Defragmentierung der Festplatte erklärt

Die Defragmentierung von Datenträgern war früher von Rätseln umgeben, mit dem Ratschlag, niemals die Computermaus zu berühren, während die Defragmentierung ausgeführt wird, dies im abgesicherten Modus zu tun und sich auf die Möglichkeit eines Datenverlusts durch gelegentliche Stromausfälle vorzubereiten. Viele Menschen haben immer noch Angst vor der Defragmentierung oder versuchen einfach, nicht darüber nachzudenken, weil die alten Ratschläge immer noch in Internetsuchen auftauchen. In diesem Artikel werde ich versuchen, die Festplattendefragmentierung und alle damit verbundenen Begriffe in einfachen Worten zu erklären, um alle damit verbundenen Ängste oder Mythen zu beseitigen.

Um zu verstehen, was Festplattendefragmentierung ist, muss man zunächst verstehen, wie eine Festplatte funktioniert, was ein Dateisystem ist und wie Fragmentierung wirklich abläuft. Das mag nach sehr technischen Begriffen klingen, aber die Begriffe sind in Wirklichkeit mit ein wenig Erklärung und einigen Illustrationen recht einfach zu verstehen. Schauen wir sie uns hier an.

So funktioniert Ihre Festplatte

Ihre HDD (Festplatte) ist der langsamste Teil Ihres Computers, da sie bewegliche Teile enthält – sich drehende Platten und den Schreib-Lese-Kopf. So sieht es in Ihrem Computer aus:

Jedes Mal, wenn Sie eine Datei öffnen (oder das System versucht, auf eine Datei zuzugreifen), sendet die CPU die Anfrage an Ihre Festplatte und der Schreib-Lese-Kopf beginnt sich zu bewegen, um die angeforderten Daten abzurufen. Anstatt ins Detail zu gehen, wie sich der Schreib-Lese-Kopf bewegt (mit Begriffen wie „Winkelgeschwindigkeit“, „Suchzeit“ und dergleichen), werde ich nur eine Tatsache nennen, die Sie sich merken müssen – in Bezug auf die Datenzugriffsgeschwindigkeit , der äußere Teil der Festplattenplatte, auch als Vorderseite des Laufwerks bezeichnet, ist am schnellsten, während der innere Teil oder die Rückseite des Laufwerks am langsamsten ist.

Die Plattenoberfläche ist in Sektoren und Spuren unterteilt (siehe Bild unten). Wenn Ihnen das zu viele Informationen sind, machen Sie sich keine Sorgen. Es gibt zwei Gründe, warum ich diese Informationen in meinen Artikel aufnehme – es kann helfen, sich ein Bild davon zu machen, wie Daten auf Ihrer Festplatte gespeichert werden, und dies sind auch Begriffe, die häufig in Defragmentierungssoftware verwendet werden. Wenn Sie sich also die Mühe machen können, lesen Sie bitte unbedingt diesen Teil durch und versuchen Sie, die äußerst technische Terminologie zu verstehen, die hier folgen wird.

Spuren sind im Grunde wie die Jahresringe an einem gefällten Baum. Und Sektoren sind wie die Keile in einer Pizza, außer dass in der Computerterminologie ein einzelner Sektor der Teil des Pizzakeils ist, der zu einer einzelnen Spur gehört und normalerweise 512 Byte groß ist.

Unterschiedliche Festplattenmodelle können eine unterschiedliche Anzahl von Spuren und Sektoren haben. Tatsache bleibt jedoch, dass Daten, die auf den äußeren Spuren jeder Festplatte gespeichert sind, für den Zugriff des Schreib-Lese-Kopfs weniger Zeit benötigen als Daten, die auf den inneren Spuren gespeichert sind.

Was ist ein Dateisystem?

Bei riesigen Datenmengen, die auf der Festplatte gespeichert sind, muss es eine Möglichkeit geben, sie zu organisieren und zu kontrollieren, was Dateisysteme tun. NTFS ist das von Microsoft im Windows-Betriebssystem (ab Windows NT) verwendete Dateisystem. Das Dateisystem verwaltet den physischen Speicherort jeder Datei auf der Festplatte und ermöglicht es Ihrem Computer, Daten abzurufen, wenn sie angefordert werden. Das Dateisystem kombiniert Gruppen von 512-Byte-Sektoren zu Clustern, was die kleinste Einheit zum Speichern einer Datei oder eines Teils einer Datei darstellt. Auf NTFS-Festplatten gibt es normalerweise 8 Sektoren pro Cluster, was bedeutet, dass die Größe eines einzelnen Clusters 4096 Byte beträgt. Dies ist die Größe der Stücke, in die jede Datei unterteilt wird. Wenn man bedenkt, dass die Größe vieler auf Ihrer Festplatte gespeicherter Dateien in Megabyte oder sogar Gigabyte gemessen wird, bietet die Aufteilung in 4096-Byte-Stücke, obwohl aus einer Reihe von Gründen erforderlich, ein enormes Potenzial für Fragmentierung.

