Фрагментация в файловой системе может означать что
Обновлено: 05.07.2024
Те, кто в курсе этих проблем, знают и о приложениях для дефрагментации, а порой ими даже пользуются, но, к сожалению, не слишком активно. А между тем, это очень важно — особенно с точки зрения безопасности.
Список непосредственных угроз безопасности со стороны фрагментации невелик, но если учесть, как легко регулярно осуществлять дефрагментацию диска, не стоит этим пренебрегать.
С фрагментацией файловой системы связаны три важные проблемы, перечисленные ниже.
1. Сложности при аварийном восстановлении данных. При повреждении файловой системы большинство приложений для восстановления данных обращается к таблице размещения данных, поэтому если она повреждена, процесс восстановления может затянуться. А если файловая система сильно фрагментирована, шансы на успешное восстановление резко сокращаются, поскольку это затрудняет задачу реконструкции файлов. Разумеется, серьезные пользователи регулярно делают резервное копирование данных, но что если сбой файловой системы произойдет в промежутке между появлением на диске важных файлов и следующим резервным копированием?
2. Интенсификация операций ввода/вывода. Чем сильнее фрагментирована файловая система, тем больше физических операций приходится проделывать жесткому диску для чтения и записи данных. В результате тратится больше энергии, выделяется больше тепла и ускоряется износ подвижных компонентов системы. Стандартные твердотельные диски, например, рассчитаны на ограниченное количество операций записи, что связано со спецификой конструкции, которая предусматривает сохранение состояния диска при отключении питания. Поэтому сильная фрагментация значительно сокращает срок службы твердотельного диска — хотя то же самое можно сказать и о дефрагментации. Все это создает дополнительную угрозу безопасности данных в долгосрочной перспективе, поскольку повышает вероятность сбоя.
3. Снижение быстродействия системы. На первый взгляд может показаться, что снижение быстродействия системы сказывается исключительно на настроении пользователя, но на самом деле, все гораздо серьезнее: оно влечет за собой снижение скорости, эффективности и производительности защитного программного обеспечения, в том числе, брандмауэров и антивирусных сканеров. На последних фрагментация сказывается особенно сильно — мало того, что фрагментируются сами приложения и антивирусные базы данных, так еще и замедляется эффективность регулярного сканирования всей операционной системы. Кстати, снижение быстродействия усложняет и резервное копирование данных.
Разумеется, лучше всего пользоваться файловыми системами, которые не особенно подвержены фрагментации. В принципе, под это определение попадают почти все современные файловые системы. В UFS, ext3 и ZFS проблема фрагментации практически устранена. Больше всего от нее на сегодняшний день страдают NTFS и FAT32, последняя из которых до сих пор используется в большинстве внешних накопителей данных.
Операционные системы MS Windows, в которых NTFS и FAT32 используются особенно активно, по умолчанию оснащены встроенной утилитой дефрагментации, однако приложения от сторонних производителей справляются с этой задачей намного эффективнее. Это особенно актуально, если речь идет о большой компьютерной сети с высокой интенсивностью операций ввода/вывода. Не стоит, однако, забывать, что даже самые лучшие приложения от сторонних производителей не могут эффективно справляться с дефрагментацией, если на диске недостаточно свободного места.
В большинстве современных операционных система, за исключением Microsoft, используются файловые системы, не подверженные фрагментации: в FreeBSD — UFS, в большинстве дистрибутивов Linux — ext3, в OpenSolaris — ZFS. Существуют также файловые системы, фрагментация которых минимальна, — например, reiserfs, XFS и JFS. Они фрагментируются только тогда, когда у файловой системы не остается свободного места для эффективного распределения данных на жестком диске (как правило, при заполнении на 98 %). Тем не менее, в таких случаях можно полностью дефрагментировать файловую систему с помощью утилит для дампа и восстановления.
Так или иначе, нужно всеми силами избегать фрагментации файловой системы — не только по соображениям производительности, но и для безопасности. Лучше всего, разумеется, пользоваться файловыми системами, не подверженными фрагментации, а если это невозможно — регулярно осуществлять дефрагментацию жесткого диска. Это поможет надежно защитить важные данные и обезопасить себя от злоумышленников и вредоносного ПО.
Автор: Chad Perrin
Перевод: SVET
Оцените статью: Голосов
С началом популяризации многозадачных операционных систем, разработчики программ и оборудования столкнулись с проблемой фрагментации данных, которая оказывала негативный эффект на скорость чтения в классических HDD накопителях. С развитием технологий и появлением высокоскоростных SSD накопителей, данная проблема была отчасти нивелирована, тем не менее фрагментация данных продолжает оказывать негативное влияние даже на современные твердотельные диски.
