Как избавиться от фрагментации файлов

Восстановление фрагментированных файлов

Фрагментация. Снижая производительность компьютера и ограничивая возможности восстановления файлов, фрагментация может доставить немало неприятностей при необходимости вернуть потерянные данные. Почему дела обстоят именно так, что можно сделать для восстановления фрагментированных файлов и, главное, как можно избежать фрагментации?

Содержание:

Фрагментация

Предположим, вы сохранили файл на жестком диске. Если ваш жесткий диск пуст или не слишком заполнен, операционная система будет сохранять файлы в непрерывных блоках секторов на диске и хранить их в целостном виде. Но что произойдет, если вы давно пользуетесь жестким диском, добавляя и удаляя данные? Рано или поздно (когда именно – зависит от используемой файловой системы, размера жесткого диска и операционной системы, с которой вы работаете), на вашем жестком диске не останется достаточно длинных фрагментов свободного пространства для размещения больших файлов. Эта довольно растпространенная ситуация, и практически каждая операционная система (в том числе встроенная в портативные устройства) может с этим справиться.

Записывая новые данные, операционная система пытается найти достаточно большой участок свободного места на диске, чтобы сохранить файл в целостном виде. Однако, если данный файл больше любого из доступных свободных фрагментов или если он продолжает увеличиваться в размере (например, вы записываете видео), сохранить его, не разделив на более мелкие фрагменты, просто невозможно. Система фрагментирует (разделяет) файл, и каждый из меньших фрагментов сохраняется на отдельном участке свободного пространства. В результате содержимое файла разбрасывается случайным образом по поверхности диска. Это и называется фрагментацией.

Почему фрагментация – зло?

Известно, что фрагментация тормозит работу с файлами на магнитных жестких дисках: замедляется как чтение, так и запись. Почему «магнитные жесткие диски»? Просто потому, что на производительность хранилища твердотельных (SSD) накопителей фрагментация не оказывает негативного влияния. А также по следующим причинам.

Если вы используете традиционный магнитный жесткий диск, у него внутри есть вращающиеся диски и движущиеся головки. При чтении файла жесткий диск сначала располагает головки над областью на диске, содержащей данные, и ждет, пока они стабилизируются. Только тогда он начнет читать (или писать) информацию. Если файл хранится в едином непрерывном фрагменте, ему нужно будет только один раз переместить головки. Скорость непрерывных операций чтения на современных жестких дисках чрезвычайно высока; как правило, при чтении целостных файлов вы имеете как минимум 70-100 МБ/с.

Если файл имеет более одного фрагмента, жесткому диску придется перемещать головки каждый раз, когда ему нужно будет перейти к следующему фрагменту. Эти операции сильно сижат скорость записи и чтения. В результате сильно фрагментированный файл может читаться со скоростью от 5 до 15 МБ/с на том же диске.

Твердотельные носители, такие как накопители SSD, USB-накопители и все распространенные виды карт памяти не имеют механических движущихся частей внутри. Поэтому нет необходимости ждать, пока положение какой-либо детали не стабилизируется. В результате чтение или запись фрагментированных файлов происходит почти так же быстро, как чтение или запись непрерывных данных. Тем не менее, фрагментация на твердотельных носителях обусловливаиет появление других проблем, и возможность восстановления данных из фрагментированных файлов является одной из самых серьезных.

Операционные системы. Попробуйте уменьшить фрагментацию

Как именно операционная система выбирает фрагменты свободного пространства для заполнения новыми данными? Существует множество различных алгоритмов, используемых различными операционными системами в различных файловых системах. Большинство современных операционных систем пытаются минимизировать фрагментацию, выбирая оптимальный способ выделения свободного пространства. Но «оптимальный» — для каждой системы свой.

Например, алгоритм «наилучшего соответствия» всегда выберет самый маленький участок свободных кластеров, который достаточно велик, чтобы вместить файл. «Наихудшее соответствие», наоборот, предполагает размещение файлов на самых больших свободных участках. При этом небольшие «дыры» в начале диска игнорируются, а файлы добавляются в конец выделенной области до тех пор, пока диск не будет заполнен.