Was ist Fragmentierung?

Auf einer frisch formatierten Festplatte werden Dateien kontinuierlich geschrieben – alle Cluster, die zu einer einzelnen Datei gehören, werden ordentlich zusammen gespeichert und die Datei ist in einem Stück, da genügend freier Speicherplatz vorhanden ist, um jede Datei zu schreiben. Und dann fangen Sie an, Ihren PC zu benutzen. Würde man es nicht benutzen, bliebe es zwar übersichtlich und man müsste sich keine Sorgen um Zersplitterung machen, aber dann wäre es nichts als eine teure Raumdekoration. Fragmentierung tritt nicht auf, weil Sie etwas falsch machen oder weil Ihr PC schlecht ist, sondern bei normaler PC-Nutzung. Stellen Sie sich eine Festplatte vor, auf der Dateien ordentlich nebeneinander gespeichert sind. Angenommen, Sie löschen eine 1-Megabyte-Datei aus der Mitte dieser ordentlich gespeicherten Gruppe und speichern dann eine 2-Megabyte-Datei auf Ihrer Festplatte. Ihr System sucht nach freiem Speicherplatz, in den die Datei geschrieben werden kann, es findet den 1-Megabyte-Block freien Speicherplatzes, den Sie gerade durch Löschen der alten Datei verfügbar gemacht haben, und beginnt, die neue Datei darauf zu schreiben, und wie zu erwarten, 1 Megabyte später geht ihm an dieser Stelle der Platz aus und er sucht nach dem nächsten verfügbaren Block mit freiem Speicherplatz. Wenn das nächste Speicherplatzfenster 1 Megabyte groß ist, wird Ihre neu gespeicherte Datei nur in 2 Teile zerlegt. Aber nehmen wir an, der nächste Block mit freiem Speicherplatz ist ein halbes Megabyte, dann sucht das System, nachdem Sie einen Teil Ihrer Datei an diese Stelle geschrieben haben, nach mehr Speicherplatz und Ihre Datei ist jetzt in mehr als 2 Teile aufgeteilt. Dies ist eine vereinfachte Erklärung, wie Fragmentierung auftritt.

Um zu sehen, warum es für die Leistung Ihres PCs wichtig ist, sehen Sie sich das Bild unten an. Auf der linken Seite sehen Sie eine schematische Darstellung einer Datei, die alle in einem Stück an einem Ort gespeichert ist. Auf der rechten Seite sehen Sie dieselbe Datei, die in mehrere Teile fragmentiert ist und an verschiedenen Orten auf der Festplatte gespeichert ist. Stellen Sie sich nun den Arbeitsaufwand vor, den der Schreib-Lese-Kopf leisten muss, um die Datei auf der linken Seite abzurufen, und vergleichen Sie ihn mit dem Arbeitsaufwand, den er leisten muss, um von Ort zu Ort zu springen, um die Datei auf der rechten Seite abzurufen. Es ist offensichtlich, dass der Zugriff auf die rechte Datei länger dauert. Je mehr Teile die Datei zerlegt wird und je weiter diese Teile auf der Festplatte verstreut sind, desto länger dauert es, bis der Lese-/Schreibkopf sie abgerufen hat, was zu einer langsameren Leistung führt.

Neben der Dateifragmentierung selbst gibt es das Problem der Fragmentierung des freien Speicherplatzes, was wiederum zu einer weiteren Dateifragmentierung führt. Dies tritt normalerweise auf, wenn Daten gelöscht werden und kleine Abschnitte mit freiem Speicherplatz zwischen den verbleibenden Dateien verstreut bleiben. Das Ergebnis ist, dass das System neue Dateien, die auf der Festplatte gespeichert werden, in Stücke zerlegt, damit sie in diese kleinen Abschnitte des freien Speicherplatzes passen.

So funktioniert die Festplattendefragmentierung

Nachdem Sie nun alles wissen, was Sie über Festplatten, Dateisysteme und Fragmentierung wissen müssen, fahren wir mit dem Hauptthema dieses Artikels fort, nämlich der Festplattendefragmentierung. Ich hoffe, es ist klar, warum es notwendig ist, Ihre Festplatte zu defragmentieren. Diese Operation hilft nicht nur dabei, Dateiteile wieder zusammenzusetzen, sondern kann auch freien Speicherplatz konsolidieren, sodass größere Blöcke zum Schreiben neuer Dateien verfügbar sind, wodurch eine weitere Fragmentierung verhindert wird. Ein guter Defragmentierer enthält auch einen Algorithmus zur intelligenten Dateiplatzierung, der das Wissen um schnellere und langsamere Datenzugriffszonen auf der Festplatte nutzt. Sehen wir uns diese Aspekte der Festplattendefragmentierung genauer an.

