aktuell, bei der die Sektoren ber kontinuierlich nummerierte Adressen angespro-chen werden. Windows XP und seine Vorlufer halten sich nur aus Kompatibilittsgrnden an die Zylindergrenzen-Regel.

    Das war auch kein Problem, bevor Festplatten mit 4-KByte-Sekto-ren fr den Massenmarkt produziert wurden. Am Sektor 63 aus-gerichtete Partitionen sind aber in Bezug auf 4-KByte-Sektoren verschoben, wie sich leicht nachrechnen lsst:

    63 Sektoren * 512 Bytes 1 Sektor * 4096 Bytes

    63 Sektoren 512 Bytes lassen sich ganzzahlig nicht durch 4 KByte teilen die Partition und alle folgenden sind falsch aus-gerichtet.

    Wie lst das Paragon Alignment Tool dieses Problem? Wie Sie vielleicht schon vermuten, verschiebt das Paragon Align-ment Tool (PAT) lediglich falsch ausgerichtete Partitionen an den richtigen 512-Byte-Sektor, um sie korrekt auszurichten.

    Um zum Beispiel eine an Sektor 63 beginnende Partition zu kor-rigieren gengt es, sie um einen Sektor nach vorne zu schieben.

    64 Sektoren x 512 Byte1 Sektor x 4096 Byte

    = 8

    = 7,875

  • Paragon Alignment Tool

    4 2011 Paragon Technologie GmbH, www.paragon-software.com

    Jetzt entspricht der Startpunkt der Partition der 4-KByte-Grenze; die Ausrichtung der Partition und aller folgenden stimmt.

    Das PAT geht auf Nummer sicher und verschiebt den Beginn der Partition etwas weiter auf den Sektor 2048. Das entspricht einem Megabyte und ist fr die interne 4-KByte-Adressierung ideal.

    2048 Sektoren x 512 Byte1 Sektor x 4096 Byte

    Es gibt hier noch ein weiteres Problem: Manche Festplatten mit 4-KByte-Adressierung erkennen falsch ausgerichtete Parti-tionen bereits selbstndig. Ihre interne Verwaltung verschiebt dann die emulierten Sektoren um eine Adresse. Sektor 63 wird zu Sektor 64, sodass alle Partitionen korrekt ausgerichtet sind.

    Die Software bemerkt nicht einmal, dass die Partition ver-schoben ist, intern sind alle Partitionen korrekt ausgerichtet. Das Paragon Alignment Tool erkennt, wenn sich eine Plat-te so verhlt, und nimmt in diesen Fllen keine nderungen vor. Andernfalls htte die Anwendung sogar eine negative Auswirkung.

    Unsere Geschwindigkeits-Tests zeigen, dass sich mit der richti-gen Ausrichtung der Partitionen der Durchsatz verdoppeln lsst.

    Warum sind falsch ausgerichtete Partitionen auf Solid-State-Disks (SSD) problematisch?Auf Solid-State-Disks (SSD) ist das Problem der falsch ausge-richteten Partitionen sogar noch schwerwiegender. Viele SSDs verwenden intern Speicherseiten von vier KByte Gre hier entstehen dieselben Probleme, die wir fr vier KByte groe Sek-toren auf herkmmlichen Festplatten beschrieben haben.

    Bei SSDs gibt es neben den Geschwindigkeits-Einbuen (die sich hier weniger stark bemerkbar machen, als bei Festplatten) einen weiteren Aspekt: Die Lebensdauer der Speicherzellen sinkt mit der Zahl der Schreibzugriffe. Sind die Partitionen auf der SSD falsch ausgerichtet, verringert sich nicht nur die Systemge-schwindigkeit Sie bringen auch ihre Solid-State-Disk in Gefahr.

    Das Paragon Alignment Tool beseitigt die redundanten Lese- und Schreibzugriffe, bewirkt einen Geschwindigkeitsschub und ver-lngert die Lebensdauer ihrer SSD.

    Warum sind falsch ausgerichtete Partitionen problematisch fr SAN und RAID?RAID-Systeme verbinden mehrere Festplatten oder ander

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