Алгоритм «первый подходящий» записывает файлы на первый же доступный и достаточно большой участок свободного пространства. Существуют и другие алгоритмы, у каждого из них есть свои плюсы и минусы, и все они оптимизированы для разных сценариев использования. Некоторые алгоритмы быстрее записывают большие файлы, другие показывают лучший результат, сокращая фрагментацию растущих файлов, и так далее.

Важно отметить, что вы ничего не должны (да и не можете) делать, чтобы настроить работу этих алгоритмов. Но можете ли вы вообще что-либо сделать для сокращения фрагментации?

Дефрагментация

Если говорить о механических (магнитных) жестких дисках, помочь может дефрагментация. Дефрагментация переупорядочивает данные, хранящиеся на жестком диске, по возможности сохраняя их в целостном виде. Ее алгоритм будет работать лучше, если у вас достаточно свободного места на жестком диске, так как системе необходимо будет сохранить любой перемещаемый файл, прежде чем освободить занимаемое им место на диске. Если места будет недостаточно, система не сможет полностью дефрагментировать диск (и это – одна из причин, по которым рекомендуется всегда оставлять некий процент свободного места на диске).

Инструменты дефрагментации могут запускаться вручную или работать по графику. Регулярная дефрагментация – отличный способ поддерживать оптимальный режим работы ваших механических жестких дисков. В последних версиях Windows встроенный инструмент дефрагментации может запускаться по графику без необходимости установки дополнительных приложений.

Дефрагментация твердотельных SSD и Flash-носителей

Как насчет дефрагментации твердотельных носителей, таких как USB флеш-накопители или SSD-диски? Их дефрагментация в традиционном смысле не имеет смысла. Фактически попытка дефрагментации флеш-памяти путем перераспределения и перезаписи данных будет приводить к дополнительному (и совершенно не нужному) износу носителя информации, сокращая их эффективную продолжительность жизни, при этом не ускоряя работы диска.

Почему у нас есть дефрагментатор SSD в Windows 8 и 8.1? Инструмент просто выдает команду TRIM на накопитель SSD, гарантируя, что любое свободное пространство, доступное на диске, распознается контроллером SSD или освобождается его алгоритмами сбора «мусора».

Фрагментация и восстановление данных

Наконец, поговорим об особенностях восстановления информации с фрагментированных носителей. Как мы выяснили, механические жесткие диски можно сохранить «красивыми и чистыми» с автоматическим дефрагментатором диска, который запускается по установленному графику. Однако для накопителей SSD такая возможность не предусмотрена. Имея по сути меньший размер в сравнении с механическими жесткими дисками той же стоимости, SSD-диски с большей вероятностью будут заполнены. А оставшееся небольшое свободное пространство на диске не оставляет операционной системе другого выхода, кроме применения фрагментации. Именно поэтому все файлы, которые вы записываете на SSD-устройства, чаще всего сильно фрагментированы. Добавьте к этому тот факт, что SSD-диски физически стирают ячейки, содержащие удаленные данные (через «сборку мусора» и TRIM), и получится, что ваши шансы восстановить что-либо с SSD-накопителя близки к нулю.

Почему еще фрагментация усложняет восстановление удаленных файлов? В момент удаления файла система может также стереть записи файловой системы, которые точно указывают на физические кластеры диска, занятые данным файлом. При работе с NTFS, которая используется практически на всех жестких дисках Windows, это, как правило, не проблема, но другие файловые системы, такие как FAT32 (используемая на флеш-накопителях, USB и картах памяти до 32 ГБ), сразу же удаляют эти «указатели» при удалении файла. В результате многие ссылки в файловой системе и повторная сборка файла могут быть недоступны.

О, если файловая система не работает, давайте попробуем «карвинг»! Не тут-то было.

