Defragmentierung

Bei der Wartung von Dateisysteme, Defragmentierung ist ein Prozess, der den Grad von reduziert Zersplitterung. Dies geschieht, indem der Inhalt der körperlich organisiert wird Massenspeicher Gerät zum Speichern Dateien in die kleinste Anzahl von zusammenhängend Regionen (Fragmente, Ausdehnung). Es wird auch versucht, größere Regionen des freien Speicherplatzes zu schaffen Verdichtung die Rückkehr der Fragmentierung behindern. Einige Defragmentierungs -Dienstprogramme versuchen, kleinere Dateien innerhalb eines einzelnen Verzeichnisses zusammen zu halten, da sie häufig nacheinander zugegriffen werden.
Die Defragmentierung ist vorteilhaft und relevant für Dateisysteme für elektromechanische Laufwerke (Festplattenfahrten, Diskettenfahrten und Optische Festplattenmedien). Die Bewegung der Lesen/Schreibköpfe von Festplatte Über verschiedene Bereiche der Festplatte beim Zugriff auf fragmentierte Dateien ist langsamer im Vergleich zu dem Zugriff auf den gesamten Inhalt einer nicht fragmentierten Datei, ohne die Lese-/Schreibköpfe auf die Köpfe zu verschieben suchen Andere Fragmente.
Ursachen der Fragmentierung
Fragmentierung tritt auf, wenn die Dateisystem Kann oder wird nicht genügend zusammenhängender Speicherplatz bereitstellen, um eine vollständige Datei als Einheit zu speichern, sondern stellt stattdessen Teile davon in Lücken zwischen vorhanden Das System hat in erster Linie einen überschüssigen Speicherplatz für die Datei zugewiesen). Dateien, die häufig angehängt werden (wie bei Protokolldateien) sowie das häufigste Hinzufügen und Löschen von Dateien (wie bei E -Mails und Webbrowser -Cache), größere Dateien (wie bei Videos) und eine größere Anzahl von Dateien tragen zur Fragmentierung und zu einer konsequenten Leistung bei Verlust. Defragmentierung versucht, diese Probleme zu lindern.
Beispiel

Eine ansonsten leere Festplatte verfügt über fünf Dateien, eine bis zu E, jeweils 10 Speicherblöcke (für diesen Abschnitt, a Block ist eine Zuteilungseinheit der Dateisystem; das Block Größe wird festgelegt, wenn die Festplatte formatiert ist und eine beliebige Größe haben kann, die vom Dateisystem unterstützt wird). Auf einer leeren Festplatte werden alle diese Dateien nacheinander zugewiesen (siehe Beispiel 1 im Bild). Wenn die Datei B gelöscht werden würde, würde es zwei Optionen geben: Markieren Sie den Speicherplatz für Datei B als leer, um später erneut verwendet zu werden, oder verschieben Sie alle Dateien nach B, damit der leere Speicherplatz am Ende ist. Da das Verschieben der Dateien zeitaufwändig sein könnte, wenn viele Dateien verschoben werden mussten, wird normalerweise der leere Speicherplatz einfach dort gelassen, markiert in einer Tabelle als verfügbar für neue Dateien (siehe Beispiel 2 im Bild).[NB 1] Wenn eine neue Datei F zugewiesen wird, die 6 Platzblöcke benötigt, kann sie in die ersten 6 Blöcke des früheren Platzes B in der Datei B und die 4 folgenden Blöcke angeboten werden (siehe Beispiel 3 im Bild) . Wenn eine weitere neue Datei G hinzugefügt wird und nur 4 Blöcke benötigt, kann dies den Raum nach F und vor C (Beispiel 4 im Bild) belegen.
Wenn die Datei F jedoch erweitert werden muss, gibt es drei Optionen, da der Speicherplatz unmittelbar nicht mehr verfügbar ist:
- Verschieben Sie die Datei f auf die Stelle, an der sie als eine zusammenhängende Datei der neuen, größeren Größe erstellt werden kann. Dies wäre nicht möglich, wenn die Datei größer ist als der größte, zusammenhängende Raum. Die Datei könnte auch so groß sein, dass die Operation einen unerwünschten Zeitraum dauern würde.
