Höhere Festplattengeometrie

Exchange ist, wie die meiste heutige Software, ein komplexes Gebilde, das über zahlreiche Abstraktionsebenen hinweg die eigentliche Rechnerhardware für ihre Zwecke nutzt. Auch eine Optimierung der unteren Ebenen kann manchmal sinnvoll sein. Das Programm Diskpart zur Festlegung der Festplattengeometrie ist hierfür ein gutes Beispiel.

Für viele Anwendungen, ganz besonders Datenbankapplikationen wie die Exchange Postfach-Server, ist der Festplattenzugriff ein wichtiger Leistungsfaktor. Durch zunehmende Konsolidierungsmaßnahmen muss ein Server immer mehr Datenmengen zwischen Festplatte und Hauptspeicher hin- und herbewegen. Nach dem Schritt zu 64-Bit-Systemen wird die Speicherausrüstung wohl noch einmal sprunghaft ansteigen und die Anzahl der Benutzer pro Server weiter wachsen. Da sich Faktoren wie Busdatenraten und Plattengeschwindigkeit voraussichtlich nicht im gleichen Maße steigern lassen werden, wird die Optimierung des Platten-Subsystems umso bedeutender.

Meist vertrauen Administratoren aber hier darauf, dass in diesen tiefen Ebenen des Betriebssystems alles automatisch optimiert wird, oder sie finden sich damit ab, dass die Konfigurationsmöglichkeiten an dieser Stelle zu gering sind. Optimierungspotenzial wird dann im Wesentlichen bei der Auswahl leistungsstarker Hardware gesucht. Das Hilfsprogramm Diskpar(t) ist ein gutes Beispiel, dass es nicht immer damit getan ist. Zudem ergeben sich dabei einige Einblicke, wie die Exchange-Datenbank die Festplatte verwendet und welche anderen Optimierungsstrategien den größten Erfolg versprechen.

Diskpar ist bei Windows 2000 Teil des Betriebssystem-Resource Kits, kann aber nicht mehr von Microsofts Website bezogen werden. Seit Windows 2003 SP1 sind die Funktionen des Programms in der Diskpart-Anwendung integriert, das Teil des Betriebssystems ist.

Grundlegendes

Um einige Begriffe zu klären, ist ein kurzer Überblick über die wichtigsten Grundlagen einer einfachen Festplatte eventuell hilfreich. Jede Festplatte, also in diesem Fall die gesamte Hardwarekomponente, besteht heute intern in der Regel aus mehreren elektromagnetisch beschreibbaren Scheiben oder Platten, die ihr den Namen gegeben haben.

Die Daten sind ringweise in Spuren (Tracks) auf den einzelnen Platten abgelegt. Innerhalb einer Spur sind die Daten in Sektoren unterteilt. Diese enthalten Datenblöcke mit fester Größe. Um einen Schreib- oder Lesevorgang auszuführen, hat jede einzelne Platte einen Schreib-/Lesekopf, der zu der betreffenden Spur bewegt wird und den Schreib- oder Lesevorgang ausführt. Die Platten rotieren mit fester Geschwindigkeit an dem Kopf vorbei. Da die mechanische Bewegung des Kopfes vergleichsweise viel Zeit in Anspruch nimmt, ist es am effizientesten, Daten in aneinander grenzenden Sektoren einer Spur zu lesen. Sind die Daten auf mehrere Spuren verteilt, muss der Lesekopf bewegt werden, was zusätzliche Zeit kostet. Zur weiteren Optimierung werden heute Daten auf der gleichen Spur, die ohnehin am Lesekopf vorbei geführt werden, gleich mitgelesen und in einem in der Festplatte integrierten chipbasierten Cachespeicher abgelegt, falls sie danach wieder benötigt werden sollten.

Fragmentierung

Aus dem Genannten ergibt sich, dass zusammenhängende Daten am besten auf einer einzelnen Spur einer Platte abgelegt werden. Nachdem eine Festplatte eine Zeit lang verwendet wurde, ergibt sich durch das beständige Löschen und Neuanlegen von Dateien schnell die Situation, dass eine Datei auf einer Platte nicht mehr auf einer Spur abgelegt werden kann. Sie muss in Fragmenten auf zwei oder mehr Spuren verteilt werden. Dies ist die so genannte Festplattenfragmentierung. Im Extremfall wird die
Datei in Sektorgröße zerteilt und in jeweils einzelnen Sektoren auf verschiedenen Spuren abgespeichert. Das Einlesen einer solchen Datei dauert dann wesentlich länger, als wenn sie zusammenhängend auf einer einzelnen Spur abgelegt wäre. Es wurden deshalb schnell Hilfsprogramme zur Defragmentierung von Festplatten entwickelt, die Daten auf der Platte neu ordnen, sodass sie wieder zusammenhängend abgelegt sind. Die modernen Windows-Versionen führen eine solche Defragmentierung teilweise automatisch im Hintergrund durch. Sie sind zusätzlich mit einem Defragmentierungsprogramm zur manuellen Ausführung ausgestattet.