О фрагментации и файловых системах (2-я часть)
Для организации хранения и доступа к файлам, которые могут находится не просто в произвольном месте диска, а даже состоять из нескольких частей, были разработаны файловые системы. По сути, это набор правил или стандарт, описывающий, как следует записывать и читать информацию. На данный момент существуют десятки файловых систем для различных нужд, хотя в быту мы часто сталкиваемся лишь с несколькими - это в первую очередь NTFS на компьютерах, разновидности FAT на носимых устройствах и флешках и разновидности EXT на внутренней памяти смартфонов и на компьютерах под управлением ОС Linux.
Первые файловые системы были значительно проще современных, им достаточно было уметь располагать и читать файлы, а также их атрибуты, включая имя, дату создания и т.п. Кроме файлов тогда были такие объекты, как каталоги (папки). Сегодня как таковых папок в физическом плане не существует, а то, что мы видим, является лишь отображением специальных записей в базах путей файлов или в реесте. Иногда это можно даже увидеть. Если убрать всё содержимое из папки на домашнем экране Android или в плиточном меню Windows 10, то такая папка исчезнет.
Проблема же разделения файлов на части оказалась серьёзнее, и универсального решения для неё не существует до сих пор, хотя её актуальность сейчас всё меньше, и, скорее всего, наших потомков она не будет волновать, хоть и останется нерешённой никогда.
Суть этой проблемы в скорости доступа к разным частям файла. В нашем примере "чёрный файл" был разбит на два фрагмента:
Собственный скриншот
В реальной жизни крупные файлы порой разбиваются на сотни, а то и тысячи фрагментов, расположенных в разных местах диска, и во время работы с ними приходится постоянно перемещаться между кластерами, что вызывает определённые задержки. Эти задержки особенно заметны при работе с дискетами, но и жёсткий диск со временем значительно замедляется.
Данная проблема получила название фрагментации, и для её решения был предложен грубый, но единственный тогда выход. Обратный процесс назвали дефрагментацией. Суть процесса состоит в перезаписи всего диска с временным размещением перезаписываемых файлов на этом же диске. Обычно в конце. Процесс визуализировали для пользователей. Когда-то им можно было любоваться часами.
Во время первых версий дефрагментации не рекомендовалось использовать компьютер для тяжёлых задач, чтобы избежать записи на диск хоть чего-то, поскольку в этом случае дефрагментация начиналась заново.
Время шло. Совершенствовались методы дефрагментации, совершенствовались файловые системы. Когда была представлена файловая система NTFS, её разработчики заявили, что данному стандарту не страшна фрагментация файлов. По факту оказалась страшна, разве что чуть меньше, чем FAT.
Усовершенствованные алгоритмы дефрагментации сделали возможным совместить этот процесс с работой с диском. Фоновая дефрагментация стала в своё время прорывом и не важно, что могла длиться сутками, главное, что не останавливала работу.
Производители жёстких дисков увеличивали их оперативную память, используемую для предварительного кеширования, скорости доступа, прередачи данных. Всё это в некотором смысле смягчило последствия фрагментации дисков, а потом пришли SSD и поставили точку а данном вопросе.
Твердотелые накопители не имеют подвижных частей. Им буквально всё равно откуда читать данные, поэтому проблема дефрагментации в принципе канула в лету. Да, бывают случаи, когда для определённых задач требуется дефрагментация SSD, кроме того, если вы работаете с задачами, требующими даже по современным меркам сверхбыстрых скоростей чтения / записи, то можете столкнуться с этой проблемой на самых быстрых SSD, потому что всё равно им не абсолютно, будут микросекунды задержки. В системах же для дома, равно как и для малого и среднего бизнеса, даже функция дефрагментации SSD не предусмотрена.
Автор @fainder
Вычитка ФилФак