- Bewegen Sie alle Dateien nach F, bis man genug Platz öffnet, um ihn wieder zusammenhängig zu machen. Dies zeigt das gleiche Problem wie im vorherigen Beispiel: Wenn es eine kleine Anzahl von Dateien gibt oder nicht viele Daten zu verschieben sind, ist es kein großes Problem, aber wenn es Tausende oder sogar Zehntausende von Dateien gibt, ist es nicht ' t genug Zeit, um all diese Dateien zu verschieben.
- Fügen Sie einen neuen Block woanders hinzu und geben Sie an, dass F eine Sekunde hat Ausmaß (Siehe Beispiel 5 im Bild). Wiederholen Sie dies Hunderte Male und das Dateisystem wird an vielen Stellen eine Reihe kleiner kostenloser Segmente verstreut, und einige Dateien haben mehrere Ausmaß. Wenn eine Datei viele solche Auszüge hat, kann die Zugriffszeit für diese Datei übermäßig lang werden, da die zufällige Suche nach der Festplatte beim Lesen zu tun hat.
Darüber hinaus beschränkt sich das Konzept der „Fragmentierung“ nicht nur auf einzelne Dateien mit mehreren Ausgriffen auf der Festplatte. Zum Beispiel eine Gruppe von Dateien, die normalerweise in einer bestimmten Reihenfolge gelesen werden (wie auf Dateien, die beim Laden von einem Programm zugegriffen werden, einschließlich bestimmter bestimmter Dlls, verschiedene Ressourcendateien, die Audio-/visuellen Mediendateien in einem Spiel) können als fragmentiert angesehen werden nicht fragmentiert; Die Lese-/Schreibköpfe müssen diese (nicht fragmentierten) Dateien zufällig suchen, um nacheinander zugreifen zu können. Einige Gruppen von Dateien wurden möglicherweise ursprünglich in der richtigen Reihenfolge installiert, driftet jedoch mit der Zeit auseinander, da bestimmte Dateien innerhalb der Gruppe gelöscht werden. Updates sind eine häufige Ursache dafür, denn um eine Datei zu aktualisieren, löschen die meisten Aktualisierer die alte Datei normalerweise zuerst und schreiben dann eine neue, aktualisiert an ihrer Stelle. Die meisten Dateisysteme schreiben die neue Datei jedoch nicht an derselben physischen Stelle auf der Festplatte. Dadurch können nicht verwandte Dateien die leeren Leerzeichen ausfüllen.
Minderung
Die Defragmentierung ist der Betrieb von Umfang der Umzugsdateien (physikalische Zuordnungsblöcke), sodass sie sich schließlich schließlich zu einem verschmelzen. Dies erfordert normalerweise mindestens zwei Kopiervorgänge: eine, um die Blöcke in einen freien Kratzerraum auf der Festplatte zu verschieben, damit mehr Bewegung auftreten kann, und ein anderer, um die Blöcke endgültig an ihren beabsichtigten Ort zu verschieben. In einem solchen Paradigma werden nie Daten von der Festplatte entfernt, so dass der Betrieb auch im Falle eines Stromverlusts sicher gestoppt werden kann. Das Bild des Artikels zeigt ein Beispiel.
Um eine Festplatte zu entfalten, kann die Defragmentierungssoftware (auch als "Defragmenter" bezeichnet) nur Dateien innerhalb des freien Speicherplatzes verschieben. Dies ist ein intensiver Operation und kann nicht in einem Dateisystem mit wenig oder gar keinem freien Speicherplatz durchgeführt werden. Während der Defragmentierung wird die Systemleistung verschlechtert und es ist am besten, den Computer während des Prozesses in Ruhe zu lassen, damit der Defragmentierer nicht durch unerwartete Änderungen am Dateisystem verwirrt wird. Abhängig vom verwendeten Algorithmus kann es für mehrere Pässe vorteilhaft sein oder nicht. Die Reorganisation, die an der Defragmentierung beteiligt ist Verzeichnis Struktur).
