Festplatte

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Eine Festplatte (Hard Disk Drive, HDD) ist ein magnetisches Speichermedium zur dauerhaften Speicherung von Daten.

Festplatten speichern Daten auf rotierenden Magnetscheiben und verwenden Schreib-/Leseköpfe zum Zugriff.

Hauptmerkmale

  • Nicht-flüchtig - Daten bleiben ohne Strom erhalten
  • Große Kapazität - Bis zu 20 TB und mehr
  • Mechanisch - Bewegliche Teile (im Gegensatz zu SSDs)
  • Günstig - Niedriger Preis pro GB

Funktionsweise einer HDD

Aufbau

┌──────────────────────────────────┐
│  Schreib-/Lesekopf               │
│         │                        │
│         ▼                        │
│    ═════════════                 │  ← Magnetscheibe (Platter)
│    ═════════════                 │     rotiert mit 5400-15000 RPM
│         │                        │
│    ┌────▼────┐                   │
│    │ Spindel │                   │
│    └─────────┘                   │
└──────────────────────────────────┘

Komponenten:

Datenorganisation

Spuren (Tracks):

Konzentrische Kreise auf der Scheibe

Sektoren:

Kleinste adressierbare Einheit (meist 512 Bytes oder 4 KB)

Zylinder:

Alle Spuren auf gleicher Position über alle Platten

        Spur 0
     ┌──────────┐
    Spur 1      │
   ┌──────────┐ │
  Spur 2      │ │
 ┌──────────┐ │ │
 │  Sektor  │ │ │
 │          │ │ │
 └──────────┘ │ │
  └──────────┘ │
   └──────────┘

Technische Spezifikationen

Drehgeschwindigkeit (RPM)

RPM = Rotations Per Minute (Umdrehungen pro Minute)

RPM Verwendung Geschwindigkeit
5400 RPM Notebooks, Externe HDDs Langsam, stromsparend
7200 RPM Desktop-PCs, Server Standard
10000 RPM Server Schnell
15000 RPM Enterprise-Server Sehr schnell
Faustregel

Höhere RPM = Schneller, aber auch lauter und mehr Stromverbrauch

Zugriffszeit

Zeit, bis der Lesekopf an die richtige Position gelangt.

Typisch:

Übertragungsrate

Wie schnell können Daten gelesen/geschrieben werden?

Typische Werte:

Schnittstellen

SATA (Serial ATA)

Standard-Schnittstelle für Festplatten und SSDs.

Version Geschwindigkeit Verwendung
SATA I 1,5 Gbit/s (~150 MB/s) Veraltet
SATA II 3 Gbit/s (~300 MB/s) Veraltet
SATA III 6 Gbit/s (~600 MB/s) Standard heute

Kabel:

IDE/PATA (veraltet)

Parallel ATA - alte Schnittstelle mit breiten Flachbandkabeln.

Erkennungsmerkmale:

NVMe (NVM Express)

Moderne Schnittstelle für SSDs über PCIe.

Vorteile:

HDD vs. SSD

Eigenschaft HDD SSD
Technologie Magnetisch, mechanisch Elektronisch (Flash-Speicher)
Geschwindigkeit 100-200 MB/s 500-7000 MB/s
Zugriffszeit 8-15 ms 0,1 ms
Geräusche Hörbar (Motor, Köpfe) Lautlos
Stromverbrauch Höher Niedriger
Stoßfestigkeit Empfindlich Robust (keine beweglichen Teile)
Lebensdauer Unbegrenzte Schreibzyklen Begrenzte Schreibzyklen
Preis/GB Günstig (~0,02€/GB) Teurer (~0,08€/GB)
Kapazität Bis 20 TB Bis 8 TB (Consumer)
Verwendung Massenspeicher, Archive Betriebssystem, Programme
Wann HDD verwenden?

  • ✅ Große Datenmengen (Filme, Fotos, Backups)
  • ✅ Archivierung
  • ✅ Budget-Speicher
  • ✅ NAS-Systeme

Wann SSD verwenden?

  • ✅ Betriebssystem (schneller Boot)
  • ✅ Programme und Spiele
  • ✅ Datenbanken
  • ✅ Laptops (robust gegen Stöße)
  • ✅ Wenn Geschwindigkeit wichtig ist

RAID-Systeme

RAID = Redundant Array of Independent Disks
Mehrere Festplatten werden kombiniert für mehr Geschwindigkeit oder Sicherheit.

RAID 0 - Striping

Datei wird aufgeteilt:
┌─────┐  ┌─────┐
│ A B │  │ C D │
│ E F │  │ G H │
└─────┘  └─────┘
Disk 1   Disk 2

Vorteile:

Nachteile:

RAID 1 - Mirroring

Daten gespiegelt:
┌─────┐  ┌─────┐
│ A B │  │ A B │
│ C D │  │ C D │
└─────┘  └─────┘
Disk 1   Disk 2 (Kopie)

Vorteile:

Nachteile:

RAID 5 - Striping mit Parität

Mindestens 3 Festplatten, Daten + Parität verteilt

Vorteile:

Nachteile:

RAID 10 (1+0) - Kombination

Kombination aus RAID 1 und RAID 0
Mindestens 4 Platten

Vorteile:

Nachteile:

Netzwerkspeicher

NAS - Network Attached Storage

Festplatten im Netzwerk, die wie ein Dateiserver funktionieren.

Verwendung:

Vorteile:

Typische NAS-Systeme:

SAN - Storage Area Network

Hochperformantes Speichernetzwerk, das wie eine lokale Festplatte funktioniert.

Unterschied zu NAS:

NAS SAN
Datei-basiert Block-basiert
Ethernet (1-10 GBit/s) Fibre Channel (16-128 GBit/s)
Wie Netzlaufwerk Wie lokale Festplatte
Einfach Komplex
Günstig Teuer
KMU Enterprise

Verwendung:

Festplatten-Gesundheit

S.M.A.R.T.

Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology
Überwacht Gesundheit der Festplatte.

Wichtige Werte:

Warnsignale

  • ❌ Klickende Geräusche (Click of Death)
  • ❌ Langsame Performance
  • ❌ Dateien verschwinden
  • ❌ Häufige Fehler beim Lesen/Schreiben
  • ❌ Hohe Temperatur (>50°C)

Tools:

Datenrettung

Bei Festplatten-Defekt

SOFORT:

  1. Festplatte ausschalten
  2. NICHT weiter verwenden
  3. Professionelle Datenrettung kontaktieren
  4. Keine eigenen Rettungsversuche bei mechanischen Defekten

Kosten:

Prevention:

Best Practices

Festplatten richtig nutzen

  • ✅ Regelmäßige Backups
  • ✅ S.M.A.R.T.-Werte überwachen
  • ✅ Festplatten nicht zu voll machen (>80%)
  • ✅ Für Kühlung sorgen
  • ✅ Vor Transport herunterfahren (HDD)
  • ✅ Bei wichtigen Daten: RAID 1 oder RAID 10

Häufige Fehler

  • ❌ Keine Backups
  • ❌ Festplatte zu heiß laufen lassen
  • ❌ Laptop/PC im Betrieb bewegen (HDD)
  • ❌ Festplatte über Jahre hinweg nutzen ohne Austausch
  • ❌ Nur eine Kopie wichtiger Daten

Zukunft: HDD vs. SSD

Trend:

Neue Technologien:

Siehe auch: