Când veți afla mai multe despre computere și cum funcționează, veți întâlni ocazional ceva care nu pare să aibă sens. Având în vedere acest lucru, golirea spațiului pe disc accelerează de fapt computerele? Postarea de astăzi a SuperUser Q&A are răspunsul la întrebarea unui cititor nedumerit.
Sesiunea de Întrebări și Răspunsuri de astăzi ne vine prin amabilitatea SuperUser - o subdiviziune a Stack Exchange, un grup de site-uri web de întrebări și răspunsuri bazat pe comunitate.
Captură de ecran prin amabilitatea nisip (Flickr) .
Intrebarea
Cititorul SuperUser Remi.b vrea să știe de ce golirea spațiului pe disc pare să accelereze un computer:
Am urmărit o mulțime de videoclipuri și acum înțeleg cum funcționează computerele un pic mai bine. Înțeleg ce este RAM, despre memoria volatilă și nevolatilă și procesul de schimbare. De asemenea, înțeleg de ce creșterea memoriei RAM accelerează un computer.
Ceea ce nu înțeleg este de ce curățarea spațiului pe disc pare să accelereze computerul. Chiar accelerează computerul? Dacă da, de ce o face?
Are ceva de-a face cu căutarea spațiului de memorie pentru a salva lucruri sau cu mișcarea lucrurilor pentru a face un spațiu continuu suficient de lung pentru a salva ceva? Cât spațiu gol ar trebui să las liber pe un hard disk?
De ce golirea spațiului pe disc pare să accelereze un computer?
Răspunsul
Contribuitorul SuperUser Jason C are răspunsul pentru noi:
„De ce golirea spațiului pe disc accelerează computerele?”
Nu, cel puțin nu de unul singur. Acesta este un mit foarte comun. Motivul pentru care este un mit comun este că umplerea hard diskului se întâmplă adesea în același timp cu alte lucruri care în mod tradițional ar putea încetini computerul (A) . Performanța SSD tinde să se degradeze pe măsură ce se umple, dar aceasta este o problemă relativ nouă, unică SSD-urilor și nu este cu adevărat vizibilă pentru utilizatorii obișnuiți. În general, spațiul liber pe disc este doar un hering roșu.
De exemplu, lucruri precum:
1. Fragmentarea fișierului. Fragmentarea fișierelor este o problemă (B) , dar lipsa spațiului liber, deși cu siguranță este unul dintre mulți factori care contribuie, nu este singura cauză a acestuia. Câteva puncte cheie aici:
- Șansele ca un fișier să fie fragmentat sunt nu legat de cantitatea de spațiu liber rămas pe unitate. Acestea sunt legate de dimensiunea celui mai mare bloc adiacent de spațiu liber de pe unitate (adică „găuri” de spațiu liber), care este cantitatea de spațiu liber se întâmplă să pună o margine superioară . Ele sunt, de asemenea, legate de modul în care sistemul de fișiere gestionează alocarea fișierelor ( mai jos ). Considera: O unitate care este plină de 95% cu tot spațiul liber într-un singur bloc contigu are șanse zero la sută de a fragmenta un fișier nou (C) (iar șansa de a fragmenta un fișier anexat este independentă de spațiul liber). O unitate care este plină cu cinci la sută, dar cu date răspândite uniform pe unitate, are șanse foarte mari de fragmentare.
- Rețineți că fragmentarea fișierului afectează performanța numai atunci când fișierele fragmentate sunt accesate . Considera: Aveți o unitate frumoasă, defragmentată, care are încă multe „găuri” libere în ea. Un scenariu comun. Totul funcționează fără probleme. În cele din urmă, totuși, ajungeți la un punct în care nu mai rămân blocuri mari de spațiu liber. Descărcați un film uriaș, fișierul sfârșind prin a fi sever fragmentat. Acest lucru nu va încetini computerul . Toate fișierele dvs. de aplicație și altele care au fost anterior bune nu vor deveni brusc fragmentate. Acest lucru poate face ca filmul să dureze mai mult timp pentru încărcare (deși ratele de biți tipice ale filmului sunt atât de mici în comparație cu ratele de citire a hard diskului, încât cel mai probabil va fi neobservabilă) și poate afecta performanțele legate de I / O în timp ce filmul se încarcă, dar în afară de asta, nimic nu se schimbă.