Содержание:
Как и почему происходит фрагментация?
Каждый файл, который пользователь собирается записать на накопитель, будет помещаться в самый большой непрерывный фрагмент пространства диска. На новых запоминающих устройствах, такой фрагмент практически всегда длиннее файла, но в процессе использования, фрагменты становятся всё короче, и система распределяет данные на отдельные куски по всему телу диска.
Если файл действительно большой, система автоматически может разбить его на целую массу отдельных сегментов. В результате этого, диску придется выполнять намного больше манипуляций по считыванию, перемещению и позиционированию головок. В итоге, диск способный обеспечивать скорость считывания в 100-150 MB/с, сможет выдавать 10-30 MB/с в зависимости от степени фрагментации данных.
Отметим, значительное падение скорости считывания – не самое плохое, что может случится с фрагментированными файлами. Из-за того, что файлы раскиданы по телу накопителя, движущему приводу и считывающим головкам необходимо выполнять намного больше манипуляций, что конечно же негативно сказывается на надежности устройства и значительно повышает износ.
Не менее значимой проблемой фрагментированного диска является многократно возросший риск безвозвратной утери файлов после форматирования или удаления. Повреждение файловой системы, вредоносная деятельность вирусов, случайное удаление или форматирование сильно фрагментированного накопителя – достаточно трудная ситуация даже для профессиональных утилит, предназначенных для восстановления данных.
Это обусловлено алгоритмами, которые начинают работать после запуска утилит для восстановления. Поиск удаленных данных основан на поиске сигнатур, то есть программа анализирует поверхность накопителя, поочередно проверяя сектор за сектором в попытках найти тот, что когда-то был «заголовком» удаленного файла.
После нахождения заголовка алгоритм попытается определить длину файла (эта информация часто содержится в заголовке или её можно определить путем дальнейшего анализа данных). Определив длину, остается обнаружить сектора накопителя, которые соответствуют удаленному файлу.
Именно на этом этапе фрагментация может оказать решающее влияние на успех восстановления файлов, поскольку при сильной фрагментации данных, проверка секторов будет занимать больше времени, а также алгоритм будет давать неверные предположения о соответствии конкретных секторов к определённым данным.
Как уменьшить фрагментацию?
Для уменьшения фрагментации данных в Windows был предусмотрен специальный комплекс утилит, основной задачей которых является оптимизация и дефрагментация накопителя. Отметим, для наиболее эффективного результата, следует настроить дефрагментацию для регулярной проверки накопителя, к примеру, раз в неделю. Дефрагментация должна применяться ко всем дискам и логическим разделам.
Помимо этого, для успешного проведения дефрагментации утилите необходимо свободное пространство. Опытные пользователи стараются всегда оставлять не менее 20% свободного пространства на диске для его корректной работы, а также для нормальной работы оптимизирующих утилит. Также подобный подход позволяет уменьшить сам процесс фрагментации при записи объемных данных.
Но эффективно ли это для SSD?
Твердотельные SSD накопители и фрагментация
Каждый владелец SSD знает, что твердотельные накопители не нуждаются в проведении дефрагментации. В статье «Как увеличить срок службы SSD диска» мы более детально рассмотрели данный вопрос.
Отметим, в конструкции SSD отсутствуют движущиеся детали и твердотельному накопителю абсолютно безразлично фрагментированы данные или нет, поскольку скорость их считывания всегда будет максимальной.
Несмотря на это, мы настоятельно рекомендуем оставлять не менее 20% свободного места на накопителе, поскольку это позволит:
- Нормально работать функции TRIM (безвозвратная очистка ненужных данных).
- Выровнять износ устройства.
- Быстрее выполнять другие задачи по самообслуживанию SSD.
Часто задаваемые вопросы
Это сильно зависит от емкости вашего жесткого диска и производительности вашего компьютера. В основном, большинство операций восстановления жесткого диска можно выполнить примерно за 3-12 часов для жесткого диска объемом 1 ТБ в обычных условиях.
Почему некоторые файлы, после восстановления, могут не открываться?Если файл не открывается, это означает, что файл был поврежден или испорчен до восстановления.
Используйте функцию «Предварительного просмотра» для оценки качества восстанавливаемого файла.
Как я могу проверить, можно ли восстановить мои данные, перед покупкой?Пожалуйста, используйте бесплатные версии программ, с которыми вы можете проанализировать носитель и просмотреть файлы, доступные для восстановления.
Сохранить их можно после регистрации программы – повторное сканирование для этого не потребуется.