«Карвинг», или восстановление файла по сохранившимся в системе данным и записям о нем, отлично работает при восстановлении целострных файлов и совсем не так хорошо, если вы пытаетесь восстановить фрагментированный файл.

При «карвинге» программа для восстановления данных, такая как RS Partition Recovery, считывает информацию с диска – один сектор за другим – ища знакомые подписи, которые могут указывать на файлы определенного формата. Когда он находит нечто похожее на начало файла (например, «DOC»), он анализирует данные, и, если подтверждается, что это действительно начало файла, алгоритм расширяет анализ, чтобы определить размер этого файла. Идея здесь заключается в том, что, зная адрес начала файла и его размер, мы можем просто прочитать информацию с нужных кластеров жесткого диска. И вуаля! У нас есть файл.

Это отлично работает, если ваш жесткий диск дефрагментирован, и если файл, который вы восстанавливаете, хранится на одной целостной части носителя. Но если файл разделен на части, разбросанные по диску, «карвинг»-алгоритм считает данные, которые относятся к началу файла, а затем и следующие данные, принадлежащие уже некоторым другим файлам.

Если вы используете программу с несколько более интеллектуальным алгоритмом «карвинга», она сможет обойти данную проблему, проанализировав файловую систему и определив на диске нужные области для восстановления. Это значительно увеличивает шансы на успешную «повторную сборку» фрагментированных файлов, но такой режим поддерживается далеко не каждым инструментом. Проще всего узнать программы, поддерживающие этот тип «карвинга», по возможности выбора области восстановления: вся поверхность диска, выделенные области (файлы) или нераспределенные области (свободное место на диске).

С другой стороны, если вы пытаетесь применить «карвинг» на жестком диске, у которого вообще нет файловой системы (например, после форматирования или перераспределения диска), все пространство на диске будет считаться «неразмеченным», и у вас не будет выбора, кроме сканирования всего диска.

Реальные сценарии

На самом деле восстановление удаленных файлов может быть выполнено, даже если они фрагментированы. Если, например, вы пытаетесь восстановить недавно удаленный файл, программа для восстановления данных начнет с анализа файловой системы. Поскольку большинство жестких дисков на компьютерах с ОС Windows используют NTFS, у программы с большой вероятностью определит правильную последовательность записей, относящихся ко всем физическим кластерам на жестком диске, которые раньше принадлежали этому файлу. В результате восстановление фрагментированного файла будет не таким проблематичным, как могло бы быть на FAT32 или при полном отсутствии файловой системы.

Источник

Дефрагментация файлов на диске Windows – что нужно знать пользователю

При активном использовании компьютера его быстродействие постепенно снижается. Особенно это заметно при работе с файлами, имеющими большой объем. Чаще всего это не связано с износом комплектующих. Опытные пользователи знают, что для решения данной проблемы обычно достаточно произвести дефрагментацию винчестера.

Рассмотрим эту процедуру более подробно.

Что такое фрагментация и дефрагментация

Файл необязательно должен занимать на накопителе непрерывный участок. В процессе записи он может быть разделён на несколько частей, между которыми будут располагаться другие файлы, их фрагменты или участки незанятого дискового пространства. Это придаёт файловой системе гибкость и позволяет экономно расходовать ресурсы электронного носителя информации. Так, если пользователь сотрет какой-либо файл, на его месте в дальнейшем будет сохранён новый, а в случае, если освободившегося дискового пространства окажется недостаточно, он допишется в другие незанятые участки. Это приведёт к фрагментации данных.

Фрагментированные файлы можно объединить. Иначе говоря, они станут физически едиными объектами. Для этого можно использовать специальные компьютерные программы. Такая процедура называется дефрагментацией, а программы, предназначенные для её осуществления, – дефрагментаторами.