Neben der Defragmentierung von Programmdateien kann das Defragmenting -Tool auch die Zeit verkürzen, die zum Laden von Programmen und zum Öffnen von Dateien benötigt wird. Zum Beispiel die Windows 9x Defragmenter Zu den Intel Application Start Accelerator, die Programme auf der Festplatte optimiert hat, indem die defragmentierten Programmdateien und deren Abhängigkeiten nebeneinander in der Reihenfolge platziert wurden, in der das Programm sie lädt, um diese Programme schneller zu laden.[1] In Windows wird ein guter Defragmentierer das lesen Prefetch Dateien, um so viele dieser Dateigruppen wie möglich zu identifizieren und die Dateien in der Zugriffssequenz darin zu platzieren.
Zu Beginn der Festplatte haben die äußeren Spuren eine höhere Datenübertragungsrate als die inneren Spuren. Durch die häufigen Zugriff auf Dateien auf die äußeren Tracks erhöht sich die Leistung.[2] Dritte, wie MyDeFrag Defragmenter, werden häufig auf Dateien auf die äußeren Tracks zugegriffen und diese Dateien entfremdet.[3]
Verbesserungen in modernen Festplatten wie z. RAM Cache, schnellere Drehzahl der Platter, Befehlswarteschlange (Scsi/AN EINER TCQ oder Sata NCQ) und eine größere Datendichte verringern die negativen Auswirkungen der Fragmentierung auf die Systemleistung in gewissem Maße, obwohl die häufig verwendeten Datenmengen diese Vorteile ausgleichen. Moderne Systeme profitieren jedoch enorm von den derzeit verfügbaren riesigen Festplattenkapazitäten, da teilweise gefüllte Datenträger viel weniger als vollständige Festplatten fragmentieren,[4] Und auf einer HDD mit hoher Kapazität nimmt die gleiche Partition einen kleineren Zylinderbereich ein, was zu schnelleren Suche führt. Der Durchschnitt Zugriffszeit kann niemals niedriger als eine halbe Rotation der Platten sein, und Plattenrotation (gemessen in U / min) ist das Geschwindigkeitsmerkmal von HDDs, das das langsamste Wachstum im Laufe der Jahrzehnte (im Vergleich zur Datenübertragungsrate und der Suche nach Zeit) verzeichnet hat. Daher minimieren Sie die Anzahl Suchen bleibt in den meisten speicherlastigen Anwendungen vorteilhaft. Die Defragmentierung ist genau das: Sicherstellen, dass es höchstens eine Such pro Datei gibt und nur die versucht, nicht adjazente Tracks zu bestreiten.
Partitionierung
Eine gemeinsame Strategie zur Optimierung der Defragmentierung und zur Verringerung der Auswirkungen der Fragmentierung ist es Trennwand Die Festplatten auf eine Weise, die Partitionen des Dateisystems trennt, das viel mehr Lesevorgänge aus den volatileren Zonen erlebt, in denen Dateien häufig erstellt und gelöscht werden. Die Verzeichnisse, die die Benutzerprofile enthalten, werden ständig geändert (insbesondere mit dem TEMP -Verzeichnis und dem Webbrowser -Cache, das Tausende von Dateien erstellt, die in wenigen Tagen gelöscht werden). Wenn Dateien von Benutzerprofilen auf einer dedizierten Partition aufbewahrt werden (wie häufig auf Unix empfohlen Dateiensysteme, wo es normalerweise in der /var -Partition gespeichert ist), läuft der Defragmentierer besser, da er nicht mit allen statischen Dateien aus anderen Verzeichnissen umgehen muss. (Alternativ kann ein Defragmentierer bezeichnet werden, dass bestimmte Dateipfade einfach ausgeschlossen werden.) Für Partitionen mit relativ wenig Schreibaktivität verbessert sich die Defragmentierungszeit nach der ersten Defragmentierung erheblich .