Любая файловая система так или иначе ищет компромисс между бесконтрольной фрагментацией, как в системе FAT , и полным запретом на фрагментацию, как в файловой системе ОС RT-11 . Одной из проблем FAT является необходимость регулярно дефрагментировать раздел, а в файловой системе RT-11 приходилось регулярно выполнять программу squeese , которая записывала друг за другом, последовательно, все файлы , разбросанные по диску. Фрагментация FAT приводила к снижению производительности ввода-вывода, а запрет на фрагментацию в RT-11 делал невозможным запись на диск большого файла , даже если на диске имелось полно участков, размер которых был лишь немногим меньше его длины, так как файл должен был быть записан только в последовательно расположенные блоки.
В файловой системе UFS проблема фрагментации решается очень изящно. Фактически, фрагментация диска редко превышает 1-2% от его объема, что в мире Windows считается превосходным показателем.
Как удается достичь такого? Нужно ли что-то делать системному администратору, чтобы фрагментация не мешала производительности в UNIX ?
Надо отметить, что термин "фрагментация" в UNIX означает явление, совсем не похожее на фрагментацию в FAT . В UFS , если на диск записывается файл размером меньше блока, ему выделяется фрагмент блока, но фактически "резервируется" целый блок, и файл , таким образом, имеет резерв для расширения до размера блока. Файлы размером больше блока записываются в свободные ( по -возможности, последовательные) блоки файловой системы. Однако размер файла не всегда кратен длине блока, поэтому последний из блоков, в которые записан файл , будет, скорее всего, заполнен не до конца. В этот блок в UFS можно записать фрагмент другого файла . В этом смысле "фрагментом" файла в UFS называется часть файла , меньшая по размеру, чем блок. Фрагменты одного файла не могут храниться в разных блоках. Это иллюстрирует рис. 6.1.
Индексный дескриптор хранит достаточно информации для того, чтобы идентифицировать не только блок, но и номер фрагмента в блоке, когда речь идет о размещении файла на диске.
Фрагментации в том смысле, в котором она мучает пользователей Windows , в файловой системе UFS не бывает, так как драйвер файловой системы сам заботится о том, чтобы размещать файл по -возможности в пределах одного цилиндра.
Чтобы выяснить, много ли фрагментов (в понимании UFS ) на разделе, можно использовать команду fsck -n .
Изменение размеров раздела
Для изменения размеров раздела UFS можно воспользоваться программой growfs . Если же изменить размер раздела по какой-либо причине не представляется возможным, следует установить новый диск и перенести часть информации на него, возможно, создав соответствующие символические ссылки на переполненном разделе. Подробнее об изменении размеров разделов дисков и повышении их производительности сказано в "лекции 7" курса " Администрирование ОС Solaris".
Дерево каталогов
Все файлы в UNIX организованы древовидно: всегда существует корневой каталог , который обозначается "/". В нем есть подкаталоги. Обычно используются подкаталоги, перечисленные в табл. 6.1.
Каталог /bin в Solaris является символической ссылкой на каталог /usr/bin.
Характерным свойством Solaris является выделение отдельного каталога /exports, в котором сосредотачиваются разделяемые по сети подкаталоги, доступные для пользователей других компьютеров. Каталог /opt, куда устанавливается некоторое дополнительное программное обеспечение (от optional , необязательное) тоже есть в системах Solaris, но отсутствует во многих других системах UNIX .
Каталог для временных файлов /tmp монтируется в Solaris на отдельную виртуальную файловую систему типа tmpfs. Это особый тип файловой системы. Если в системе есть свободная оперативная память , то драйвер tmpfs хранит данные, записанные на файловую систему этого типа, в оперативной памяти, а не диске. Если объем свободной памяти сокращается и она начинает требоваться другим программам, файлы из tmpfs записываются на раздел свопинга. Получается, что файлы , размещенные в файловой системе типа tmpfs, всегда занимают остаток оперативной памяти системы, для того чтобы она использовалась эффективно. Если свободной памяти нет, tmpfs размещается в пространстве свопинга.
Это автоматически приводит к тому, что записанные в файловую систему tmpfs файлы теряются после перезагрузки. Поэтому не следует хранить в /tmp какие-либо полезные файлы .
Скорость работы файловой системы tmpfs высока, т.к. часто все ее файлы физически расположены в оперативной памяти. Вследствие этого кэширование файлов на tmpfs не производится: они и так хранятся не на диске.
Казалось бы, использование tmpfs таит в себе резерв увеличения производительности любого приложения, поскольку достаточно записать данные в каталог /tmp и работать с ними там, чтобы скорость доступа к данным возросла многократно. На самом деле это не так, потому что чтение и запись любых дисков кэшируется, и лишь для некоторых приложений использование tmpfs оправдано. Несомненно увеличивается быстродействие компиляторов и других программ с большими объемами промежуточных файлов - но они и так используют /tmp для хранения временной информации в процессе работы.
