Дефрагментация файловых систем Windows и Linux

Дефрагмента́ция — процесс обновления и оптимизации логической структуры раздела диска с целью обеспечения хранения файлов в непрерывной последовательности кластеров. После дефрагментации ускоряется чтение и запись файлов, а, следовательно, и работа программ, ввиду того, что последовательные операции чтения и записи выполняются быстрее случайных обращений (например, для жесткого диска при этом не требуется перемещение головки). Другое определение дефрагментации: перераспределение файлов на диске, при котором они располагаются в непрерывных областях.

Длинные файлы занимают несколько кластеров. Если запись производится на незаполненный диск, то кластеры, принадлежащие одному файлу, записываются подряд. Если диск переполнен, на нём может не быть цельной области, достаточной для размещения файла. Тем не менее, файл все-таки запишется, если на диске много мелких областей, суммарный размер которых достаточен для записи. В этом случае файл записывается в виде нескольких фрагментов. Такое разбиение файла на фрагменты при записи на диск называется фрагментацией. Если на диске много фрагментированных файлов, скорость их чтения с носителя уменьшается, поскольку перемещение между кластерами, в которых хранятся фрагменты, на жёстких дисках требует времени. При использовании флеш-памяти время поиска (обращения к разным кластерам) значительно ниже, поэтому для них дефрагментация не требуется.

 

Некоторое ПО требует, чтобы определённые файлы в обязательном порядке хранились в последовательно расположенных секторах.

 

Дефрагментация чаще всего требуется для таких файловых систем, как File Allocation Table (FAT16, FAT32) для MS-DOS и Microsoft Windows, так как в программах для работы с ними обычно не предусмотрено никаких средств для предотвращения фрагментации, и она появляется даже на почти пустом диске и небольшой нагрузке.

В FAT каждый новый файл размещается, по возможности, как можно ближе к началу диска и следует вплотную за другими файлами. Когда размер одного из файлов изменяется в сторону увеличения, следующий за этим файлом препятствует изменению размера и операционной системе приходится разбивать редактируемый файл на фрагменты.

 

В NTFS разработчики решили поступить чуть умнее, оставляя вокруг каждого файла «буферную зону» из свободного пространства, которое затем может использоваться, если объем файла увеличится. Иногда такой метод работает, иногда нет, но в итоге пользователю все равно приходится проводить дефрагментацию, чтобы вернуть прежнюю производительность.

 

Помимо замедления компьютера в работе с файловыми операциями (таких, как чтение и запись), фрагментация файлов негативно сказывается на «здоровье» жёсткого диска, так как заставляет постоянно перемещаться позиционирующие головки диска, которые осуществляют чтение и запись данных.

 

Для устранения проблемы фрагментации существуют программы-дефрагментаторы, принцип работы которых заключается в «сборе» каждого файла из его фрагментов. Общим недостатком таких программ является их медленная работа — процесс дефрагментации обычно занимает очень много времени (до нескольких часов).

 

Файловая система Linux не нуждается в дефрагментации, борясь с этим неприятным явлением самостоятельно.

 

Разработчики Linux решили проблему фрагментации, сделав это простым и изящным способом. В файловых системах Ext2, Ext3 и Ext4 новые файлы равномерно “раскидываются” по всему диску. При увеличении объема файла используется все доступное свободное пространство между файлами и фрагментации, в большинстве случаев, не происходит. А если она все же и происходит, то файловая система в фоновом режиме старается переносить дефрагментированные файлы в другое место, где фрагменты могут быть объединены. Таким образом, отдельные и регулярные процедуры дефрагментации не требуется. С таким фоновым переносом фрагментов файлов связана одна интересная особенность файловых систем Ext. Если диск заполнен более чем на 95% (80% по другим данным), то фрагментация все же возможна. Чтобы предупредить снижение скорости чтения и записи файлов в этом случае следует задуматься о покупке нового, более просторного диска. Если этот вариант не уместен, то существует одна хитрость, позволяющая избавиться от фрагментации даже в случае переполненного диска. Перепишите все файлы фрагментированного раздела в другой раздел, а потом скопируйте обратно. Файловая система сама более разумно разместит вновь записываемые файлы, что позволит избавиться от фрагментации.

Знание файловой структуры и принципов работы жёсткого диска помогает сильно уменьшить фрагментацию файлов благодаря правильной организации работы пользователя. Эта организация заключается в том, что на чистый диск сначала записываются те файлы, которые предполагается хранить долго: любимые фильмы, архивы, музыку. Те же файлы, которые не планируется долго хранить, лучше записывать в конец диска: их удаление не вызовет дробления других файлов.

 

Помогает использование отдельного раздела для часто изменяемых файлов. Например, в Unix-подобных ОС на отдельных разделах часто размещаются пользовательские данные и настройки (каталог /home), временные файлы (/tmp), протоколы, кэши и др.