Grundlagen der Datenspeicherung: MBR, Formatierung und Dateisysteme

Master Boot Record (MBR)

Der Master Boot Record (MBR) ist ein kleines Programm, das auf jedem Betriebssystem läuft. Es befindet sich im ersten Sektor der Festplatte und versucht, den Partition Boot Sector (Boot) zu übertragen.

Inhalt des MBR

• Partitionstabelle: Enthält Informationen über den Anfang und das Ende von bis zu vier Partitionen.
• Kleines Programm: Liest den Inhalt der Partitionstabelle, identifiziert die aktive Partition und lädt den Boot Sector.
• Freier Speicherplatz: Platz, um ein kleines Programm, beispielsweise einen Boot-Manager, zu platzieren.

Partitionstypen

• Primäre Partition: Die Partitionsinformationen sind direkt in der Partitionstabelle gespeichert.
• Erweiterte Partition: Wird erstellt, um die Obergrenze von vier Partitionen zu umgehen, die die Partitionstabelle speichern kann.
• Logische Partition: Partitionen, deren Start- und Endinformationen außerhalb der primären Partitionstabelle liegen (innerhalb der erweiterten Partition).

Formatierung

Low-Level-Formatierung

Die Low-Level-Formatierung ist die logische Organisation der Plattenoberfläche. Sie umfasst die Erstellung und Nummerierung von Spuren und Sektoren. Moderne Festplatten erkennen die Low-Level-Formatierung automatisch.

High-Level-Formatierung

Die High-Level-Formatierung erstellt die notwendigen Strukturen, um Dateien zu speichern und zu finden. Jedes Betriebssystem verwendet mindestens ein Dateisystem.

Speichereinheiten

Sektor

Der Sektor ist die kleinste Speichereinheit einer Festplatte. Seine Größe beträgt typischerweise 512 Bytes.

Cluster

Ein Cluster ist ein Vielfaches der Sektorgröße. Es ist die minimale Speichereinheit, die zur Sperrung und Übertragung von Daten auf die Festplatte verwendet wird.

Dateigröße und Speicherplatz auf der Festplatte

Die Dateigröße ist die Menge der Daten, die die Datei enthält. Wenn eine Datei auf der Festplatte gespeichert wird, belegt sie mindestens einen Cluster, abhängig von der Menge der darin enthaltenen Daten.

Dateisysteme

• Ext und Ext2: Dies sind weit verbreitete Linux-Dateisysteme.
• Ext3: Führt Transaktionsprotokolle (Journaling) für Dateioperationen.
• ISO 9660: Das Dateisystem für CDs, DVDs und Blu-ray.
• NCPFS: Ursprünglich von Novell, ermöglicht den Zugriff auf NetWare-Ressourcen.

Festplattenfehler

Arten von Fehlern

• Physischer Fehler: Ein beschädigter Sektor auf der Festplatte (Bad Sector).
• Logischer Fehler: Ein Ausfall oder Verlust von Informationen in der Datenstruktur, die zum Auffinden von Dateien dient.

Arten von logischen Fehlern

• Verlorene Cluster (Lost Clusters): Cluster enthalten Daten, aber die zugehörige Datei kann nicht erreicht werden, da die Verknüpfungsinformationen fehlen.
• Überlappende Cluster (Cross-Linked Clusters): Ein Cluster wird von zwei verschiedenen Dateien beansprucht.