Windows-Unterstützung für Festplatten mit einer Größe von mehr als 2 TB

In diesem Artikel wird erläutert, wie Windows Festplatten mit einer Speicherkapazität von mehr als 2 TB unterstützt, und es wird erklärt, wie man Datenträger initialisiert und partitioniert, um den Speicherplatz optimal zu nutzen.

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Damit ein Betriebssystem Speichergeräte mit einer Kapazität von mehr als 2 Terabyte (2 TB oder 2 Billionen Byte) vollständig unterstützen kann, muss das Gerät mit dem Partitionierungsschema GUID Partition Table (GPT) initialisiert werden. Dieses Schema unterstützt die Adressierung der gesamten Speicherkapazität. Wenn der Benutzer beabsichtigt, den Computer von einer dieser großen Festplatten zu starten, muss die Basisfirmwareschnittstelle des Systems das Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) und nicht BIOS verwenden.

In diesem Artikel wird die Unterstützung durch Microsoft in allen Windows-Versionen seit Windows XP geschildert. Außerdem werden die Anforderungen für die Adressierung der vollständigen Speicherkapazität dieser Geräte beschrieben.

Die Verwaltung moderner Speichergeräte wird mit einem Schema adressiert, das als logische Blockadressierung (Logical Block Addressing, LBA) bezeichnet wird. Es ist die Anordnung der logischen Sektoren, die das Medium bilden. LBA0 steht für den ersten logischen Sektor des Geräts, und die letzte LBA-Bezeichnung steht für den letzten logischen Sektor des Geräts, ein Etikett pro Sektor. Um die Kapazität des Speichergeräts zu ermitteln, multiplizieren Sie die Anzahl der logischen Sektoren im Gerät mit der Größe der einzelnen logischen Sektoren. Der aktuelle Größenstandard entspricht 512 Byte. Um zum Beispiel ein Gerät mit einer Kapazität von 2 TB zu erhalten, benötigen Sie 3.906.250.000 Sektoren à 512 Byte. Zur Darstellung dieser großen Zahl benötigt ein Computersystem jedoch 32-Bit (Einsen und Nullen) an Informationen. Daher ist für eine Speicherkapazität, deren Größe nicht mit 32 Bit dargestellt werden kann, ein zusätzliches Bit erforderlich. Dadurch ergeben sich 33 Bit.

Das Problem bei dieser Berechnung besteht darin, dass von den meisten modernen Windows-basierten Computern das MBR-Partitionierungsschema (Master Boot Record) verwendet wird. Dieses Schema legt ein Limit von 32 für die Anzahl der Bits fest, die verfügbar sind, um die Anzahl der logischen Sektoren darzustellen.

Die 2-TB-Grenze ist das Ergebnis dieser 32-Bit-Einschränkung. Da die maximale Zahl, die mit 32-Bit dargestellt werden kann, 4.294.967.295 beträgt, ergibt sich bei Verwendung von 512-Byte-Sektoren eine Kapazität von 2,199 TB (etwa 2,2 TB). Daher kann eine Kapazität von mehr als 2,2 TB mit dem MBR-Partitionierungsschema nicht adressiert werden.

Um mehr Bits für die Adressierung verfügbar zu machen, muss das Speichergerät mit GPT initialisiert werden. Bei diesem Partitionierungsschema können maximal 64 Bit an Informationen innerhalb von logischen Sektoren verwendet werden. Dadurch ergibt sich eine theoretische Begrenzung auf 9,4 ZB (9,4 Zettabyte oder 9,4 Milliarden Terabyte). Bei GPT besteht jedoch das Problem, dass die meisten zurzeit verfügbaren Systeme auf der alternden BIOS-Plattform basieren. BIOS unterstützt zum Starten des Computers nur mit MBR initialisierte Datenträger. Um einen Neustart über ein mit GPT initialisiertes Gerät auszuführen, muss das System UEFI-fähig sein. Die meisten aktuellen Systeme unterstützen UEFI standardmäßig. Microsoft geht davon aus, dass in Zukunft die meisten Systeme diese Unterstützung bieten werden. Erkundigen Sie sich bei Ihrem Systemhersteller, ob seine Systeme UEFI und Datenträger mit einer Speicherkapazität von mehr als 2 TB unterstützen.

Damit ein System die maximale Kapazität eines Geräts mit einer Speicherkapazität von mehr als 2 TB adressieren kann, müssen die folgenden Voraussetzungen erfüllt sein:

• Der Datenträger muss mit GPT initialisiert werden.

• Eine der folgenden Windows-Versionen (sofern nicht anders angegeben 32-Bit oder 64-Bit, aber einschließlich aller SKU-Editionen) muss verwendet werden:

  • Windows Server 2008 R2 (nur 64-Bit-Version verfügbar)
  • WindowsServer 2008
  • Windows 7
  • Windows Vista

• Die aktuellen Speichertreiber des Speichercontrollerherstellers müssen installiert sein. Wenn Ihr System beispielsweise einen Intel-Speichercontroller verwendet, der im „RAID“-Modus läuft, vergewissern Sie sich, dass Sie die neuesten anwendbaren Treiber von der Intel-Supportseite haben.

