Festplattenwartung unter Linux: Ein umfassender und praktischer Leitfaden

Wenn es um die Führung von Aufzeichnungen geht in Linux, der Schlüssel liegt in der Kombination gute Diagnose, zuverlässige Werkzeuge und sichere Verfahren. Im Laufe der Jahre haben sich Laufwerks- und Bustypen geändert, ebenso wie die Best Practices in modernen Dateisystemen.

Dieser Artikel fasst die wichtigsten Punkte für die Pflege von HDD und SSD unter Linux zusammen: Fehlererkennung, Blocküberprüfung, Markieren fehlerhafter Sektoren, TRIM auf SSD, grafische Werkzeuge und in Terminalund Tricks um Probleme vorherzusehen, bevor es zu spät ist.

Grundlagen: HDD, SSD und ihre Schnittstellen

Mechanische Festplatten (HDDs) speichern Daten mit magnetischer Aufzeichnung auf rotierenden Platten; die Rotationsgeschwindigkeit beeinflusst die Übertragung: Die Norm ist heute 5400 oder 7200 U/min, obwohl es Laufwerke mit 10.000 U/min gibt. Dennoch wird selbst eine schnelle Festplatte einen modernen SATA-Anschluss nicht überlasten.

Bei der physikalischen Größe dominieren noch immer 2.5" und 3.5". Bei den Schnittstellen ist SATA der Consumer-Standard, bei Servern wird SAS bevorzugt; SAS ist der Nachfolger von SCSI und unterstützt mehr Geräte mit anhaltenden Raten, sodass ein SAS-Controller SATA-Festplatten verwenden kann (aber nicht umgekehrt).

SATA 3 bietet bis zu 600 MB/s und ist zwischen den Generationen abwärtskompatibel: Eine SATA 3-Festplatte in einem SATA 2-Anschluss arbeitet mit der gleichen Geschwindigkeit. PortgeschwindigkeitFür HDDs war diese Geschwindigkeit mehr als ausreichend, für SSDs reichte sie jedoch schnell nicht mehr aus.

Die Einführung von SSDs hat die Spielregeln geändert: Sie verwenden Flash-Speicher (NAND) ohne bewegliche Teile. Es gibt SLC-, MLC-, TLC- und QLC-Zellen: Die Erhöhung der Bits pro Zelle verringert die Haltbarkeit, aber erhöht die Kapazität und senkt die KostenBei ausreichender Parallelität sind große SSDs mittlerweile zu erschwinglichen Preisen erhältlich.

Um die SATA-Grenzen zu umgehen, wurden M.2 und NVMe entwickelt, die die PCIe-Lanes nutzen. Bei PCIe 3 x4 liegen die Geschwindigkeiten leicht über 1500 MB/s, bei PCIe 4.0 etwa 4950 MB/s Lesen und 4250 MB/s Schreiben, deutlich über der 600 MB/s-Grenze von SATA 3.

Identifizieren Sie Datenträger und bereiten Sie eine sichere Überprüfung vor

Unter Linux werden Festplatten als /dev/sda, /dev/sdb… und ihre Partitionen als /dev/sda1, /dev/sda2, usw. Um sie im Detail aufzulisten, verwenden wir: sudo fdisk -lDies ist wichtig, um die Auswahl des falschen Geräts zu vermeiden.

Bevor Sie die Partition prüfen oder reparieren, heben Sie die Bereitstellung auf oder arbeiten Sie von einer Live-Sitzung aus. USBDas Ausführen intensiver Tests auf einem gemounteten System kann dazu führen, Inkonsistenzen oder Verluste wenn gleichzeitige Schreibvorgänge stattfinden.

Sichern Sie, wenn die Festplatte Symptome zeigt (Geräusche, ungewöhnliche Langsamkeit, Fehler). Wenn eine Festplatte beginnt, Sektoren neu zuzuweisen, folgen Sie mit SMART und vorbeugende Sicherung Es ist die beste Versicherungspolice.

Finden Sie fehlerhafte Sektoren mit Badblocks

badblocks Scannt die Oberfläche nach beschädigten Blöcken. Sie können einen zerstörungsfreien Test durchführen, um Datenrisiken zu minimieren: sudo badblocks -svn /dev/sdX (ersetzen Sie sdX durch die richtige Festplatte).

