Wyjaśnienie defragmentacji dysku

Kiedyś defragmentacja dysku była otoczona tajemnicą, a porady polegały na tym, aby nigdy nie dotykać myszy komputerowej podczas działania defragmentacji, robić to w trybie awaryjnym i przygotowywać się na utratę danych w wyniku sporadycznej awarii zasilania. Wiele osób nadal obawia się defragmentacji lub po prostu stara się o tym nie myśleć, ponieważ stare porady wciąż pojawiają się w wyszukiwaniach w Internecie. W tym artykule postaram się w prosty sposób wyjaśnić defragmentację dysku i wszystkie związane z nią pojęcia, aby wyeliminować każdy lęk lub mit z nią związany.

Aby zrozumieć, czym jest defragmentacja dysku, należy najpierw zrozumieć, jak działa dysk twardy, czym jest system plików i jak naprawdę zachodzi fragmentacja. Może to brzmieć jak bardzo techniczne terminy, ale w rzeczywistości pojęcia są dość łatwe do zrozumienia dzięki niewielkiemu wyjaśnieniu i kilku ilustracjom. Przyjrzyjmy się im tutaj.

Jak działa Twój dysk twardy

Twój dysk twardy (dysk twardy) jest najwolniejszą częścią komputera, ponieważ zawiera ruchome części - obracające się talerze i głowicę do odczytu i zapisu. Oto jak wygląda wnętrze twojego komputera:

Za każdym razem, gdy otwierasz plik (lub system próbuje uzyskać dostęp do pliku), procesor wysyła żądanie do dysku twardego, a głowica odczytująco-zapisująca zaczyna się poruszać, aby pobrać żądane dane. Zamiast wchodzić w szczegóły i mówić o tym, jak dokładnie porusza się głowica odczytująco-zapisująca (używając terminów takich jak „prędkość kątowa”, „czas wyszukiwania” itp.), Powiem tylko fakt, o którym będziesz musiał pamiętać - pod względem szybkości dostępu do danych zewnętrzna część talerza dysku twardego, nazywana również przednią częścią dysku, jest najszybsza, a wewnętrzna lub tylna część dysku - najwolniejsza.

Powierzchnia dysku jest podzielona na sektory i ścieżki (patrz rysunek poniżej). Jeśli wydaje ci się, że jest to zbyt wiele informacji do przyswojenia, nie przejmuj się tym. Są dwa powody, dla których umieszczam te informacje w moim artykule - może to pomóc w utworzeniu w umyśle obrazu pokazującego, jak dane są przechowywane na dysku twardym, i są to również terminy często używane w oprogramowaniu do defragmentacji. Więc jeśli możesz włożyć dodatkowy wysiłek, to koniecznie przeczytaj tę część i spróbuj zrozumieć niezwykle techniczną terminologię, która zostanie tutaj przedstawiona.

Ślady są w zasadzie jak słoje roczne na ściętym drzewie. A sektory są jak kliny w pizzy, z wyjątkiem terminologii komputerowej, pojedynczy sektor to część klina pizzy, która należy do pojedynczej ścieżki i ma zwykle rozmiar 512 bajtów.

Różne modele dysków twardych mogą mieć różną liczbę ścieżek i sektorów. Jednak faktem jest, że dostęp do danych przechowywanych na zewnętrznych ścieżkach na dowolnym dysku twardym jest krótszy niż dostęp do danych przechowywanych na ścieżkach wewnętrznych.

Co to jest system plików?

Przy ogromnych ilościach danych przechowywanych na dysku twardym musi istnieć sposób ich uporządkowania i kontrolowania, co robią systemy plików. NTFS to system plików używany przez firmę Microsoft w systemie operacyjnym Windows (od Windows NT). System plików zachowuje fizyczną lokalizację każdego pliku na dysku twardym i umożliwia komputerowi pobieranie danych na żądanie. System plików łączy grupy sektorów 512-bajtowych w klastry, które są najmniejszą jednostką miejsca do przechowywania pliku lub części pliku. Na dyskach twardych NTFS jest zwykle 8 sektorów na klaster, co oznacza, że ​​rozmiar pojedynczego klastra wynosi 4096 bajtów. Jest to rozmiar części, na które podzielony jest każdy plik. Biorąc pod uwagę, że rozmiary wielu plików przechowywanych na dysku twardym są mierzone w megabajtach, a nawet gigabajtach, podzielenie ich na fragmenty o wielkości 4096 bajtów, choć jest to konieczne z wielu powodów, stwarza ogromny potencjał fragmentacji.