• Erkundigen Sie sich allgemein beim Systemhersteller, ob das System Größen von mehr als 2 TB unterstützt.

Angenommen, Sie möchten die folgenden Bedingungen erfüllen:

• Sie benötigen ein Speichergerät, auf dem Sie Windows installieren können.
• Das Speichergerät soll startbar gemacht werden.
• Das Betriebssystem soll eine maximale Speicherkapazität von mehr als 2 TB für dieses Gerät adressieren.

Um diese Bedingungen zu erfüllen, müssen die folgenden Voraussetzungen erfüllt sein:

• Der Datenträger muss mit GPT initialisiert werden.

• Die Systemfirmware muss UEFI verwenden.

• Eine der folgenden Windows-Versionen (64-Bit, aber einschließlich aller SKU-Editionen) muss verwendet werden:

  • Windows Server 2008 R2
  • WindowsServer 2008
  • Windows 7
  • Windows Vista

• Die aktuellen Speichertreiber des Speichercontrollerherstellers müssen installiert sein. Wenn Ihr System beispielsweise einen Intel-Speichercontroller verwendet, der im RAID-Modus läuft, vergewissern Sie sich, dass Sie die neuesten anwendbaren Treiber von der Intel-Supportseite haben.

Den folgenden Tabellen können Sie entnehmen, in welchem Umfang Microsoft die verschiedenen in diesem Artikel erläuterten Konzepte unterstützt. Diese Informationen stellen eine allgemeine Aussage zur Unterstützung von Datenträgern mit einer Speicherkapazität von mehr als 2 TB dar.

Hybrid-MBR ist eine alternative Partitionierungsart, die von keiner Version von Windows unterstützt wird.

Kapazitäten über 2 TB können von Windows nicht adressiert werden, wenn die Festplatte mit dem MBR-Partitionierungsschema initialisiert wird. Beispielsweise kann Windows bei einem 3-TB-Datenträger, der mit MBR initialisiert wurde, Partitionen für die ersten 2 TB erstellen. Die restliche Kapazität kann jedoch nicht adressiert und daher nicht verwendet werden.

Mit den folgenden Schritten können Sie einen neuen Datenträger mit dem GPT-Partitionierungsschema initialisieren, damit Windows die maximal verfügbare Speicherkapazität adressieren kann. Sichern Sie unbedingt alle wichtigen Daten, bevor Sie diese Schritte ausführen.

1. Klicken Sie auf Start, geben Sie diskmgmt.msc in das Feld Suche starten ein, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf „diskmgmt.msc“, und klicken Sie dann auf Als Administrator ausführen. Geben Sie gegebenenfalls die Anmeldedaten für ein Benutzerkonto ein, das über Administratorrechte verfügt.

   Hinweis

   Wenn ein nicht initialisierter Datenträger von Windows erkannt wird, wird das folgende Fenster geöffnet, in dem Sie aufgefordert werden, den Datenträger zu initialisieren.

   

2. Klicken Sie im Dialogfeld Datenträger initialisieren auf GPT (GUID-Partitionstabelle) und dann auf „OK“.

   Hinweis

   Wenn Sie diese Option wählen, wird diese Festplatte von Windows-Versionen vor und einschließlich Windows XP nicht erkannt.

3. Vergewissern Sie sich im Fenster „Datenträgerverwaltung“, dass der Datenträger initialisiert wird. In diesem Fall sollte aus der Statuszeile für den Datenträger unten im Fenster hervorgehen, dass der Datenträger den Status Online hat.

   

4. Nach der Initialisierung des Datenträgers müssen Sie eine Partition erstellen und diese dann mit einem Dateisystem formatieren. Dies ist notwendig, damit Daten in dieser Partition gespeichert und dieser Partition ein Name und ein Laufwerksbuchstabe zugewiesen werden kann. Klicken Sie dazu mit der rechten Maustaste auf den nicht zugeordneten Speicherplatz auf der rechten Seite der Statuszeile für diesen Datenträger und klicken Sie dann auf Neues einfaches Volume. Folgen Sie den Anweisungen im Partitionierungs-Assistenten, um den Vorgang abzuschließen.

Wenn Sie den Datenträger bereits mit dem MBR-Partitionierungsschema initialisiert haben, führen Sie die folgenden Schritte aus, um den Datenträger mit dem GPT-Schema zu initialisieren. Sichern Sie unbedingt alle wichtigen Daten, bevor Sie diese Schritte ausführen.

1. Klicken Sie auf Start, geben Sie diskmgmt.msc in das Feld Suche starten ein, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf „diskmgmt.msc“, und klicken Sie dann auf Als Administrator ausführen. Geben Sie gegebenenfalls die Anmeldedaten für ein Benutzerkonto ein, das über Administratorrechte verfügt.