- În timp ce fragmentarea fișierelor este cu siguranță o problemă, de multe ori efectele sunt atenuate de tamponarea și stocarea în cache a nivelului sistemului de operare și hardware. Scrieri întârziate, read-forward, strategii precum prefetcher în Windows etc., toate ajută la reducerea efectelor fragmentării. În general nu de fapt experimentați un impact semnificativ până când fragmentarea devine severă (aș îndrăzni chiar să spun că atâta timp cât fișierul swap nu este fragmentat, probabil că nu veți observa niciodată).
2. Indexarea căutării este un alt exemplu. Spuneți că aveți activată indexarea automată și un sistem de operare care nu se descurcă cu grație. Pe măsură ce salvați tot mai mult conținut indexabil pe computer (documente și altele), indexarea poate dura din ce în ce mai mult și poate începe să aibă un efect asupra vitezei percepute a computerului în timp ce acesta rulează, atât în I / O, cât și în utilizarea procesorului. . Aceasta nu este legată de spațiul liber, ci de cantitatea de conținut indexabil pe care o aveți. Cu toate acestea, a rămâne fără spațiu liber merge mână în mână cu stocarea mai multor conținuturi, prin urmare se creează o conexiune falsă.
3. Software antivirus (similar cu exemplul de indexare a căutării). Spuneți că ați configurat un software antivirus pentru a efectua scanarea în fundal a unității dvs. Deoarece aveți mai mult și mai mult conținut scanabil, căutarea necesită mai multe resurse I / O și CPU, eventual interferând cu munca dvs. Din nou, acest lucru este legat de cantitatea de conținut scanabil pe care o aveți. Mai mult conținut este de multe ori egal cu mai puțin spațiu liber, dar lipsa spațiului liber nu este cauza.
4. Software instalat. Spuneți că aveți instalat o mulțime de software care se încarcă la pornirea computerului, încetinind astfel timpul de pornire. Această încetinire se întâmplă deoarece se încarcă o mulțime de software. Cu toate acestea, software-ul instalat ocupă spațiu pe hard disk. Prin urmare, spațiul liber pe hard disk scade în același timp în care se întâmplă acest lucru și, din nou, se poate face cu ușurință o conexiune falsă.
5. Multe alte exemple pe această linie care, luate împreună, apărea pentru a asocia îndeaproape lipsa spațiului liber cu performanțe mai mici.
Cele de mai sus ilustrează un alt motiv pentru care acesta este un mit atât de comun: Deși lipsa spațiului liber nu este o cauză directă a încetinirii, dezinstalarea diferitelor aplicații, eliminarea conținutului indexat sau scanat etc., uneori (dar nu întotdeauna; în afara domeniului acest răspuns) crește din nou performanța din motive care nu au legătură cu spațiul liber rămas. Dar acest lucru eliberează în mod natural spațiu pe hard disk. Prin urmare, din nou, se poate face o conexiune aparentă (dar falsă) între „mai mult spațiu liber” și un „computer mai rapid”.
Considera: Dacă aveți o mașină care rulează încet din cauza multor programe instalate etc., clonați-vă unitatea de disc (exact) pe o unitate de disc mai mare, apoi extindeți partițiile pentru a câștiga mai mult spațiu liber, mașina nu va accelera în mod magic. Același software se încarcă, aceleași fișiere sunt încă fragmentate în aceleași moduri, același indexator de căutare rulează în continuare, nimic nu se schimbă în ciuda faptului că are mai mult spațiu liber.
