Datenträgerdefragmentierung erklärt

Die Defragmentierung von Datenträgern war früher ein Rätsel. Es wurde empfohlen, die Computermaus niemals zu berühren, während die Defragmentierung ausgeführt wird, dies im abgesicherten Modus durchzuführen und sich auf die Möglichkeit eines Datenverlusts durch gelegentlichen Stromausfall vorzubereiten. Viele Menschen befürchten immer noch eine Defragmentierung oder versuchen einfach, nicht darüber nachzudenken, weil bei der Suche im Internet immer noch alte Ratschläge auftauchen. In diesem Artikel werde ich versuchen, die Defragmentierung der Festplatte und alle damit verbundenen Begriffe in einfachen Worten zu erklären, um jede damit verbundene Angst oder jeden damit verbundenen Mythos zu beseitigen.

Um zu verstehen, was eine Defragmentierung der Festplatte ist, muss man zunächst verstehen, wie eine Festplatte funktioniert, was ein Dateisystem ist und wie eine Fragmentierung tatsächlich stattfindet. Dies mag nach sehr technischen Begriffen klingen, aber die Begriffe sind in Wirklichkeit mit ein wenig Erklärung und einigen Abbildungen leicht zu verstehen. Schauen wir sie uns hier an.

So funktioniert Ihre Festplatte

Ihre Festplatte ist der langsamste Teil Ihres Computers, da sie bewegliche Teile enthält - sich drehende Platten und den Lese- / Schreibkopf. So sieht es in Ihrem Computer aus:

Jedes Mal, wenn Sie eine Datei öffnen (oder das System versucht, auf eine Datei zuzugreifen), sendet die CPU die Anforderung an Ihre Festplatte, und der Lese- / Schreibkopf beginnt sich zu bewegen, um die angeforderten Daten abzurufen. Anstatt ins Detail zu gehen und darüber zu sprechen, wie sich der Lese- / Schreibkopf genau bewegt (unter Verwendung von Begriffen wie „Winkelgeschwindigkeit“, „Suchzeit“ usw.), möchte ich nur eine Tatsache angeben, an die Sie sich erinnern müssen - in Bezug auf die Datenzugriffsgeschwindigkeit Der äußere Teil des Festplattenplatters, auch als Vorderseite des Laufwerks bezeichnet, ist der schnellste, während der innere Teil oder die Rückseite des Laufwerks am langsamsten ist.

Die Plattenoberfläche ist in Sektoren und Spuren unterteilt (siehe Bild unten). Wenn dies zu viele Informationen sind, um sie aufzunehmen, machen Sie sich darüber keine Sorgen. Es gibt zwei Gründe, warum ich diese Informationen in meinen Artikel aufnehme: Es kann hilfreich sein, ein Bild in Ihrem Kopf zu erstellen, das zeigt, wie Daten auf Ihrer Festplatte gespeichert werden. Dies sind auch Begriffe, die häufig in Defragmentierungssoftware verwendet werden. Wenn Sie also zusätzliche Anstrengungen unternehmen können, lesen Sie auf jeden Fall diesen Teil durch und versuchen Sie, die äußerst technische Terminologie zu verstehen, die hier folgen wird.

Spuren sind im Grunde wie die Jahresringe an einem geschnittenen Baum. Und Sektoren sind wie die Keile in einer Pizza, außer dass in der Computerterminologie ein einzelner Sektor der Teil des Pizzakeils ist, der zu einer einzelnen Spur gehört und normalerweise 512 Bytes groß ist.

Unterschiedliche Festplattenmodelle können eine unterschiedliche Anzahl von Spuren und Sektoren aufweisen. Es bleibt jedoch die Tatsache, dass Daten, die auf den äußeren Spuren auf einer Festplatte gespeichert sind, weniger Zeit für den Zugriff des Lese- / Schreibkopfs benötigen als Daten, die auf den inneren Spuren gespeichert sind.

Was ist ein Dateisystem?

Bei riesigen Datenmengen, die auf der Festplatte gespeichert sind, muss es eine Möglichkeit geben, diese zu organisieren und zu steuern, wie dies bei Dateisystemen der Fall ist. NTFS ist das Dateisystem, das von Microsoft im Windows-Betriebssystem verwendet wird (ab Windows NT). Das Dateisystem verwaltet den physischen Speicherort jeder Datei auf der Festplatte und ermöglicht es Ihrem Computer, Daten abzurufen, wenn dies angefordert wird. Das Dateisystem kombiniert Gruppen von 512-Byte-Sektoren zu Clustern. Dies ist die kleinste Speichereinheit zum Speichern einer Datei oder eines Teils einer Datei. Auf NTFS-Festplatten gibt es normalerweise 8 Sektoren pro Cluster, was bedeutet, dass die Größe eines einzelnen Clusters 4096 Byte beträgt. Dies ist die Größe der Teile, in die jede Datei unterteilt wird. Wenn man bedenkt, dass die Größe vieler auf Ihrer Festplatte gespeicherter Dateien in Megabyte oder sogar Gigabyte gemessen wird, bietet die Aufteilung in 4096-Byte-Teile, obwohl dies aus einer Reihe von Gründen erforderlich ist, ein großes Fragmentierungspotenzial.