Offline -Defragmentierung
Das Vorhandensein unbeweglicher Systemdateien, insbesondere a Auslagerungsdatei, kann die Defragmentierung behindern. Diese Dateien können sicher bewegt werden, wenn das Betriebssystem nicht verwendet wird. Zum Beispiel, ntfsresize verschiebt diese Dateien, um die Größe einer Größe zu ändern NTFS Trennwand. Das Werkzeug PageDeFrag Könnte Windows -Systemdateien wie die Swap -Datei und die Dateien, die die speichern Windows -Registrierung Durch das Laufen zur Startzeit, bevor die GUI geladen wird. Da Windows Vista nicht vollständig unterstützt wird und nicht aktualisiert wurde.
In NTFs werden die Dateien zur Festplatte hinzugefügt, die Hauptdateitabelle (MFT) muss wachsen, um die Informationen für die neuen Dateien zu speichern. Jedes Mal, wenn der MFT nicht verlängert werden kann, weil eine Datei im Weg steht, erhält der MFT ein Fragment. In frühen Windows -Versionen konnte es nicht sicher defremdiert werden, während die Partition montiert war API. Aber seit Windows XPEine zunehmende Anzahl von Defragenten ist jetzt in der Lage, die MFT zu entfalten, da die Fenster -Defragmentierungs -API verbessert wurde und nun diesen Umzugsbetrieb unterstützt.[5] Auch mit den Verbesserungen bleiben die ersten vier Cluster des MFT durch die Fenster -Defragmentierungs -API unbebbar, was dazu führt Dann der Rest der MFT zu Beginn der Festplatte (oder wo immer die Strategie des Defragenten als der beste Ort ist).
Festkörperscheiben
Beim Lesen von Daten von einem herkömmlichen elektromechanischen Festplattenantrieb muss der Festplattencontroller den Kopf zuerst relativ langsam auf die Strecke positionieren, auf der sich ein gegebenes Fragment befindet, und dann warten, während sich die Festplattenplatte dreht, bis das Fragment den Kopf erreicht. EIN Festkörperantrieb (SSD) basiert auf Flash-Speicher ohne bewegliche Teile so Zufallszugriff Von einem Dateifragment im Flash -Speicher leidet diese Verzögerung nicht, wodurch die Defragmentierung unnötig ist. Da der Flash -Speicher auf nur eine begrenzte Häufigkeit geschrieben werden kann, bevor er fehlschlägt, ist die Defragmentierung tatsächlich schädlich (außer bei der Minderung von katastrophales Versagen). Windows 7 und später defragmentiert eine SSD jedoch automatisch, jedoch ganz anders. Sobald die maximale Fragmentierungsgrenze erreicht ist, fehlschlägen nachfolgende Versuche, auf die Festplatte zu schreiben.[6]
Ansatz und Defragmentierer nach Dateisystemtyp

- FETT: Ms-dos 6.x und Windows 9x-Systems sind mit einem Defragmentierungs-Dienstprogramm namens Defrag ausgestattet. Das DOS Die Version ist eine begrenzte Version von Norton Speeddisk.[7] Die mit Windows 9x gelieferte Version wurde lizenziert Symantec Corporationund die Version, die mit Windows 2000 und XP geliefert wurde, ist lizenziert Condusivtechnologien.
- NTFS wurde vorgestellt mit Windows NT 3.1Aber der NTFS -Dateisystem -Treiber enthielt keine Defragmentierungsfunktionen.[8] Im Windows NT 4.0, Defragmentierung Apis wurden eingeführt, dass Tools von Drittanbietern zur Ausführung von Defragmentierungsaufgaben verwendet werden könnten; Es wurde jedoch keine Defragmentierungssoftware enthalten. Im Windows 2000, Windows XP und Windows Server 2003, Microsoft enthalten a Defragmentierungsinstrument bezogen auf Diskekeper[9] das nutzte die Defragmentierungs-APIs und war ein Einnutzen für Computermanagement. Im Windows Vista, Windows 7 und Windows 8Das Tool wurde erheblich verbessert und erhielt eine neue Schnittstelle ohne visuelle Festplatte und ist nicht mehr Teil des Computermanagements.[10][11] Es gibt auch eine Reihe kostenloser und kommerzieller Defragmentierungsprodukte von Drittanbietern Microsoft Windows.