Основные типы дефрагментации файлов

Выделяют следующие типы дефрагментации:

• Быстрая . Её сущность такова. Происходит объединение файлов, разделенных на отдельные фрагменты. Незанятые участки дискового пространства не обрабатываются. Это позволяет значительно ускорить процедуру (нередко во много раз). После её окончания возрастает скорость работы с данными, которые уже существовали ранее. На файлах, создаваемых или редактируемых после проведения дефрагментации, эффект возрастания скорости доступа к информации почти не отражается.
• Полная . Одновременно ведётся обработка данных и свободного пространства носителя. Процедура весьма длительная. Если накопитель объёмный, на её выполнение может уйти несколько часов. Но эффективность этой разновидности дефрагментации весьма высока. Она положительно влияет на все файлы, независимо от времени их сохранения, – как на уже ранее существовавшие, так и на вновь создающиеся.
• Дефрагментация свободного места . Осуществляется объединение только свободных участков дискового пространства. Фрагментация файлов при этом не уменьшается. Напротив, она может даже возрастать. Единственное преимущество – более высокая скорость сохранения новой информации. Используется такой способ нечасто.
• Оптимизация . Имеет много общего с полной дефрагментацией. Но есть и существенные отличия. Остановимся на них более подробно. В начало диска (самую быструю его часть) перемещаются небольшие файлы, необходимые для стабильной работы операционной системы. В его конце располагаются файлы, которые редко используются или имеют большой объем. В результате производительность винчестера ещё немного увеличивается.

Следует также отметить, что пользователь не всегда может устанавливать контроль над запуском процесса дефрагментации. Во время запуска Windows она выполняется автоматически. При этом происходит обработка важнейших файлов операционной системы. Компьютер от этого загружается немного медленнее, но после установки системных обновлений на загрузку системы уходит значительно меньше времени. Отключить данную опцию можно через системный реестр, однако делать этого не рекомендуется.

Во время работы операционной системы не получится дефрагментировать файлы подкачки или реестра. Проблема может быть разрешена путем использования мультизагрузочной утилиты или запуска дефрагментатора из другой операционной системы.

Нужно ли дефрагментировать файлы

Поскольку при сохранении на HDD информация фрагментируется, усложняется её считывание. Это может привести к таким последствиям, как:

• снижение скорости обработки данных на 60-70 %;
• падение скорости записи информации на носитель;
• увеличение времени загрузки компьютера;
• ухудшение производительности требовательных к системным ресурсам программ;
• перегрев HDD и сокращение срока его службы (во много раз увеличивается нагрузка на считывающие головки, поскольку фрагменты файла могут быть разбросаны по всему носителю);
• если в зоне, где располагается один из фрагментов файла, появится сбойный участок, восстановить находящиеся в нём данные будет весьма затруднительно.

Чтобы избежать всех этих неприятностей, необходимо своевременно выполнять дефрагментацию жестких дисков (либо их разделов).

Вышеизложенное относится, в первую очередь, к ОС Windows, установленным на носители с файловыми системами FAT и FAT32 (это устаревшие системы организации дискового пространства, но некоторые ими всё ещё пользуются). Для них не разрабатывалось никаких встроенных средств для борьбы с избыточной фрагментацией.

Если на компьютере установлена система macOS, пользователю не нужно оптимизировать жёсткий диск. Операционная система позаботится об этом сама.

Как часто нужно дефрагментировать диски

Это зависит от активности пользователя и характера выполняемых операций. Если используется только пакет офисных программ и иногда запускаются встроенные в Windows игры, значимых для операционной системы изменений долгое время не происходит. В такой ситуации достаточно дефрагментировать винчестер раз в полгода.

Если же на компьютер постоянно сохраняются фильмы и аудиофайлы, устанавливаются новые программы, они вследствие своего немалого объема оказываются разбросаны по секторам, далеко отстоящим друг от друга. Значит, дефрагментация требуется значительно чаще. Насколько чаще, напрямую зависит от активности пользователя. При интенсивном использовании может оказаться, что и еженедельного обслуживания накопителя недостаточно.

Замедление работы компьютера начинает ощущаться при значении фрагментации около 10%. Если этот показатель достигает 30%, работа машины тормозится так, что пользоваться ею становится крайне некомфортно. В таких ситуациях дефрагментация диска просто необходима.