По умолчанию Solaris применяет tmpfs только для /tmp. При этом система избегает существенного объема дискового ввода-вывода, так как /tmp используется для временных файлов различных программ.
Внимание: создание отдельного раздела /tmp на диске приведет к тому, что /tmp не будет создан системой автоматически с типом файловой системы tmpfs и производительность системы может уменьшиться!
Фрагментация происходит на жестком диске , в модуле памяти или на другом носителе, когда данные недостаточно физически записаны на диск. Эти фрагментированные отдельные фрагменты данных обычно называют фрагментами .
Дефрагментация , то есть процесс ООН -fragmenting или склеиванием, эти фрагментированные файлы , таким образом они сидят ближе, физически, на диске или другом носителе, потенциально ускоряя способность привода для доступа к файлу.
Что такое фрагменты файлов?
Фрагменты, как вы только что прочитали, представляют собой просто фрагменты файлов, которые не помещаются рядом друг с другом на диске. Это может показаться странным, и вы ничего не заметите, но это правда.
Например, когда вы создаете новый файл Microsoft Word, вы видите весь файл в одном месте, например на рабочем столе или в папке «Документы». Вы можете открыть его, отредактировать, удалить, переименовать, как хотите. С вашей точки зрения, все это происходит в одном месте, но на самом деле, по крайней мере физически на ходу , это часто не так.
Вместо этого ваш жесткий диск, вероятно, сохраняет части файла в одной области устройства хранения, в то время как остальная его часть существует где-то еще на устройстве, потенциально далеко … условно говоря, конечно. Когда вы открываете файл, ваш жесткий диск быстро собирает все части файла, чтобы он мог использоваться остальной частью вашей компьютерной системы.
Когда накопителю приходится считывать фрагменты данных из нескольких разных областей на диске, он не может получить доступ ко всем данным так быстро, как если бы все они были записаны вместе в одной и той же области диска.
Фрагментация: аналогия
В качестве аналогии представьте, что вы хотите играть в карточную игру, которая требует целой колоды карт. Прежде чем вы сможете играть в игру, вы должны извлечь колоду, где бы она ни находилась.
Если карты разложить по всей комнате, время, необходимое для их сбора и приведения в порядок, будет гораздо больше, чем если бы они сидели на столе, хорошо организованном.
Колода карт, разбросанная по всей комнате, может рассматриваться как фрагментированная колода карт, во многом как фрагментированные данные на жестком диске, которые, собранные вместе (дефрагментированные), могут равняться файлу, который вы хотите открыть, или процессу из определенная программа, которая должна быть запущена.
Почему происходит фрагментация?
Фрагменты возникают, когда файловая система позволяет создавать промежутки между различными частями файла. Если вы знаете что-нибудь о файловых системах в целом, вы, возможно, уже догадались, что файловая система была виновником в этом бизнесе фрагментации, но почему?
Иногда происходит фрагментация, потому что файловая система зарезервировала слишком много места для файла при его создании, и поэтому оставила открытые области вокруг него.
Ранее удаленные файлы также являются еще одной причиной, по которой файловая система фрагментирует данные при записи. Когда файл удален, его ранее занятое пространство теперь открыто для новых файлов, которые будут сохранены в нем. Как вы можете себе представить, если это открытое пространство не достаточно велико для поддержки всего размера нового файла, то только часть его может быть сохранена там. Остальные должны быть расположены где-то еще, надеюсь, поблизости, но не всегда.
Для хранения некоторых фрагментов файла в одном месте, в то время как другие находятся в другом месте, потребуется, чтобы жесткий диск просматривал пробелы или пробелы, занимаемые другими файлами, до тех пор, пока он не соберет все необходимые фрагменты, чтобы собрать файл для вас.
Этот метод хранения данных абсолютно нормален и, вероятно, никогда не изменится. В качестве альтернативы, файловая система должна постоянно переставлять все существующие данные на диске каждый раз, когда файл изменяется, что приводит к полному процессу процесса записи данных, замедляя все остальное с ним.
Таким образом, хотя разочарование в том, что существует фрагментация, которая немного замедляет работу компьютера, вы можете думать о нем как о «необходимом зле» в некотором смысле — этой маленькой проблеме, а не намного более серьезной .
Дефрагментация на помощь!
Как вы уже знаете из всего обсуждения, файлы на устройстве хранения могут быть доступны намного быстрее, по крайней мере, на традиционном жестком диске, когда составляющие их части находятся близко друг к другу.