Dateidefragmentierung

Einfach ausgedrückt ist die Dateidefragmentierung der Vorgang, bei dem Dateiteile wieder zusammengesetzt werden. Festplatten-Defragmentierer schreiben Dateien in zusammenhängende Blöcke freien Speicherplatzes und stellen sicher, dass alle Dateifragmente in einer fortlaufenden Reihenfolge geschrieben werden. Auf diese Weise muss der Schreib-Lese-Kopf der Festplatte an einen Ort gehen, um auf die angeforderte Datei zuzugreifen, anstatt Dateiteile auf der ganzen Festplatte zu sammeln.

Defragmentierung des freien Speicherplatzes

Die Defragmentierung oder Konsolidierung des freien Speicherplatzes auf einer Festplatte ist eine der effektivsten Techniken zur Verhinderung von Fragmentierung. Wenn der freie Speicherplatz in großen zusammenhängenden Blöcken vorhanden ist, anstatt in kleineren Abschnitten auf der Festplatte verstreut zu sein, können neue Dateien, die auf die Festplatte geschrieben werden, problemlos in einem Stück platziert werden. Beim Umschreiben von Dateien während der Festplattendefragmentierung versuchen Defragmentierer, alle Dateien näher beieinander zu platzieren, sodass der verbleibende freie Speicherplatz in größeren Abschnitten zusammengefasst wird.

Intelligente Dateiplatzierung

Wenn Sie wissen, wie eine Festplatte funktioniert und wie Daten darauf gespeichert und abgerufen werden, können Sie die Theorie hinter der intelligenten Dateiplatzierung leichter verstehen. Es gibt tatsächlich mehr als ein paar Möglichkeiten, wie Dateien auf einer Festplatte abgelegt werden können, um die Systemleistung zu verbessern. Verschiedene Defragmentierer können unterschiedliche Techniken oder Algorithmen zum Platzieren von Dateien verwenden, einige bieten eine Auswahl an Algorithmen, die ein Benutzer auswählen kann, um zu seinem individuellen PC-Nutzungsstil zu passen.

Defragmentierer versuchen möglicherweise, die Dateien zusammenzuhalten, auf die normalerweise zusammen zugegriffen wird, z. B. eine Gruppe von DLL-Dateien, die beim Starten einer Anwendung benötigt werden. Dadurch wird der Arbeitsaufwand für den Schreib-Lese-Kopf der Festplatte bei der Anforderung dieser Dateien erheblich reduziert. Das Platzieren von Systemdateien auf den schnellen äußeren Spuren der Festplatte reduziert die Zeit, die zum Starten Ihres Systems und zum Starten von Anwendungen benötigt wird. Diese schnelle Zone auf der Festplatte kann auch verwendet werden, um die am häufigsten aufgerufenen Dateien zu platzieren, was die Geschwindigkeit alltäglicher Aufgaben verbessert. Gleichzeitig stellt das Verschieben selten verwendeter Dateien auf die Rückseite des Laufwerks (die langsameren inneren Spuren) sicher, dass sie nicht im Weg sind und keinen wertvollen freien Speicherplatz in der schnellen Zone einnehmen.

Wie Sie sehen können, ist die Festplattendefragmentierung nicht nur das Zusammenfügen von Dateifragmenten, es steckt so viel mehr dahinter. Alle verschiedenen Techniken, die in Defragmentierern verwendet werden, bieten ein großes Potenzial zur Verbesserung der Systemgeschwindigkeit und -leistung. Leute, die behaupten, dass eine Defragmentierung bei modernen Festplatten nicht erforderlich ist, haben möglicherweise keinen modernen Defragmentierer mit einer leistungsstarken Optimierungs-Engine ausprobiert. Jeder, der seinen PC viel nutzt, Dateien bearbeitet, speichert und löscht, Software installiert und deinstalliert, Computerspiele spielt oder an langfristigen Schulprojekten arbeitet, wird definitiv eine Verbesserung der Leistung seines Computers feststellen, nachdem er eine funktionsreiche Defragmentierungssoftware verwendet hat. Wie sie sagen, ist Sehen Glauben. Versuchen Sie, Ihre Festplatte zu defragmentieren und zu optimieren, um zu sehen, welchen Unterschied es in der Leistung Ihres PCs machen kann.