磁盘碎片整理解释

磁盘碎片整理过去一直是个谜，建议不要在碎片整理运行时触摸计算机鼠标，在安全模式下进行，并为偶尔断电导致数据丢失的可能性做好准备。 许多人仍然害怕碎片整理，或者只是尝试不去想它，因为互联网搜索中仍然出现了旧的建议。 在本文中，我将尝试用简单的术语解释磁盘碎片整理和所有相关概念，以消除与之相关的所有恐惧或神话。

要了解磁盘碎片整理是什么，首先需要了解硬盘的运行方式、文件系统是什么以及碎片是如何发生的。 这些听起来像是非常专业的术语，但实际上这些概念很容易理解，只需稍加解释和一些插图即可。 让我们在这里看看它们。

您的硬盘是如何工作的

HDD（硬盘驱动器）是计算机中最慢的部分，因为它包含移动部件——旋转盘片和读写头。 这是您计算机内部的样子：

每次打开文件（或系统尝试访问文件）时，CPU 都会向您的硬盘发送请求，读写头开始移动以检索请求的数据。 与其详细讨论读写头是如何移动的（使用“角速度”、“寻道时间”等术语），我只会陈述一个您需要记住的事实——就数据访问速度而言，硬盘驱动器盘片的外部，也称为驱动器的前端，速度最快，而内部，或驱动器的后端，速度最慢。

磁盘表面被细分为扇区和磁道（见下图）。 如果这看起来有太多的信息需要接受，那么不要担心。 我在文章中包含此信息的原因有两个 - 它可能有助于在您的脑海中创建一幅图像，显示数据如何存储在您的硬盘上，这些也是碎片整理软件中经常使用的术语。 因此，如果您可以付出额外的努力，那么请务必通读这部分并尝试理解此处将要遵循的技术性很强的术语。

轨道基本上就像砍伐的树上的年轮。 扇区就像披萨中的楔子，除了在计算机术语中，单个扇区是披萨楔子中属于单个轨道的部分，通常大小为 512 字节。

不同的硬盘型号可能有不同数量的磁道和扇区。 然而，事实仍然是，存储在任何硬盘驱动器的外部磁道上的数据比存储在内部磁道上的数据花费更少的时间让读写头访问。

什么是文件系统？

由于存储在硬盘驱动器上的大量数据，必须有一种方法来组织和控制它，这就是文件系统所做的。 NTFS 是微软在 Windows 操作系统（从 Windows NT 开始）中使用的文件系统。 文件系统维护硬盘驱动器上每个文件的物理位置，并使您的计算机可以在请求时检索数据。 文件系统将 512 字节的扇区组合成簇，这是存储文件或文件的一部分的最小空间单位。 在 NTFS 硬盘上，每个簇通常有 8 个扇区，这意味着单个簇的大小为 4096 字节。 这是每个文件被分成的片段的大小。 考虑到存储在硬盘驱动器上的许多文件的大小以兆字节甚至千兆字节为单位，将它们分成 4096 字节的片段，尽管出于多种原因是必要的，但存在巨大的碎片潜力。

什么是碎片化？

在新格式化的硬盘驱动器上，文件以连续方式写入 - 属于单个文件的所有集群整齐地存储在一起，并且文件都是一体的，因为有足够的可用空间来写入每个文件。 然后你开始使用你的电脑。 如果你不使用它，它会保持整齐，你不必担心碎片，但它只是一个昂贵的房间装饰。 碎片的发生不是因为你做错了什么或者你的电脑坏了，这是正常使用电脑时会发生的。 想象一个硬盘驱动器，其中的文件一个接一个地整齐地存储。 现在假设您从这个整齐存储的组的中间删除了一个 1 兆字节的文件，然后将一个 2 兆字节的文件保存到您的硬盘驱动器中。 您的系统会寻找可用空间来写入文件，它会找到您刚刚通过删除旧文件获得的 1 兆字节可用空间块，然后开始将新文件写入其中，正如人们所期望的那样，1兆字节后，它在这个位置用完了空间并开始寻找下一个可用空间块。 如果下一个空间窗口大小为 1 兆字节，那么您新保存的文件只会分成 2 部分。 但是假设下一个可用空间块是半兆字节，然后将部分文件写入该位置，系统会寻找更多空间，您的文件现在被分成超过 2 个部分。 这是对碎片如何发生的简化解释。