2. Überprüfen Sie im Fenster „Datenträgerverwaltung“ die unten angezeigten Datenträger-Statuszeilen. Im folgenden Beispiel hat der Benutzer einen 3-TB-Datenträger, der zuvor mit dem MBR-Partitionierungsschema initialisiert wurde. Dieses Gerät ist hier als Disk 1 bezeichnet.

   

3. Disk 1 enthält zwei getrennte, nicht zugeordnete Abschnitte. Diese Trennung weist darauf hin, dass die ersten 2 TB des Speicherplatzes verwendet werden können. Der verbleibende Platz ist jedoch aufgrund der 32-Bit-Adressraumbeschränkung des MBR-Partitionierungsschemas nicht adressierbar. Damit das System die gesamte Kapazität des Speichergeräts vollständig adressieren kann, müssen Sie den Datenträger in das GPT-Partitionierungsschema konvertieren.

4. Klicken Sie mit der rechten Maustaste links auf die Bezeichnung des Datenträgers, den Sie konvertieren möchten, und klicken Sie dann auf Zu GPT-Datenträger konvertieren.

   Hinweis

   In der Anzeige sollte nun zu sehen sein, dass der gesamte verfügbare Speicherplatz noch nicht zugeordnet ist.

   

5. Nachdem der Datenträger nun so initialisiert ist, dass er über die volle Speicherkapazität verfügt, müssen Sie eine Partition erstellen und diese dann mit einem Dateisystem formatieren. Dies ist notwendig, damit Daten in dieser Partition gespeichert und dieser Partition ein Name und ein Laufwerksbuchstabe zugewiesen werden kann. Klicken Sie dazu mit der rechten Maustaste auf den nicht zugeordneten Speicherplatz auf der rechten Seite der Statuszeile für diesen Datenträger und klicken Sie dann auf Neues einfaches Volume. Folgen Sie den Anweisungen im Partitionierungs-Assistenten, um den Vorgang abzuschließen.

Da die Umstellung auf eine Kapazität von mehr als 2 TB für einzelne Datenträger vor nicht allzu langer Zeit vorgenommen wurde, hat Microsoft die Unterstützung dieser großen Datenträger in Windows untersucht. Die Ergebnisse weisen auf verschiedene Probleme hin, die für alle Versionen von Windows vor und einschließlich Windows 7 mit Service Pack 1 und Windows Server 2008 R2 mit Service Pack 1 gelten.

Zurzeit ist uns das folgende falsche Verhalten bei der Behandlung von einzelnen Datenträgern mit einer Speicherkapazität von mehr als 2 TB in Windows bekannt:

• Die über 2 TB hinausgehende numerische Kapazität führt zu einem Überlauf. Dies führt dazu, dass das System nur die Kapazität über 2 TB adressieren kann. Auf einem 3-TB-Datenträger kann die verfügbare Kapazität z. B. nur 1 TB betragen.

• Die über 2 TB hinausgehende numerische Kapazität wird abgeschnitten. Daraus entstehen nicht mehr als 2 TB an adressierbarem Speicherplatz. Bei einer 3-TB-Festplatte kann die verfügbare Kapazität beispielsweise nur 2 TB betragen.

• Das Speichergerät wird nicht ordnungsgemäß erkannt. In diesem Fall wird es weder im Geräte-Manager noch in der Datenträgerverwaltung angezeigt. Viele Hersteller von Speichercontrollern bieten aktualisierte Treiber an, die Speicherkapazitäten von mehr als 2 TB bereitstellen. Erkundigen Sie sich bei Ihrem Speichercontrollerhersteller oder OEM nach der Verfügbarkeit von Downloads, die einzelne Datenträger mit einer Kapazität von mehr als 2 TB unterstützen.

Wenn ein Datenträger auf Fehler stößt, die mit unlesbaren oder nicht beschreibbaren Sektoren zusammenhängen, meldet er diese Fehler und die entsprechenden SCSI-Erkennungsdaten an das Betriebssystem. SCSI-Erkennungsdaten können Informationen zu LBA für Sektoren enthalten, die als nicht lesbar oder nicht beschreibbar erkannt wurden.

Für einen LBA-Adressraum mit einer Größe von mehr als 2 TB benötigt der Datenträger SCSI-Erkennungsdaten im Deskriptorformat. Dieses Format wird nicht von Windows 7 oder Windows Server 2008 R2 unterstützt, die SCSI-Erkennungsdaten im festen Format abrufen. Daher enthalten die abgerufenen SCSI-Erkennungsdaten keine oder falsche Informationen zu beschädigten Sektoren. Administratoren sollten sich dieser Einschränkung bewusst sein, wenn sie nach LBA-Informationen zu fehlerhaften Sektoren suchen, die im Windows-Ereignisprotokoll aufgezeichnet wurden.