Co to jest fragmentacja?

Na świeżo sformatowanym dysku twardym pliki są zapisywane w sposób ciągły - wszystkie klastry należące do jednego pliku są starannie przechowywane razem, a plik jest w całości, ponieważ jest dużo wolnego miejsca na zapisanie każdego pliku. A potem zaczynasz korzystać z komputera. Gdybyś go nie używał, pozostałby uporządkowany i nie musiałbyś się martwić o fragmentację, ale wtedy byłaby to tylko kosztowna dekoracja pokoju. Fragmentacja ma miejsce nie dlatego, że robisz coś złego lub dlatego, że twój komputer jest zły, dzieje się tak podczas normalnego użytkowania komputera. Wyobraź sobie dysk twardy z plikami przechowywanymi starannie jeden obok drugiego. Teraz powiedzmy, że usuwasz 1-megabajtowy plik ze środka tej starannie zapisanej grupy, a następnie zapisujesz 2-megabajtowy plik na dysku twardym. Twój system szuka wolnego miejsca na zapisanie pliku, znajduje 1-megabajtowy blok wolnego miejsca, który właśnie udostępniłeś, usuwając stary plik i zaczyna zapisywać do niego nowy plik, i jak można się spodziewać, 1 megabajt później kończy się miejsce w tym miejscu i zaczyna szukać następnego dostępnego bloku wolnego miejsca. Jeśli następne okno miejsca ma rozmiar 1 megabajta, nowo zapisany plik zostanie podzielony tylko na 2 części. Ale powiedzmy, że następny blok wolnego miejsca zajmuje pół megabajta, a po zapisaniu części pliku w tym miejscu system szuka więcej miejsca, a plik jest teraz podzielony na więcej niż 2 części. To jest uproszczone wyjaśnienie, w jaki sposób zachodzi fragmentacja.

Aby zobaczyć, dlaczego ma to znaczenie dla wydajności Twojego komputera, spójrz na poniższe zdjęcie. Po lewej stronie widzisz schematyczną reprezentację pliku przechowywanego w jednym kawałku w jednym miejscu. Po prawej stronie widać ten sam plik podzielony na kilka części przechowywanych w różnych lokalizacjach na dysku twardym. Teraz wyobraź sobie, ile pracy musi wykonać głowica do odczytu i zapisu, aby pobrać plik po lewej stronie i porównać go z ilością pracy, jaką musi wykonać przeskakiwanie z miejsca na miejsce, aby pobrać plik po prawej stronie. Jest oczywiste, że dostęp do pliku po prawej stronie zajmie więcej czasu. Im więcej części plik jest podzielony, a im dalej od siebie te fragmenty są rozrzucone na dysku twardym, tym dłużej trwa ich odzyskanie przez głowicę odczytująco-zapisującą, co skutkuje wolniejszą wydajnością.

Oprócz samej fragmentacji plików występuje problem fragmentacji wolnego miejsca, co z kolei powoduje większą fragmentację plików. Zwykle dzieje się tak, gdy dane są usuwane, pozostawiając małe fragmenty wolnego miejsca rozproszone między pozostałymi plikami. W rezultacie, gdy nowe pliki są zapisywane na dysku twardym, system dzieli je na części, aby zmieścić się w tych małych sekcjach wolnego miejsca.

Jak działa defragmentacja dysków

Teraz, gdy wiesz już wszystko, co musisz wiedzieć o dyskach twardych, systemie plików i fragmentacji, przejdziemy do głównego tematu tego artykułu, którym jest defragmentacja dysku. Mam nadzieję, że jest jasne, dlaczego konieczna jest defragmentacja dysku twardego. Ta operacja nie tylko pomaga ponownie poskładać fragmenty plików, ale może również skonsolidować wolne miejsce, dzięki czemu dostępne są większe bloki miejsca do zapisania nowych plików, zapobiegając w ten sposób dalszej fragmentacji. Dobry defragmentator będzie również zawierał algorytm inteligentnego umieszczania plików, który wykorzystuje wiedzę o szybszych i wolniejszych strefach dostępu do danych na dysku twardym. Przyjrzyjmy się bliżej tym aspektom defragmentacji dysku.

