Disaster Recovery mit Hilfe der richtigen Backup-Strategie
Startreihenfolge von x86-Architektur-PCs
Nach dem Einschalten des PC erfolgt zunächst der POST, dann initialisiert das BIOS die Hardware. Danach springt es zu dem im BIOS deklarierten ersten verfügbaren Boot-Device und liest dessen ersten Sektor in den Arbeitsspeicher. Falls der Sektor an seinem Ende mit der richtigen Signatur (55AA) versehen ist, führt das BIOS ihn aus. Ansonsten wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Bei gültiger Signatur wird als nächstes der Bootloader-Code ausgeführt, der unter anderem die Partitionstabellen auswertet, falls diese vorhanden sind (siehe VBR). Das ist auch der Grund, warum einem Standard-BIOS nichts von der Existenz der einzelnen Partitionen bekannt ist.
Der weitere Bootvorgang hängt maßgeblich vom ausgeführten Bootloader und der BIOS-Implementierung ab und kann daher recht unterschiedlich ausfallen, zumal es so etwas wie einen BIOS-Standard gar nicht gibt.
Bootloader
Ursprüngliche Bootloader suchen in der Partitionstabelle nach einer sichtbaren, aktiven primären Partition. Ist diese vorhanden, so wird nach dem Prinzip des Chainloading deren Boot-Sektor geladen und ausgeführt. Erst dadurch wird dann das eigentliche Betriebssystem geladen.
Viele alternative Bootmanager halten sich nicht an diese Konvention und zeigen stattdessen ein Auswahlmenü oder Ähnliches an, um übersichtlich und flexibel das Booten auch von nicht als aktiv gekennzeichneten primären wie auch logischen Partitionen zu erlauben.
Es gibt BIOS-Implementationen, bei denen das Booten aller Betriebssysteme fehlschlägt, falls keine oder mehrere Partitionen mit dem »active flag« gekennzeichnet sind. Dabei benötigt vor allem Windows eine Partition mit dieser Kennzeichnung, um davon booten zu können.
Besonders schlanke Bootloader finden vollständig Platz im MBR. Passt der Bootloader-Code dagegen nicht vollständig in die ersten 440 Byte des MBR, so wird meist in verschiedenen Stufen (Stages) gebootet. Diese verteilen sich über mehrere nacheinander zu ladende Dateien, die gelegentlich »Stage« zuzüglich einer Nummer im Namen tragen. Besagte erste 440 Byte des MBR enthalten dann u.a. die erste Stufe. Der physikalische Speicherort der zweiten zu ladenden Stufe ist fest im Bootloader-Code des MBR als Verweis auf den als nächsten zu ladenden Sektor hinterlegt.
Das ist nötig, weil zu diesem frühen Zeitpunkt noch kein Dateisystem-Treiber zur Verfügung steht, um die Datei unter ihrem Pfad ansprechen zu können. Nach dem Laden der zweiten Stufe steht dann ein Dateisystemtreiber zur Verfügung, um weitere zu ladende Stufen oder Dateien per Pfadangabe, also unabhängig von ihrer physikalischen Position (Sektor-Nummer) auf dem Datenträger, ansprechen zu können.
Ein fehlender, verschobener oder defekter Bootloader im MBR eines zum Booten ausgewählten Laufwerkes führt dazu, dass nicht von der Festplatte gebootet werden kann, selbst wenn in einer seiner Partitionen ein intaktes Betriebssystem residiert. Gleiches gilt für die zweite zu ladende Stufe bei mehrstufigen Bootloadern.
Master Boot Record (MBR)
Der Master Boot Record ist der erste Datenblock (Sektor 0, Größe: 512 Byte) eines in Partitionen aufgeteilten Speichermediums wie beispielsweise einer Festplatte oder eines USB-Sticks. Optional kann der MBR auch einen Bootloader enthalten.
| Aufbau des MBR | ||
|---|---|---|
| Adresse | Funktion/Inhalt | Größe (Bytes) |
| 0x0000 / 0 | Boot-Loader (Programmcode) | 440 |
| 0x01B8 / 440 | Disk-Signatur (seit Windows 2000) | 4 |
| 0x01BC / 444 | Null (0x0000) | 2 |
| 0x01BE / 446 | Partitionstabelle (4 Partitionen á 16 Byte) | 64 |
| 0x01FE / 510 | MBR-Signatur (0xAA55) | 2 |
| Gesamt | 512 | |
Speichermedien, die nicht in Partitionen unterteilt sind, wie zum Beispiel Disketten oder CDs, enthalten keinen MBR. Hier wird der erste Datenblock als Bootsektor oder auch Boot Record, bei FAT-Dateisystemen auch als VBR, bezeichnet.
Der Linux-Befehl
# if=/dev/zero of=<Festplatten-Device> bs=1 count=4 seek=440 conv=notrunc
überschreibt die Disk-Signatur mit Nullen, was für die Zuordnung von Laufwerksbuchstaben zu Partitionen unter Windows (seit Version 2000) von entscheidender Bedeutung ist.
DOS-Partitionstabelle (De-facto-Standard)
Nur der MBR beinhaltet die Partitionstabelle, welche die Aufteilung des Datenträgers beschreibt. Das Löschen der Partitionstabelle oder ein Defekt des MBR führen dazu, dass die Daten auf der Festplatte nicht mehr zugeordnet werden können. Es gibt drei Arten von Partitionen: primäre, erweiterte und logische Partitionen. Eine primäre Partition verweist auf einen Bereich der Festplatte, der Dateien enthalten kann.
Eine erweiterte Partition enthält im Gegensatz dazu keine Dateien, sondern dient quasi als Container für weitere logische Partitionen. Daher sollte sie sinnvollerweise so groß gewählt werden, dass sie den verbleibenden Speicherplatz maximal ausnutzt. Die Summe aller darin erzeugten logischen Partitionen sollten wiederum den gesamten Platz der erweiterten Partition verwenden.
){kind=small}
Andreas Klein
Verteilung von MBR, Partitionen und erweiterten Partitionstabellen auf dem Datenträger
Der erste Eintrag beschreibt die logische Partition. Dessen Startsektor wird immer relativ zur Position dieser erweiterten Partitionstabelle angegeben. Der zweite Eintrag kann eine Verkettung zu einer weiteren erweiterten Partitionstabelle enthalten und hat immer den Typ 5. Im Startsektor dieses Eintrags wird immer relativ zum Sektor der ersten erweiterten Partition verwiesen. Diese wiederum bietet Platz für ein weiteres logisches Laufwerk und so fort. So entsteht quasi eine Kette von erweiterten Partitionstabellen, die jeweils ein logisches Laufwerk beschreiben.
Erst durch diesen Trick wurde es möglich, mehr als vier Partitionen pro Festplatte zu verwenden. Der jeweils erste Sektor einer primären oder logischen Partition kann ebenfalls als Bootsektor bezeichnet und verwendet werden.
Der Nachteil von logischen Partition besteht demnach darin, dass deren verkettete Partitionstabellen quer über die Festplatte verstreut sind. Diese erweiterten Partitionstabellen liegen jeweils im relativen ersten Sektor der entsprechenden logischen Partitionen. Das macht die Datensicherung aufwendiger und erhöht das Risiko von Datenverlust durch Anwenderfehler, da durch das Löschen einer logischen Partition auch alle folgenden nicht mehr sichtbar sind, selbst wenn deren Struktur noch vorhanden ist.