Nützliche Badblocks-Optionen: -n ermöglicht das Lesen/Schreiben zerstörungsfrei; -s zeigt den Fortschritt; -v ist der ausführliche Modus; -f erzwingt Tests, die zerstörerisch sein könnten, wenn sie auf der Systemfestplatte verwendet werden; -e ermöglicht den Abbruch nach N Fehlern; -w führt einen erweiterten Musterschreibtest aus (schließt sich mit -n gegenseitig aus).

Ein Beispiel mit dem Speichern der Ergebnisse in einer Datei zur späteren Verwendung: sudo badblocks -v /dev/sdb > badblocks.txtDieser Scan kann bei großen Festplatten mehrere Stunden dauern, planen Sie also entsprechend. die zeit.

Wenn Sie es vorziehen, gleichzeitig anzuzeigen und aufzuzeichnen: sudo badblocks -v /dev/sdb | tee badblocks.txtAnschließend wird diese Liste beschädigter Sektoren verwendet, um sie im Dateisystem als unbrauchbar zu markieren.

Markieren und reparieren mit fsck und e2fsck

fsck ist das allgemeine Dienstprogramm zur Dateisystemprüfung. Für ext2/3/4, e2fsck bietet spezielle Optionen. Stellen Sie sicher, dass die Partition ausgehängt ist, bevor Sie diese Tools ausführen.

Typische fsck-Optionen: -c Suche nach fehlerhaften Blöcken; -f Kraftprüfung; -v mehr Informationen anzeigen; -r interaktiver Modus; -y auf alles mit „Ja“ antworten; -a Selbstreparatur (aufgrund der Aggressivität nicht empfohlen). Eine bekannte Verwendung für „Check“ und „Mark“ wäre: sudo fsck -cyv /dev/sda.

Wenn Sie die Liste der fehlerhaften Blöcke in einer Datei gespeichert haben, können Sie dem Prüfer mitteilen, -lzum Beispiel: sudo fsck -l badblocks.txt /dev/sdb1Das System fügt diese Sektoren dann zur Ausschlussliste hinzu.

Für ext* ist eine häufig verwendete Kombination: sudo e2fsck -cfpv /dev/sdXN Dabei fügt -c die fehlerhaften Blöcke zur Liste hinzu, -f erzwingt dies, -p versucht eine sichere Reparatur und -v zeigt Details an. Oder, falls Sie die Fehlerbehebung automatisieren möchten: sudo e2fsck -p -v /dev/sdXN; und wenn Sie auf alles mit "Ja" antworten müssen, fügen Sie hinzu -y. Mit -z Sie können Änderungen in einer Wiederherstellungsdatei sichern, bevor Sie die Metadaten ändern.

Merken e2fsck und badblocks können sich ergänzen: Zuerst werden Dateisystemstrukturen erkannt, dann markiert und gegebenenfalls repariert, sodass fehlerhafte Blöcke nicht wiederverwendet werden.

Fragmentierung unter Linux und e4defrag

Mit ext4, Btrfs oder XFS ist die Fragmentierung deutlich geringer als bei FAT32/NTFS, aber nicht unmöglich. Die Fragmentierung in ext4 lässt sich mit fsck.ext4 -vpf /dev/sdXN von einem Live-System oder beim Arbeiten mit e4defrag (e2fsprogs-Paket).

So zeigen Sie den Status ohne Defragmentierung an: sudo e4defrag -c /dev/sda1 (und in Ihrem /home zum Beispiel sudo e4defrag -c /dev/sda3). Das Dienstprogramm zeigt einen "Fragmentierungs-Score" an; alles unter 31 bedeutet normalerweise, dass kein Handlungsbedarf.

Wenn Sie Maßnahmen ergreifen müssen, führen Sie es ohne -c aus: sudo e4defrag /dev/sda3. Seien Sie vorsichtig und erstellen Sie vor der Defragmentierung täglich Backups für den Fall von Stromausfällen oder anderen unvorhergesehenen Ereignissen.

Für FAT32/NTFS-Volumes gibt es unter Linux kein Standardtool, das mit der gleichen Detailgenauigkeit misst oder defragmentiert. In diesem Fall Verbinden Sie das Laufwerk mit Windows und verwenden Sie seine Dienstprogramme. Wenn Sie nur Linux verwenden, können Sie formatear in ext4 Ihre externen Sicherungslaufwerke (bewerten Sie die erforderliche Kompatibilität).

SSD: TRIM, fstrim und empfohlene Einstellungen

Bei SSDs hängt die Funktionsfähigkeit weitgehend von der Verwaltung von Blocklöschungen ab. Überprüfen Sie, ob das Gerät TRIM mit Folgendem ankündigt: sudo hdparm -I /dev/sda | grep "TRIM supported"Wenn es erscheint, kann das System die freigegebenen Plätze an den Controller übermitteln.