要了解它为何对您的 PC 性能很重要，请查看下图。 在左侧，您会看到一个文件的示意图，该文件全部存储在一个位置。 在右侧，您会看到相同的文件被分割成多个片段，存储在硬盘驱动器的不同位置。 现在想象一下读写头必须做的工作量来检索左侧的文件，并将其与它必须做的工作量进行比较，以获取右侧的文件。 很明显，访问右侧的文件需要更长的时间。 文件被分解成的碎片越多，这些碎片分散在硬盘驱动器上的距离越远，读写头检索它所需的时间就越长，从而导致性能下降。

除了文件碎片本身，还有可用空间碎片的问题，这反过来又会导致更多的文件碎片。 这通常发生在数据被删除而留下一小部分空闲空间分散在剩余文件之间时。 结果是，当新文件保存到硬盘驱动器时，系统会将它们分成几部分以适应这些小部分的可用空间。

磁盘碎片整理的工作原理

现在您已经了解了有关硬盘驱动器、文件系统和碎片的所有知识，我们将继续讨论本文的主题，即磁盘碎片整理。 我希望很清楚为什么有必要对硬盘进行碎片整理。 此操作不仅有助于将文件片段重新组合在一起，而且还可以合并可用空间，以便有更大的空间块可用于写入新文件，从而防止进一步的碎片。 一个好的碎片整理程序还将包括一个智能文件放置算法，该算法利用硬盘驱动器上更快和更慢的数据访问区域的知识。 让我们仔细看看磁盘碎片整理的这些方面。

文件碎片整理

简单来说，文件碎片整理是将文件碎片重新组合在一起的过程。 磁盘碎片整理程序所做的是将文件重新写入连续的可用空间块，以确保所有文件碎片都按连续顺序写入。 这样，硬盘驱动器的读写头必须转到一个位置来访问请求的文件，而不必在整个驱动器上收集文件片段。

可用空间碎片整理

对硬盘驱动器上的可用空间进行碎片整理或整​​合是最有效的碎片预防技术之一。 当可用空间位于较大的连续块中，而不是以较小的部分分散在硬盘驱动器周围时，写入硬盘驱动器的新文件可以轻松地放在一块。 在磁盘碎片整理期间重写文件时，碎片整理程序会尝试将所有文​​件放在一起，以便将剩余的可用空间合并为更大的部分。

智能文件放置

了解硬盘驱动器的运行方式以及在其上存储和访问数据的方式，您可以更轻松地理解智能文件放置背后的理论。 实际上，为了提高系统性能，可以通过多种方式将文件放在硬盘驱动器上。 不同的碎片整理程序可能使用不同的技术或算法来放置文件，其中一些提供了用户可以选择的算法来匹配他们个人 PC 的使用风格。

碎片整理程序可能会尝试将通常访问的文件放在一起，例如启动应用程序时需要的一组 .dll 文件。 当请求这些文件时，这大大减少了 HDD 的读写头需要做的工作量。 将系统文件放置到硬盘驱动器的快速外部轨道可减少系统启动以及应用程序启动所需的时间。 硬盘驱动器上的这个快速区域还可用于放置最常访问的文件，从而提高日常任务的速度。 同时，将很少使用的文件移动到驱动器的后面（较慢的内部轨道）可确保它们不碍事，并且不会占用快速区域中宝贵的可用空间。

如您所见，磁盘碎片整理不仅仅是将文件碎片放在一起，还有很多其他功能。 碎片整理程序中使用的所有各种技术都为提高系统速度和性能提供了巨大的潜力。 声称现代硬盘驱动器不需要碎片整理的人可能没有尝试过具有强大优化引擎的现代碎片整理程序。 任何经常使用电脑、编辑、保存和删除文件、安装和卸载软件、玩电脑游戏或从事长期学校项目的人，在使用功能丰富的碎片整理软件后，肯定会注意到电脑性能的提高。 正如他们所说，眼见为实。 尝试对硬盘进行碎片整理和优化，看看它对您的 PC 性能有何影响。