Defragmentacja plików

Mówiąc najprościej, defragmentacja plików to proces ponownego składania fragmentów plików. To, co robią defragmentatory dysków, to ponowne zapisywanie plików w ciągłych blokach wolnego miejsca, upewniając się, że wszystkie fragmenty plików są zapisywane w kolejności. W ten sposób głowica do odczytu i zapisu dysku twardego musi udać się w jedno miejsce, aby uzyskać dostęp do żądanego pliku, zamiast gromadzić fragmenty pliku na całym dysku.

Defragmentacja wolnego miejsca

Defragmentacja, czyli konsolidacja wolnego miejsca na dysku twardym, jest jedną z najskuteczniejszych technik zapobiegania fragmentacji. Gdy wolne miejsce jest w dużych, ciągłych blokach zamiast rozproszonych po dysku twardym w mniejszych sekcjach, nowe pliki, które są zapisywane na dysku twardym, można łatwo umieścić w jednym kawałku. Podczas przepisywania plików podczas defragmentacji dysku defragmentatory starają się umieścić wszystkie pliki bliżej siebie, tak aby pozostałe wolne miejsce zostało skonsolidowane w większe sekcje.

Inteligentne umieszczanie plików

Wiedząc, jak działa dysk twardy oraz jak dane są na nim przechowywane i do nich dostęp, możesz łatwiej zrozumieć teorię dotyczącą inteligentnego umieszczania plików. W rzeczywistości istnieje więcej niż kilka sposobów umieszczania plików na dysku twardym w celu poprawy wydajności systemu. Różne defragmentatory mogą używać różnych technik lub algorytmów do umieszczania plików, niektóre oferują wybór algorytmów, które użytkownik może wybrać, aby dopasować je do indywidualnego stylu użytkowania komputera.

Defragmentatory mogą próbować przechowywać razem pliki, do których normalnie uzyskuje się dostęp, takie jak grupa plików .dll potrzebnych podczas uruchamiania aplikacji. To znacznie zmniejsza ilość pracy, jaką musi wykonać głowica odczytu i zapisu dysku twardego, gdy zażąda się tych plików. Umieszczenie plików systemowych na szybkich ścieżkach zewnętrznych dysku twardego skraca czas uruchamiania systemu, a także aplikacji. Ta szybka strefa na dysku twardym może być również używana do umieszczania najczęściej używanych plików, poprawiając szybkość wykonywania codziennych zadań. Jednocześnie przeniesienie rzadko używanych plików na tył dysku (wolniejsze ścieżki wewnętrzne) zapewnia, że ​​nie przeszkadzają i nie zajmują cennego wolnego miejsca w szybkiej strefie.

Jak widać, defragmentacja dysku to nie tylko łączenie fragmentów plików, to o wiele więcej. Wszystkie różne techniki używane w defragmentatorach oferują ogromny potencjał w zakresie poprawy szybkości i wydajności systemu. Ludzie, którzy twierdzą, że defragmentacja nie jest potrzebna w przypadku nowoczesnych dysków twardych, być może nie wypróbowali nowoczesnego defragmentatora z potężnym silnikiem optymalizacyjnym. Każdy, kto dużo korzysta ze swojego komputera, edytując, zapisując i usuwając pliki, instalując i odinstalowując oprogramowanie, grając w gry komputerowe lub pracując nad długoterminowymi projektami szkolnymi, z pewnością zauważy poprawę wydajności swojego komputera po użyciu na nim bogatego w funkcje oprogramowania do defragmentacji. Jak mówią, widzieć znaczy wierzyć. Spróbuj defragmentować i zoptymalizować dysk twardy, aby zobaczyć, jak może to wpłynąć na wydajność komputera.