„Are legătură cu căutarea spațiului de memorie pentru a salva lucrurile?”
Nu, nu face. Există două lucruri foarte importante demne de remarcat aici:
1. Hard disk-ul dvs. nu caută în jur pentru a găsi locuri unde să puneți lucruri. Discul tău e prost. Nu-i nimic. Este un bloc mare de stocare adresată, care pune orbește lucrurile acolo unde sistemul de operare le spune și citește orice i se cere. Unitățile moderne au mecanisme sofisticate de stocare în cache și tampon concepute în jurul prezicerii a ceea ce va cere sistemul de operare pe baza experienței acumulate de-a lungul timpului (unele unități sunt chiar conștiente de sistemul de fișiere care se află pe ele), dar, în esență, gândiți-vă la conduceți ca o simplă cărămidă stupidă de stocare cu caracteristici de performanță bonus ocazionale.
2. Nici sistemul dvs. de operare nu caută locuri pentru a pune lucruri. Nu există căutare. S-au depus multe eforturi pentru a rezolva această problemă, deoarece este esențială pentru performanța sistemului de fișiere. Modul în care datele sunt organizate efectiv pe unitatea dvs. este determinat de dvs. Sistemul de fișiere . De exemplu, FAT32 (vechi PC-uri DOS și Windows), NTFS (edițiile ulterioare ale Windows), HFS + (Mac), ext4 (unele sisteme Linux) și multe altele. Chiar și conceptul de „fișier” și „director” sunt doar produse ale sistemelor de fișiere tipice - hard disk-urile nu știu nimic despre misterioasele fiare numite fișiere . Detaliile nu intră în sfera acestui răspuns. Dar, în esență, toate sistemele de fișiere obișnuite au modalități de urmărire a spațiului disponibil pe o unitate, astfel încât căutarea spațiului liber este, în circumstanțe normale (adică sistemele de fișiere în stare bună), inutile. Exemple:
- NTFS are o tabelul de fișiere master , care include fișierele speciale $ Bitmap , etc., și o mulțime de meta date care descriu unitatea. În esență, ține evidența locului în care se află următoarele blocuri libere, astfel încât fișierele noi să poată fi scrise direct în blocurile libere, fără a fi nevoie să scaneze unitatea de fiecare dată.
- Alt exemplu: Ext4 are ceea ce se numește alocator de bitmap , o îmbunătățire față de ext2 și ext3 care practic îl ajută să determine în mod direct unde sunt blocurile libere în loc să scaneze lista blocurilor libere. Ext4 acceptă, de asemenea alocare întârziată , adică, tamponarea datelor din RAM de către sistemul de operare înainte de a le scrie pe unitate pentru a lua decizii mai bune cu privire la locul în care trebuie plasate pentru a reduce fragmentarea.
- Multe alte exemple.
„Sau cu mișcarea lucrurilor pentru a face un spațiu continuu suficient de lung pentru a salva ceva?”
Nu. Acest lucru nu se întâmplă, cel puțin nu cu niciun sistem de fișiere de care știu. Fișierele ajung să fie fragmentate.
Se numește procesul de „mișcare a lucrurilor pentru a alcătui un spațiu contiguu suficient de lung pentru a salva ceva” defragmentare . Acest lucru nu se întâmplă când sunt scrise fișiere. Acest lucru se întâmplă când rulați defragmentatorul de disc. Cel puțin la edițiile mai noi de Windows, acest lucru se întâmplă automat într-un program, dar nu este declanșat niciodată prin scrierea unui fișier.
A fi capabil să evita mutarea lucrurilor în acest fel este cheia performanței sistemului de fișiere și de aceea se produce fragmentarea și de ce defragmentarea există ca un pas separat.
„Cât spațiu gol ar trebui să las liber pe un hard disk?”
Aceasta este o întrebare mai dificilă de răspuns (și acest răspuns s-a transformat deja într-o carte mică).