Was ist Fragmentierung?

Auf einer frisch formatierten Festplatte werden Dateien fortlaufend geschrieben - alle Cluster, die zu einer einzelnen Datei gehören, werden ordentlich zusammen gespeichert und die Datei besteht aus einem Stück, da für jede Datei ausreichend freier Speicherplatz vorhanden ist. Und dann benutzen Sie Ihren PC. Wenn Sie es nicht verwenden würden, würde es ordentlich organisiert bleiben und Sie müssten sich keine Sorgen um Fragmentierung machen, aber dann wäre es nichts anderes als eine teure Raumdekoration. Fragmentierung geschieht nicht, weil Sie etwas falsch machen oder weil Ihr PC schlecht ist, sondern weil dies bei normaler PC-Nutzung der Fall ist. Stellen Sie sich eine Festplatte mit Dateien vor, die ordentlich nebeneinander gespeichert sind. Angenommen, Sie löschen eine 1-Megabyte-Datei aus der Mitte dieser ordentlich gespeicherten Gruppe und speichern dann eine 2-Megabyte-Datei auf Ihrer Festplatte. Ihr System sucht nach freiem Speicherplatz, in den die Datei geschrieben werden kann. Es findet den 1-Megabyte-Block freien Speicherplatzes, den Sie gerade durch Löschen der alten Datei zur Verfügung gestellt haben, und beginnt mit dem Schreiben der neuen Datei, und wie zu erwarten, 1 Megabyte später geht an dieser Stelle der Speicherplatz aus und es wird nach dem nächsten verfügbaren Block freien Speicherplatzes gesucht. Wenn das nächste Speicherplatzfenster 1 Megabyte groß ist, wird Ihre neu gespeicherte Datei nur in zwei Teile aufgeteilt. Angenommen, der nächste Block freien Speicherplatzes ist ein halbes Megabyte. Nachdem Sie einen Teil Ihrer Datei an diese Stelle geschrieben haben, sucht das System nach mehr Speicherplatz und Ihre Datei ist jetzt in mehr als zwei Teile aufgeteilt. Dies ist eine vereinfachte Erklärung, wie Fragmentierung auftritt.

Schauen Sie sich das Bild unten an, um zu sehen, warum dies für die Leistung Ihres PCs wichtig ist. Links sehen Sie eine schematische Darstellung einer Datei, die alle an einem Ort in einem Stück gespeichert ist. Rechts sehen Sie dieselbe Datei, die in mehrere Teile fragmentiert ist, die an verschiedenen Orten auf der Festplatte gespeichert sind. Stellen Sie sich nun vor, wie viel Arbeit der Lese- / Schreibkopf leisten muss, um die Datei auf der linken Seite abzurufen, und vergleichen Sie sie mit der Menge an Arbeit, die er leisten muss, um die Datei auf der rechten Seite abzurufen. Es ist offensichtlich, dass der Zugriff auf die Datei auf der rechten Seite länger dauert. Je mehr Teile in die Datei aufgeteilt sind und je weiter diese Teile auf der Festplatte verteilt sind, desto länger dauert es, bis der Lese- / Schreibkopf sie abruft, was zu einer langsameren Leistung führt.

Neben der Dateifragmentierung selbst gibt es das Problem der Fragmentierung des freien Speicherplatzes, was wiederum zu einer stärkeren Dateifragmentierung führt. Dies tritt normalerweise auf, wenn Daten gelöscht werden und kleine Teile des freien Speicherplatzes zwischen den verbleibenden Dateien verstreut bleiben. Das Ergebnis ist, dass neue Dateien, wenn sie auf der Festplatte gespeichert werden, vom System in Teile zerlegt werden, damit sie in diese kleinen Bereiche des freien Speicherplatzes passen.

So funktioniert die Defragmentierung von Datenträgern

Nachdem Sie nun alles wissen, was Sie über Festplatten, Dateisystem und Fragmentierung wissen müssen, werden wir uns dem Hauptthema dieses Artikels zuwenden, der Defragmentierung der Festplatte. Ich hoffe, es ist klar, warum es notwendig ist, Ihre Festplatte zu defragmentieren. Dieser Vorgang hilft nicht nur beim Zusammensetzen von Dateiteilen, sondern kann auch den freien Speicherplatz konsolidieren, sodass größere Speicherblöcke zum Schreiben neuer Dateien verfügbar sind, wodurch eine weitere Fragmentierung verhindert wird. Ein guter Defragmentierer wird auch einen Algorithmus für die Platzierung intelligenter Dateien enthalten, der das Wissen über schnellere und langsamere Datenzugriffszonen auf der Festplatte nutzt. Schauen wir uns diese Aspekte der Datenträgerdefragmentierung genauer an.