Со временем, когда происходит все больше и больше фрагментации, может наблюдаться заметное, даже заметное замедление. Вы можете воспринимать это как общую медлительность компьютера, но, принимая во внимание чрезмерную фрагментацию, большая часть этой медлительности может быть связана с тем, что вашему жесткому диску требуется время для доступа к файлу за файлом, каждое из которых находится в любом количестве различных физических мест на диске.
Таким образом, в некоторых случаях дефрагментация или обращение вспять фрагментации (т. Е. Сборка всех частей ближе друг к другу) является задачей по обслуживанию интеллектуального компьютера. Обычно это называют дефрагментацией .
Процесс дефрагментации — это не то, что вы делаете вручную. Как мы уже упоминали, ваш опыт работы с файлами согласован, поэтому вам не нужно переставлять. Фрагментация — это не просто неорганизованная коллекция файлов и папок.
Специальный инструмент для дефрагментации — это то, что вам нужно. Disk Defragmenter является одним из таких дефрагментаторов и включен бесплатно в операционной системе Windows . Тем не менее, существует также множество сторонних вариантов , лучшие из которых значительно лучше справляются с процессом дефрагментации, чем встроенный инструмент Microsoft.
Посмотрите наш Список свободного программного обеспечения для дефрагментации, чтобы получить полные обновленные обзоры лучших из них. Defraggler — это наш любимый.
Дефрагментация довольно проста, и все эти инструменты имеют похожие интерфейсы. По большей части, вы просто выбрать диск , который вы хотите дефрагментировать и нажмите или нажмите Дефрагментацию или Defrag кнопку. Время, необходимое для дефрагментации диска, зависит в основном от его размера и уровня фрагментации, но для большинства современных компьютеров и больших жестких дисков потребуется полная дефрагментация в течение часа или более.
Должен ли я дефрагментировать мой твердотельный жесткий диск?
Нет, вам не следует дефрагментировать твердотельный жесткий диск (SSD). По большей части дефрагментация SSD — это пустая трата времени. Кроме того, дефрагментация SDD сократит общий срок службы привода.
Твердотельный накопитель — это жесткий диск без движущихся частей. Твердотельные накопители — это в основном заросшие версии хранилищ, используемые на флэш-накопителях и цифровых камерах.
Как вы, возможно, уже догадались, если на диске нет движущихся частей, и поэтому нет нужды занимать время, когда он перемещается, собирая все фрагменты файла вместе, тогда все фрагменты файла могут быть по существу доступны одновременно время.
Все сказанное, да, фрагментация действительно происходит на твердотельных дисках, потому что виновата в основном файловая система. Однако, поскольку на производительность не влияет так сильно, как на не-SSD, вам не нужно их дефрагментировать.
Другая причина, по которой вам не нужно дефрагментировать твердотельные накопители, заключается в том, что вы не должны дефрагментировать их! Это приведет к тому, что они потерпят неудачу быстрее, чем в противном случае. Вот почему:
Твердотельные накопители допускают конечное количество операций записи (т. Е. Помещают информацию на диск). Каждый раз, когда дефрагментация запускается на жестком диске, она должна перемещать файлы из одного места в другое, каждый раз записывая файл в новое место. Это означает, что SSD будет выдерживать постоянную запись, снова и снова, по мере продвижения процесса дефрагментации.
Больше письма = больше износа = более ранняя смерть.
Так что, без сомнения, не дефрагментируйте свой SSD . Это не только бесполезно, но и наносит ущерб. Многие инструменты дефрагментации даже не дают возможности дефрагментировать твердотельные накопители, или, если они это сделают, выдают предупреждение с предупреждением о том, что это не рекомендуется.
Просто чтобы быть ясным: делайте дефрагментацию своих обычных, старомодных, «вращающихся» жестких дисков.
Подробнее о дефрагментации
Дефрагментация жесткого диска не перемещает ссылку на файл, только его физическое местоположение. Другими словами, документ Microsoft Word на вашем рабочем столе не покинет это место, когда вы его дефрагментируете. Это верно для всех фрагментированных файлов в любой папке.
Вы не должны чувствовать, что вам нужно дефрагментировать ваши жесткие диски по какому-либо регулярному расписанию. Как и все, однако, это, конечно, будет зависеть от использования вашего компьютера, размера жесткого диска и отдельных файлов, а также количества файлов на устройстве.
Если вы решите дефрагментировать, просто помните, что это абсолютно безопасно, и нет абсолютно никаких причин тратить деньги на программу для этого: существует множество очень хороших бесплатных инструментов дефрагментации!
Читайте также: