Wyjaśnienie defragmentacji dysku

Defragmentacja dysku była kiedyś owiana tajemnicą, a rada polegała na tym, aby nigdy nie dotykać myszy komputera podczas działania defragmentacji, robić to w trybie awaryjnym i przygotować się na możliwość utraty danych w wyniku sporadycznych awarii zasilania. Wiele osób nadal boi się defragmentacji lub po prostu stara się o tym nie myśleć z powodu starych porad, które wciąż pojawiają się w wyszukiwarkach internetowych. W tym artykule postaram się w prosty sposób wyjaśnić defragmentację dysku i wszystkie związane z nią pojęcia, aby wyeliminować wszelkie obawy lub mit z nią związane.

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 te są dość łatwe do zrozumienia z odrobiną wyjaśnienia i kilkoma ilustracjami. Przyjrzyjmy się im tutaj.

Jak działa twój dysk twardy

Twój HDD (dysk twardy) jest najwolniejszą częścią komputera, ponieważ zawiera ruchome części – wirujące talerze i głowicę odczytująco-zapisującą. Tak to wygląda w twoim komputerze:

Za każdym razem, gdy otwierasz plik (lub system próbuje uzyskać dostęp do pliku), procesor wysyła żądanie na dysk twardy, a głowica odczytująco-zapisująca zaczyna się poruszać, aby pobrać żądane dane. Zamiast szczegółowo mówić o tym, jak dokładnie porusza się głowica odczytująco-zapisująca (używając terminów takich jak „prędkość kątowa”, „czas wyszukiwania” itp.), po prostu powiem o fakcie, o którym musisz pamiętać – jeśli chodzi o prędkość dostępu do danych , zewnętrzna część talerza dysku twardego, nazywana również przednią częścią dysku, jest najszybsza, podczas gdy wewnętrzna, czyli tylna część dysku, jest najwolniejsza.

Powierzchnia dysku jest podzielona na sektory i ścieżki (patrz rysunek poniżej). Jeśli wydaje Ci się, że to zbyt dużo informacji, nie przejmuj się tym. Są dwa powody, dla których zamieszczam te informacje w moim artykule – może to pomóc w stworzeniu w umyśle obrazu pokazującego, jak dane są przechowywane na dysku twardym, a 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 będzie tutaj następować.

Ślady przypominają roczne słoje na ściętym drzewie. A sektory są jak kliny w pizzy, z wyjątkiem terminologii komputerowej, pojedynczy sektor jest częścią 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 zajmuje głowicy odczytująco-zapisującej mniej niż do danych przechowywanych na ścieżkach wewnętrznych.

Co to jest system plików?

Przy ogromnych ilościach danych przechowywanych na dysku twardym musi istnieć sposób na ich zorganizowanie i kontrolowanie, co robią systemy plików. NTFS to system plików używany przez Microsoft w systemie operacyjnym Windows (od Windows NT). System plików utrzymuje fizyczną lokalizację każdego pliku na dysku twardym i umożliwia komputerowi pobieranie danych na żądanie. System plików łączy grupy 512-bajtowych sektorów w klastry, co jest 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 kawałków, 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 4096-bajtowe części, choć konieczne z wielu powodów, zapewnia 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 jednym kawałku, ponieważ jest dużo wolnego miejsca na zapisanie każdego pliku. A potem zaczynasz korzystać z komputera. Gdybyś go nie używał, pozostałby schludnie zorganizowany i nie musiałbyś się martwić o fragmentację, ale wtedy byłaby tylko kosztowną dekoracją pokoju. Fragmentacja dzieje się nie dlatego, że robisz coś złego lub dlatego, że twój komputer jest zły, tak się dzieje przy normalnym użytkowaniu komputera. Wyobraź sobie dysk twardy z plikami przechowywanymi porządnie jeden obok drugiego. Teraz powiedzmy, że usuwasz 1-megabajtowy plik ze środka tej starannie przechowywanej grupy, a następnie zapisujesz 2-megabajtowy plik na dysku twardym. Twój system szuka wolnego miejsca do zapisania pliku, znajduje 1-megabajtowy blok wolnego miejsca, który właśnie udostępniłeś, usuwając stary plik i zaczyna zapisywać do niego nowy plik, i jak można by się spodziewać, 1 megabajt później kończy mu się miejsce w tym miejscu i zaczyna szukać następnego dostępnego bloku wolnego miejsca. Jeśli następne okno przestrzeni ma rozmiar 1 megabajta, nowo zapisany plik zostanie rozbity tylko na 2 części. Ale powiedzmy, że następny blok wolnego miejsca ma pół megabajta, a następnie po zapisaniu części twojego pliku w tym miejscu, system szuka więcej miejsca i twój 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 poniższy obrazek. Po lewej stronie widać schematyczną reprezentację pliku przechowywanego w jednym kawałku w jednym miejscu. Po prawej stronie widać ten sam plik pofragmentowany na kilka części przechowywanych w różnych lokalizacjach na dysku twardym. Teraz wyobraź sobie, ile pracy musi wykonać głowica odczytująco-zapisująca, aby pobrać plik po lewej stronie i porównać go z ilością pracy, którą musi wykonać przeskakując z miejsca na miejsce, aby pobrać plik po prawej stronie. Oczywiste jest, że dostęp do pliku po prawej stronie zajmie więcej czasu. Im więcej fragmentów pliku jest rozbitych, a im dalej te fragmenty są rozrzucone na dysku twardym, tym dłużej trwa jego odzyskanie przez głowicę odczytująco-zapisującą, co skutkuje wolniejszą wydajnością.

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

Jak działa defragmentacja dysku

Teraz, gdy wiesz już wszystko, co musisz wiedzieć o dyskach twardych, systemie plików i fragmentacji, przejdziemy do głównego tematu tego artykułu, jakim jest defragmentacja dysku. Mam nadzieję, że jest jasne, dlaczego defragmentacja dysku twardego jest konieczna. Ta operacja nie tylko pomaga ponownie złożyć fragmenty plików, ale może również skonsolidować wolne miejsce, dzięki czemu dostępne są większe bloki miejsca na zapisanie 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 prościej, defragmentacja plików to proces ponownego łączenia części plików. Defragmentatorzy dysków ponownie zapisują pliki w ciągłe bloki wolnego miejsca, upewniając się, że wszystkie fragmenty plików są zapisywane w kolejności. W ten sposób głowica odczytująco-zapisująca dysku twardego musi przejść do jednego miejsca, aby uzyskać dostęp do żądanego pliku, zamiast zbierać fragmenty plików na całym dysku.

Defragmentacja wolnej przestrzeni

Defragmentacja lub 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 zapisywane na dysku twardym można łatwo umieścić w jednym kawałku. Podczas ponownego zapisywania plików podczas defragmentacji dysku defragmentatorzy starają się umieścić wszystkie pliki bliżej siebie, aby pozostała wolna przestrzeń została skonsolidowana w większe sekcje.

Inteligentne umieszczanie plików

Wiedząc, jak działa dysk twardy oraz jak dane są na nim przechowywane i dostępne, możesz łatwiej zrozumieć teorię 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.

Defragmentatorzy mogą próbować trzymać razem pliki, do których normalnie uzyskuje się dostęp, takie jak grupa plików .dll potrzebnych po uruchomieniu aplikacji. To znacznie zmniejsza ilość pracy, jaką musi wykonać głowica odczytująco-zapisująca dysku twardego, gdy żądane są te pliki. Umieszczenie plików systemowych na szybkich zewnętrznych ścieżkach dysku twardego skraca czas uruchamiania systemu oraz uruchamiania aplikacji. Ta szybka strefa na dysku twardym może być również wykorzystana do umieszczania najczęściej używanych plików, co przyspiesza wykonywanie codziennych zadań. Jednocześnie przeniesienie rzadko używanych plików na tył dysku (wolniejsze ścieżki wewnętrzne) zapewnia, że ​​nie przeszkadzają i nie zajmują cennego wolnego miejsca w strefie szybkiej.

Jak widać, defragmentacja dysku to nie tylko łączenie fragmentów plików, jest o wiele więcej. Wszystkie różne techniki stosowane w defragmentatorach oferują ogromny potencjał poprawy szybkości i wydajności systemu. Osoby, które twierdzą, że defragmentacja nie jest potrzebna w przypadku nowoczesnych dysków twardych, być może nie próbowały nowoczesnego defragmentatora z potężnym silnikiem optymalizacji. Każdy, kto dużo korzysta z 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 to wierzyć. Spróbuj defragmentować i zoptymalizować dysk twardy, aby zobaczyć, jaka może to wpłynąć na wydajność komputera.