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Cluster

ClusterCluster ist ein Begriff, der innerhalb der Welt der Computer in verschiedenen Zusammenhängen auftaucht. In der Informatik sind Cluster bekannt als Gruppen von Datenobjekten, der Begriff findet jedoch auch seine Anwendung in der Festplattentechnik. Der folgende Artikel gibt einen Überblick darüber, was unter einem Cluster im Zusammenhang mit Festplatten zu verstehen ist.

Was unter einem Cluster zu verstehen ist

Cluster stellen logische Zusammenschlüsse auf einem Datenträger dar, die die einzelnen Sektoren einer Festplatte ordnen. Der Begriff Cluster wird im Windows-Sprachgebrauch auch als Zuordnungseinheit bezeichnet, bei anderen Betriebssystemen hingegen ist eher der Terminus „Block“ gebräuchlich. Zwar sind die Begriffe synonym zu gebrauchen, eine Unterscheidung muss jedoch hinsichtlich der Datenblöcke einer Festplatte und den Blöcken eines Dateisystems getroffen werden. Bei ersterem wird von einem Sektor gesprochen, bei letzterem von einem Cluster.

Die Bedeutung der Cluster für den Festplattenzugriff

Die Bezeichnung Zuordnungseinheit ergibt sich aus der Bedeutung der Cluster für den Zugriff auf die Festplatte. In der Regel ist es nämlich nicht möglich, auf einzelne Cluster oder auf einzelne Bytes innerhalb dieser Cluster zuzugreifen, ohne dass dafür spezielle Programme zur Anwendung kommen würden. Grundsätzlich kann das Dateisystem nur auf einen vollständigen Cluster zugreifen, wodurch dieser zur „Zuordnungseinheit“ für Daten auf einer Festplatte wird.

Betrachtet man Dateien, die auf einer Festplatte gespeichert werden sollen, ergibt sich damit, dass diesen Dateien immer eine ganzzahlige Menge von Clustern zugeordnet werden kann. Bei der Partitionierung von Festplatten besteht zudem die Möglichkeit, die Größe dieser Cluster zu definieren. In der Praxis ergibt sich dabei ein Trade-Off zwischen großen Clustern, die einen erleichterten Zugriff auf große Dateien und deren einfachere Verwaltung erlauben und der geringeren Ausnutzung des Speicherplatzes einer Festplatte. Letzteres ergibt sich dadurch, dass im Mittel jede Datei einen halben Cluster verschwendet und dieser bei großen Clustern mehr Speicherplatz beansprucht.

Hinsichtlich des geringeren Verwaltungsaufwands bei großen Dateien bei gleichzeitig großen Clustern spricht man auch von einer geringeren externen Fragmentierung, während man bei den größeren verschwendeten Clustern von einer größeren internen Fragmentierung spricht.

Anzahl möglicher Cluster und Größe des Dateisystems

Wie viele Cluster auf einem Datenträger möglich sind, hängt vom verwendeten Dateisystem ab. FAT32-Dateisysteme erlauben insgesamt 65.524 Cluster, 268.435.456 Cluster sind bei FAT32-Systemen möglich und NTFS schließlich erlaubt sogar 2 hoch 64 Cluster. Aus der Zahl der verwendeten Cluster und deren Größe ergibt sich damit automatisch die maximale Größe des Dateisystems einer Festplatte. FAT32-Dateisysteme mit einer Clustergröße von 512 Byte können so beispielsweise auf eine Größe von 137 Gigabyte kommen. Soll der Speicherbereich vergrößert werden, müsste entsprechend eine andere Clustergröße gewählt werden.

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