Чтобы узнать, насколько сильно фрагментирован диск, можно запустить дефрагментатор, встроенный в Windows. Он присутствует во всех её версиях.

Для этого потребуется:

• Щелкнуть правой кнопкой по значку диска и выбрать в появившемся меню пункт «Свойства».
• Перейти на вкладку Сервис.
• Если компьютер работает под управлением Windows 10, нужно нажать на кнопку Оптимизировать . Для более ранних версий Windows следует воспользоваться кнопкой Выполнить дефрагментацию .

Выбрать из открывшегося списка нужный диск (если их больше одного), перейдя на него с помощью стрелок управления курсором или щелкнув один раз левой кнопкой мыши.

Нажать на кнопку Анализировать .

Дождаться результата. Ожидание продлится не более нескольких минут.

Если фрагментировано 10% или более, приступить к устранению проблемы, щелкнув по кнопке Выполнить дефрагментацию или Оптимизировать (в Windows 10).

По умолчанию системный дефрагментатор запускается автоматически 1 раз в неделю. Но это значение можно отредактировать (или вовсе отменить автозапуск) с помощью кнопки Изменить параметры .

Не стоит дефрагментировать винчестер слишком часто, поскольку это скорее ему навредит, чем поможет. Проведение такой процедуры ежедневно – явный перебор.

Подготовка перед дефрагментацией файлов

Прежде всего, следует выполнить очистку жесткого диска. Во время своей работы операционная система создаёт временные файлы. Сами они никуда не удаляются, занимая всё больше места в памяти накопителя. Об их удалении должен позаботиться пользователь. Это может значительно ускорить работу дефрагментатора, ведь ему не придется обрабатывать ненужные данные. Для очистки можно использовать системную утилиту Windows.

Порядок действий таков:

• Найти в «Проводнике» диск, который требуется очистить, нажать по его значку правой кнопкой мыши и выбрать пункт «Свойства».
• Открыть вкладку Общие.
• Запустить чистящую утилиту нажатием кнопки Очистка диска .

Появится окно, в котором отобразятся сведения о том, что именно можно удалить (пользователь может сам принимать решение, поставив соответствующие галочки), а также будет произведен подсчет объема освобождаемого пространства.

Остается только нажать на кнопку ОК и дождаться окончания работы программы.

Перед запуском программы обслуживания винчестера необходимо убедиться, что во время проведения процедуры будет стабильно электроснабжение. В случае отключения электричества пользователь может потерять часть данных.

Дефрагментация SSD и USB-дисков

Диски USB устроены так, что о фактическом местоположении фрагментов данных известно только контроллеру памяти. Сторонние программы получить к ним доступ не могут. Информация записывается в режиме scattershot-mode. Более того, следует учитывать, что USB-диски имеют ограниченное количество циклов перезаписи. Если лимит исчерпан, устройство попросту выйдет из строя. Восстановить его будет невозможно. Следовательно, дефрагментация флешек не только неэффективна, но и вредна.

SSD-накопители работают по тому же принципу, что и обычные флешки. В этих устройствах подвижные элементы отсутствуют. Быстродействие твердотельных накопителей никак не связано со степенью их фрагментации. Регулярное использование дефрагментатора может нанести только вред накопителю, сократив срок его службы в несколько раз.

Заключение – когда нужна дефрагментация файлов

Итак, для поддержания хорошей работоспособности жесткого диска нужно периодически выполнять его дефрагментацию. Как часто её следует проводить, зависит от интенсивности работы за компьютером.

Нужно помнить, что грамотно организованная дефрагментация поможет продлить срок службы устройства, а несоблюдение приведенных в этой статье рекомендаций чревато преждевременным выходом винчестера из строя и потерей данных.

Не следует дефрагментировать твердотельные накопители и флешки. Это может привести к их поломке.

Однако, ничего сверхсложного в этой процедуре нет, справиться с ее выполнением в состоянии даже начинающий пользователь компьютера.

Источник