Führen Sie TRIM manuell aus mit fstrim: Zum Beispiel, sudo fstrim -v / auf dem Stammverzeichnis. Sie können es mit systemd oder cron wöchentlich planen. Übermäßiger Gebrauch ist nicht vorteilhaft und kann zu Schreibvorgängen führen, also wirf es nicht die ganze Zeit.

Bei Btrfs reduziert der Copy-on-Write-Mechanismus bereits unnötige Schreibvorgänge, und manche Benutzer vermeiden die häufige Planung von fstrim. XFS unterstützt das Verwerfen von Blöcken, und Ext4 mit Journaling bietet eine gute Ausfallsicherheit; das Deaktivieren des Journalings kann Schreibvorgänge einsparen. Es ist nicht ratsam aufgrund der Gefahr von Stromausfällen.

Zum Thema Swap-Speicher: Auf modernen Rechnern können Sie Swap mit SSDs problemlos nutzen. Swappiness Ein niedriger Wert (z. B. 10) reduziert die Swap-Nutzung, wenn Sie viel RAM haben. Der Ruhezustand schreibt RAM auf die Festplatte. Wenn Sie Schreibvorgänge auf SSDs minimieren möchten, schalte es aus.

Überwachen Sie Ihre Gesundheit mit SMART

Mit der SMART-Technologie können Sie Sektorverschiebungen, Fehler und Temperaturen überwachen. Installieren Sie smartmontools und sehen Sie sich Folgendes an: sudo smartctl -a /dev/sda um einen vollständigen Gerätebericht anzuzeigen.

Smartmontools nach Distribution installieren: unter Debian/Ubuntu/Mint sudo apt install smartmontools; in Fedora sudo dnf install smartmontools; auf openSUSE sudo zypper install smartmontools; auf Arch/Manjaro sudo pacman -S smartmontools; auf Systemen mit yum: sudo yum install smartmontools; und in Slackware können Sie auf slackpkg install smartmontools.

Wenn Sie eine grafische Oberfläche bevorzugen, präsentiert GSmartControl SMART-Attribute und Tests in einer freundliches Fenster, nützlich für schnelle Überprüfungen.

Wichtige Tools zum Formatieren, Partitionieren und Wiederherstellen

Um Partitionen grafisch zu verwalten, ist GParted ein Klassiker: Es erstellt, löscht, ändert die Größe und formatiert in FAT32, NTFS, ext4 usw. Eine weitere einfache Alternative ist Datenträger (gnome-disk-utility), in vielen GNOME-Desktops enthalten.

Im Terminal haben Sie fdisk y cfdisk zu teilen, und die Familie mkfs zum Formatieren: zum Beispiel mkfs.vfat, mkfs.ntfs, mkfs.ext4. Für einen USB-Stick im FAT32-Format: sudo mkfs.vfat -F 32 -n Mi_Memoria /dev/sdX1.

Für die Wiederherstellung beschädigter oder gelöschter Partitionen ist TestDisk ein Lebensretter. Das zugehörige Programm PhotoRec stellt Dateien anhand der Signatur wieder her, selbst wenn das Dateisystem verloren gegangen ist. gpart Sie können versuchen, Partitionsstrukturen abzuleiten.

Auf ext3/ext4, extundelete Damit können Sie Dateien wiederherstellen, sofern der Speicherplatz nicht überschrieben wurde. Arbeiten Sie immer mit dem nicht gemounteten Gerät und, wenn möglich, mit einem geklonten Image. die Situation nicht zu verschlimmern.

Klonen und Kopieren: dd und Clonezilla

dd Es ist sowohl leistungsstark als auch gefährlich: Eine falsche Syntax kann dazu führen, dass die falsche Festplatte gelöscht wird. So klonen Sie von Festplatte zu Festplatte: sudo dd if=/dev/sda of=/dev/sdb bs=64K status=progress. Passen Sie die bs und fügt hinzu conv=sync,noerror wenn die Quelle Lesefehler aufweist.

Clonezilla ist für die meisten Benutzer sicherer: Klont Festplatten oder Partitionen mit Komprimierung und Überprüfung, ideal für Migrationen oder konsistente Backups. Booten Sie von Ihrem ISO/USB und folgen Sie dem Assistenten.

