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14.07.2011 pi/Oliver Weiss

Fragmentierung verringert Zuverlässigkeit

Vom Systemstart bis zum Herunterfahren kann eine fragmentierte Festplatte bei fast jeder Windows-Aktivität auf Systemebene Probleme verursachen. Dateifragmentierung führt darüber hinaus zu einer erhöhten physischen Belastung der Festplatte.

In Rechenzentren gibt es kaum einen wichtigeren Faktor als Systemzuverlässigkeit. RAID-Systeme sind in diesem Zusammenhang eine fehlersichere Lösung für das Problem von Festplattenausfällen. Fällt eine Festplatte aus, sind Daten nach wie vor auf einer oder mehreren anderen gespeichert. Ungeachtet aller modernen Backup- und Ausfalllösungen liegt es jedoch in der Beschaffenheit von Windows-Dateisystemen, zu fragmentieren. Wird diesem Vorgang nicht entgegengewirkt, entstehen Probleme.

Im Informatikbereich ist es keine Neuigkeit, dass Fragmentierung die Performance beeinträchtigt. Eventuell weniger gut bekannt ist jedoch die Auswirkung auf die Systemzuverlässigkeit. Vom Systemstart bis zum Herunterfahren kann eine fragmentierte Festplatte bei fast jeder Windows-Aktivität auf Systemebene Probleme verursachen. Ein Hauptgrund ist, dass Windows fortwährend auf die festplattenbasierende Auslagerungsdatei zugreift. Somit ist ein zuverlässiges Funktionieren der Festplatte unerlässlich für zuverlässigen Systembetrieb. Fragmentierungsprobleme mit der Auslagerungsdatei können dazu führen, dass nicht mehr genügend virtueller Speicher verfügbar ist, und können auch Datenverlust zur Folge haben.

Inzwischen hat sich die Nutzung von Storage Area Networks (SAN) zur Deckung des Speicherbedarfs durchgesetzt. Bei SAN wird typischerweise ein geclustertes Dateisystem genutzt, um Disk-Arrays als einen virtuellen Speicherraum zusammenzubringen. Dies geschieht nicht über das Windows-Dateisystem NTFS, sondern über proprietäre Software, die von einem SAN-Hardware- oder Softwareanbieter geliefert wird.

Dieses Dateisystem läuft grundsätzlich parallel zu NTFS. Jedes Dateisystem fungiert praktisch wie eine »virtuelle Festplatte«. Was der Anbieter eines SAN-Dateisystems mit diesem tut, hat keinen Einfluss auf NTFS. Aussagen wie »Defragmentierung erübrigt sich« könnten eventuell missverständlich auf NTFS bezogen werden. Es ist durchaus möglich, dass das SAN-Dateisystem nicht defragmentiert werden muss. NTFS fragmentiert beim Speichern jedoch nach wie vor. Das führt dazu, dass das Windows-Betriebssystem an das SAN geschickte I/O-Anfragen für Dateien spaltet, was dann die Performance beeinträchtigt. SAN speichern immer nur auf Blockebene und können nicht erkennen, welche I/Os sich auf welche Dateien beziehen. Das ist der Grund, weshalb sie die Fragmente einer Datei nicht intelligent über mehrere Festplatten verteilen können.

Anbieter von SAN-Dateisystemen können eventuell Optimierungsstrategien anbieten. Hierbei werden Daten über Festplatten hinweg verteilt, während das System mit der Zeit dazulernt, denn typischerweise sind Datenanfragen nicht ausgeglichen verteilt. Im Allgemeinen trifft dies auch beim Disk-Striping (RAID) zu. SAN-Designer und -Entwickler sind sich daher einig, dass eine fortgeschrittenere Art von Defragmentierung wichtig ist.

Dateifragmentierung bedeutet zudem eine erhebliche physische Belastung der Festplatte. Um auf fragmentierte Dateien zuzugreifen, muss der Festplattenkopf mehr und häufiger bewegt werden. Umso mehr der Festplattenkopf sich bewegt, desto geringer wird die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen, was die Lebensdauer der Festplatte verkürzt. Die frühere Praktik, regelmäßig zu defragmentieren, gehört der Vergangenheit an. Denn für Festplattengrößen und Speichervolumen heutiger Systeme wären diese Methoden nicht mehr effizient. Die Nutzung eines systemeigenen Defragmentierungstools ist einfach nicht umfassend genug, um den benötigten Effekt zu erreichen und wieder die Performance zu ermöglichen, die das System ursprünglich einmal erbracht hat. Zuverlässigkeit ist rund um die Uhr erforderlich, ungeachtet der angewandten Backup-Systeme und Speichertechnologien (RAID, SAN). Eine möglichst lange Systembetriebszeit ist unerlässlich, und dafür ist Zuverlässigkeit wesentlich.

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