- BSD UFS und besonders Freebsd Verwendet einen internen Reallocator, der in dem Moment, in dem die Informationen auf die Festplatte geschrieben werden, die Fragmentierung reduzieren soll.[12] Dies steuert den Systemabbau nach erweiterter Verwendung effektiv.
- Btrfs hat Online- und automatische Defragmentierung zur Verfügung.[13]
- Linux ext2, ext3, und ext4: Ähnlich wie bei UFS werden diese Dateisysteme zu Allokationstechniken verwendet, die die Fragmentierung jederzeit unter Kontrolle halten.[14] Infolgedessen ist in den meisten Fällen keine Defragmentierung erforderlich.[15] EXT2 verwendet einen Offline -Defragmentierer namens
E2DEFRAG
, was nicht mit seinem Nachfolger ext3 funktioniert. Andere Programme oder Dateisystem-unabhängige Programme wie Defragfs,[16] Kann verwendet werden, um ein ext3 -Dateisystem zu entfalten. Ext4 ist etwas rückwärtskompatibel mit ext3 und somit im Allgemeinen die gleiche Unterstützung durch Defragmentierungsprogramme. Derzeit kann E4DEFRAG verwendet werden, um ein ext4 -Dateisystem zu defragmentieren, einschließlich der Online -Defragmentierung. - Vxfs hat die
fsadm
Dienstprogramm, das Defrag -Operationen umfasst. - JFS hat die
Defragfs
Dienstprogramm auf IBM -Betriebssystemen.[17] - HFS Plus 1998 eingeführt mit Mac OS 8.1 Hat eine Reihe von Optimierungen für die Allokationsalgorithmen, um Dateien zu entfremnen, während sie ohne separate Defragmenter zugegriffen werden.[18] Es gibt mehrere Einschränkungen, damit Dateien Kandidaten für die Defragmentierung von „On-the-Fly“ (einschließlich einer maximalen Größe von 20 MB) sind. Seit OS X 10.3 gibt es einen Dienstprogramm, IDEFRAG, von Coriolis -Systemen. Unter der traditionellen Mac OS -Defragmentierung kann Norton Speeddisk und TechTool Pro durchgeführt werden.
- WAFL in NetAppDas ONTAP 7.2 -Betriebssystem hat einen Befehl namens
neu zutrennen
Das soll große Dateien befreit. - Xfs Bietet ein Online -Defragmentierungs -Dienstprogramm namens
XFS_FSR
. - SFS verarbeitet die Defragmentierungsfunktion auf fast völlig staatsfreundliche Weise (abgesehen von dem Ort, an dem sie arbeitet), sodass die Defragmentierung sofort gestoppt und begonnen werden kann.[19]
- ADFs, das Dateisystem verwendet von RISC OS und früher Eichelcomputer, hält die Dateifragmentierung unter Kontrolle, ohne eine manuelle Defragmentierung zu erfordern.[20]
Siehe auch
- Vergleich der Defragmentierungssoftware
- Fragmentierung (Computer)
- Dateisystemfragmentierung
- Virtuelles Festplattenbild
- Nivellierung tragen, eine ähnliche Technik zur Verlängerung des Flash -Speichergehalts
Anmerkungen
- ^ Die Praxis, den inzwischen nicht verwendeten Raum einer gelöschten Datei in einer Tabelle zu markieren, die für die spätere Verwendung verfügbar ist (ohne ihre Inhalte zu löschen), ist der Grund, warum wahnsinnig Programme können arbeiten; Sie wiederherstellen Dateien, deren Namen aus dem Verzeichnis gelöscht wurden, deren Speicherplatz jedoch noch nicht wiederverwendet wurde.
Verweise
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- ^ Der ultimative Defragge - Laruds Platz. Larud.net (2012-01-19). Abgerufen am 2013-07-28.
- ^ "Mydefrag v4.2.8". Archiviert von das Original Am 2010-02-16. Abgerufen 2014-08-14.