Messen Sie die Festplattenleistung mit dd

Für einen schnellen E/A-Test: Schreiben Sie eine große Datei auf die Festplatte: dd if=/dev/zero of=/tmp/test1.img bs=1G count=1 oflag=dsync (Sie messen die sequentielle Schreibgeschwindigkeit).

Wenn Sie die E/A-Latenz bei kleinen Blöcken sehen möchten: dd if=/dev/zero of=/tmp/test2.img bs=512 count=1000 oflag=dsync. Es sind einfache Tests, sie ersetzen nicht spezialisierte Benchmarks, aber sie helfen dabei, schwerwiegende Anomalien zu erkennen.

Installieren von Tools nach Distribution

GParted: auf Debian/Ubuntu/Mint sudo apt install gparted; auf openSUSE sudo zypper in gparted; auf Fedora/CentOS sudo dnf install gparted (o yum in älteren Versionen); in Arch/Manjaro sudo pacman -S gparted; in Slackware: slackpkg install gparted.

TestDisk/PhotoRec: Debian/Ubuntu/Mint sudo apt install testdisk; openSUSE zypper in testdisk; Arch/Manjaro sudo pacman -S testdisk; Fedora/CentOS sudo dnf install testdisk; Slackware: slackpkg install testdisk.

KDE-Partitionsmanager: Debian/Ubuntu/Mint sudo apt install kde-partitionmanager; openSUSE zypper in kde-partitionmanager; Fedora/CentOS sudo dnf install kde-partitionmanager; Arch/Manjaro sudo pacman -S kde-partitionmanager; Slackware: slackpkg install kde-partitionmanager.

GNOME-Festplatten: Debian/Ubuntu/Mint sudo apt install gnome-disk-utility; openSUSE zypper in gnome-disk-utility; Fedora/CentOS sudo dnf install gnome-disk-utility; Arch/Manjaro sudo pacman -S gnome-disk-utility; Slackware: slackpkg install gnome-disk-utility.

Installieren Sie für FAT32 im Terminal dosfstools: Debian/Ubuntu/Mint sudo apt install dosfstools; Arch/Manjaro sudo pacman -S dosfstools; openSUSE sudo zypper in dosfstoolsSlackware slackpkg install dosfstools; Verwenden Sie auf Systemen mit yum/dnf den entsprechenden Manager.

Boot-Prozeduren: Live USB, Rescue und ForceFSCK

Wenn Sie die Root-Partition überprüfen müssen, können Sie sie nicht mounten. Sie müssen entweder in den Systemrettungsmodus wechseln oder mit eine Live-USB-Distribution. En el Bootloader (GRUB) Sie können auf erweiterte Optionen zugreifen und den Wiederherstellungsmodus auswählen.

Eine andere Technik besteht darin, die Datei zu erstellen /forcefsck an der Wurzel: sudo touch /forcefsckBeim nächsten Neustart wird eine Überprüfung erzwungen. Löschen Sie die Datei nach dem Booten, damit sie nicht bei jedem Neustart ausgeführt wird. Starten: sudo rm /forcefsck.

Bevor Sie zur Rettung neu starten, stoppen Sie kritische Dienste (Datenbanken), und denken Sie daran, die Dateisysteme, mit denen Sie prüfen möchten, auszuhängen sudo umount /dev/sdXN um Schäden zu vermeiden.

Abschließende Tipps und Wiederherstellungsgrenzen

Für ext*-Partitionen verwenden Sie die nativen Tools (fsck/e2fsck, extundelete). Bei strukturellen Verlusten sind TestDisk und PhotoRec die besten Werkzeuge. Als letztes Mittel gibt es kommerzielle Datenrettungsprogramme, die in komplexen Fällen helfen können, obwohl keine Garantien wenn der Schaden physischer Natur ist.

Überwachen Sie auf Festplatten die Sektorneuzuweisung. Ein einzelner Sektor ist kein Grund zur Besorgnis, aber wenn die Anzahl mit der Zeit zunimmt, ergreifen Sie Maßnahmen: Kopieren und Ersetzen Sie die FestplatteÜberwachen Sie auf SSDs die Gesamtzahl der geschriebenen Bytes (TBW), Fehler und Temperatur und halten Sie TRIM aktiv.

All dies basiert auf einer Maxime: Backups sind das beste Wartungstool. Klonen oder sichern Sie regelmäßig und führen Sie Wiederherstellungen durch, um sicherzustellen, dass Ihre Kopien sind wert wenn Sie sie wirklich brauchen.

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Holger

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