Dateidefragmentierung

In einfachen Worten ist die Dateidefragmentierung der Vorgang, bei dem Dateiteile wieder zusammengesetzt werden. Defragmentierer schreiben Dateien neu in zusammenhängende freie Speicherblöcke, um sicherzustellen, dass alle Dateifragmente in aufeinanderfolgender Reihenfolge geschrieben werden. Auf diese Weise muss der Lese- / Schreibkopf der Festplatte an einen Ort verschoben werden, um auf die angeforderte Datei zuzugreifen, anstatt Dateistücke auf der gesamten Festplatte zu sammeln.

Defragmentierung des freien Speicherplatzes

Die Defragmentierung oder Konsolidierung des freien Speicherplatzes auf einer Festplatte ist eine der effektivsten Techniken zur Verhinderung von Fragmentierung. Wenn sich der freie Speicherplatz in großen zusammenhängenden Blöcken befindet, anstatt in kleineren Abschnitten auf der Festplatte verteilt zu sein, können neue Dateien, die auf die Festplatte geschrieben werden, einfach in einem Stück platziert werden. Beim Umschreiben von Dateien während der Defragmentierung versuchen die Defragmentierer, alle Dateien näher beieinander zu platzieren, damit der verbleibende freie Speicherplatz in größeren Abschnitten zusammengefasst wird.

Smart File Placement

Wenn Sie wissen, wie eine Festplatte funktioniert und wie Daten darauf gespeichert werden und auf diese zugegriffen wird, können Sie die Theorie hinter der Platzierung intelligenter Dateien leichter verstehen. Es gibt tatsächlich mehr als ein paar Möglichkeiten, wie Dateien auf einer Festplatte abgelegt werden können, um die Systemleistung zu verbessern. Verschiedene Defragmentierer verwenden möglicherweise unterschiedliche Techniken oder Algorithmen zum Platzieren von Dateien. Einige bieten eine Auswahl an Algorithmen, die ein Benutzer auswählen kann, um sie an seinen individuellen PC-Nutzungsstil anzupassen.

Defragmentierer versuchen möglicherweise, die Dateien, auf die normalerweise zugegriffen wird, zusammenzuhalten, z. B. eine Gruppe von DLL-Dateien, die beim Starten einer Anwendung benötigt werden. Dies reduziert den Arbeitsaufwand für den Lese- / Schreibkopf der Festplatte erheblich, wenn diese Dateien angefordert werden. Durch das Platzieren von Systemdateien auf den schnellen äußeren Spuren der Festplatte wird die Zeit für den Start Ihres Systems sowie für den Start von Anwendungen verkürzt. Diese schnelle Zone auf der Festplatte kann auch zum Platzieren von Dateien verwendet werden, auf die am häufigsten zugegriffen wird, um die Geschwindigkeit alltäglicher Aufgaben zu verbessern. Gleichzeitig wird durch das Verschieben selten verwendeter Dateien auf die Rückseite des Laufwerks (die langsameren inneren Spuren) sichergestellt, dass sie nicht im Weg sind und keinen wertvollen freien Speicherplatz in der schnellen Zone beanspruchen.

Wie Sie sehen können, werden bei der Defragmentierung von Datenträgern nicht nur Dateifragmente zusammengefügt, sondern es steckt noch viel mehr dahinter. Alle in Defragmentierern verwendeten Techniken bieten ein großes Potenzial zur Verbesserung der Systemgeschwindigkeit und -leistung. Personen, die behaupten, dass bei modernen Festplatten keine Defragmentierung erforderlich ist, haben möglicherweise keinen modernen Defragmentierer mit einer leistungsstarken Optimierungs-Engine ausprobiert. Jeder, der seinen PC häufig benutzt, Dateien bearbeitet, speichert und löscht, Software installiert und deinstalliert, Computerspiele spielt oder an langfristigen Schulprojekten arbeitet, wird definitiv eine Verbesserung der Leistung seines Computers feststellen, nachdem er eine funktionsreiche Defragmentierungssoftware verwendet hat. Sehen ist, wie sie sagen, Glauben. Versuchen Sie, Ihre Festplatte zu defragmentieren und zu optimieren, um festzustellen, welchen Unterschied sie in der Leistung Ihres PCs bewirken kann.