Bei den meisten Festplatten ist der Beginn des Harddisks erheblich schneller als das Ende, manchmal um bis zu 200 Prozent! Sie können dies selbst mit Versorgungsunternehmen wie * HD -Melodie messen. MyDeFrag ist daher darauf ausgerichtet, alle Dateien auf den Beginn der Festplatte zu verschieben.
- ^ Serdar Yegulalp (20. September 2005). "Neue Festplatten -Laufwerke verringern das Bedürfnis nach Festplattenbefragen". SearchWindowsServer.com: FAST -LEHR DER DISK Defragmentierung. Archiviert Aus dem Original am 3. Juni 2008. Abgerufen 2008-12-27.
- ^ "Archivierte Kopie". Archiviert von das Original am 2003-04-24. Abgerufen 2006-12-19.
{{}}
: CS1 Wartung: Archiviertes Kopie als Titel (Link) msdn.microsoft.com: "Die andere große Verbesserung [in Windows XP] ist die Unterstützung für die Online -Defragmentierung des MFT und die meisten Verzeichnisse und Dateimetadaten" - ^ Hanselman, Scott (3. Dezember 2014). "Die wahre und vollständige Geschichte - ist Windows Ihre SSD abfremdet?". Scott Hanselmans Blog. Microsoft. Archiviert Aus dem Original am 22. Dezember 2014.
- ^ Norton, Peter (Oktober 1994). Peter Nortons vollständiger Leitfaden zu DOS 6.22. Sams. p.521.
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- ^ "Fragmentierung in HFS plus Volumina". Archiviert von das Original am 18. November 2012. Abgerufen 2. September 2020.
Wie wir gesehen haben, scheint ein HFS+ Volumen der Fragmentierung gegenüber Mac OS X 10.3.x ziemlich gut zu widerstehen, und ich stelle mir keine Fragmentierung vor, um ein Problem zu sein, das schlecht genug ist, um proaktive Heilmittel (wie ein Entfelzungsinstrument) zu erfordern.
- ^ "Erkennen eines Dateifragmentierungspunkts für rekonstruiert fragmentierte Dateien mit sequentiellen Hypothesen -Tests". US8407192 B2. Archiviert Aus dem Original am 21. Februar 2015. Abgerufen 21. Februar 2015.
- ^ Reeves, Nick (26. Oktober 1990). "E -Format -Design -Dokument". Archiviert Aus dem Original am 7. April 2013. Abgerufen 24. Mai 2013.
Quellen
- Norton, Peter (1994) Peter Nortons vollständiger Leitfaden zu DOS 6.22, Seite 521 - SAMS ( ISBN067230614x)
- Woody Leonhard, Justin Leonhard (2005) Windows XP Timesaving -Techniken für Dummies, zweite Ausgabe Seite 456 - für Dummies ( ISBN0-764578-839).
- Jensen, Craig (1994). Fragmentierung: der Zustand, die Ursache, die Heilung. Executive Software International ( ISBN0-9640049-0-9).
- Dave Kleiman, Laura Hunter, Mahesh Satyanarayana, Kimon Andreou, Nancy Galz, Lawrence Abrams, Darren Windham, Tony Bradley und Brian Barber (2006) Winternale: Feldleitfaden zur Defragmentierung, Wiederherstellung und Verwaltung - Syngress ( ISBN1-597490-792)
- Robb, Drew (2003) Server -Festplattenverwaltung in einer Windows -Umgebung Kapitel 7 - Auerbach ( ISBN0849324327)
Externe Links
- Der Big Windows 7 Defragmenter -Test Benchmarks der beliebten Defragerie -Dienstprogramme
- Microsoft Windows XP Defragmentierung - So planen Sie eine wöchentliche Defragmentierung
- Microsoft Windows 2000 Professional und Server Defragmentierung - So planen Sie die Defragmentierung
- SST Festplattenoptimierer
- Wie Linux vermeidet, dass Dateien fragmentiert werden
- Wie die Defragmentierung für Windows 7 verändert wurde
- Vollständige Liste der Defragmentierungs -Dienstprogramme für Windows
- Beeinflusst das Dateisystem Ihres SSD die Leistung?