Reguli generale:
1. Pentru toate tipurile de unități:
- Cel mai important, lăsați suficient spațiu liber pentru să vă folosiți computerul în mod eficient . Dacă rămâneți fără spațiu pentru a lucra, veți dori o unitate mai mare.
- Multe instrumente de defragmentare a discului necesită o cantitate minimă de spațiu liber (cred că cel cu Windows necesită 15%, cel mai rău caz) pentru a lucra. Folosesc acest spațiu liber pentru a păstra temporar fișiere fragmentate pe măsură ce alte lucruri sunt rearanjate.
- Lăsați spațiu pentru alte funcții ale sistemului de operare. De exemplu, dacă aparatul dvs. nu are multă memorie RAM fizică și aveți activată memoria virtuală cu un fișier de pagină de dimensiune dinamică, veți dori să lăsați suficient spațiu pentru dimensiunea maximă a fișierului de pagină. Sau dacă aveți un laptop pe care l-ați pus în modul de hibernare, veți avea nevoie de suficient spațiu liber pentru fișierul de stare de hibernare. Lucruri de genul acela.
2. Specific SSD:
- Pentru fiabilitate optimă (și, într-o măsură mai mică, performanță), SSD-urile necesită un spațiu liber, pe care, fără a intra în prea multe detalii, îl folosesc pentru răspândirea datelor în jurul unității, pentru a evita scrierea constantă în același loc (care le uzează) . Acest concept de a lăsa spațiu liber se numește supra-aprovizionare . Este important, dar în multe SSD-uri există deja spațiu obligatoriu supra-aprovizionat . Adică, unitățile au adesea câteva zeci de GB mai mulți decât raportează OS. Unitățile de nivel inferior necesită adesea să părăsiți manual nepartizat spațiu, dar pentru unitățile cu OP obligatoriu, nu trebuie să lăsați spațiu liber . Un lucru important de remarcat aici este că spațiul supraprovizionat este adesea luat doar din spațiul nepartizat . Deci, dacă partiția dvs. ocupă întreaga unitate și lăsați spațiu liber pe ea, nu este așa mereu numara. De multe ori, supra-aprovizionarea manuală necesită reducerea partiției pentru a fi mai mică decât dimensiunea unității. Consultați manualul de utilizare al SSD-ului pentru detalii. TRIM, colectarea gunoiului și altele au și ele efecte, dar acestea sunt în afara sferei acestui răspuns.
Personal, obțin de obicei o unitate mai mare atunci când mai am aproximativ 20-25 la sută spațiu liber. Acest lucru nu este legat de performanță, ci doar că, atunci când ajung în acel moment, mă aștept că probabil voi rămâne fără spațiu pentru date în curând și este timpul să obțin o unitate mai mare.
Mai important decât vizionarea spațiului liber este să vă asigurați că defragmentarea programată este activată acolo unde este cazul (nu pe SSD-uri), astfel încât să nu ajungeți niciodată în punctul în care devine suficient de grav pentru a vă afecta.
Există un ultim lucru demn de menționat. Unul dintre celelalte răspunsuri de aici menționează că modul semi-duplex al SATA împiedică citirea și scrierea în același timp. Deși este adevărat, acest lucru este mult prea simplificat și nu are legătură cu problemele de performanță discutate aici. Ceea ce înseamnă acest lucru, pur și simplu, este că datele nu pot fi transferate în ambele direcții pe fir in acelasi timp. Cu toate acestea, SATA are un specificație destul de complexă care implică dimensiuni minuscule de bloc maxime (aproximativ 8kB pe bloc pe fir, cred), cozi de operații de citire și scriere etc., și nu împiedică scrierea în tampoane care se întâmplă în timp ce citirile sunt în curs, operații intercalate etc.
Orice blocare care se întâmplă se va datora concurenței pentru resurse fizice, de obicei atenuată de o mulțime de cache. Modul duplex al SATA este aproape complet irelevant aici.
(A) „Încetinirea” este un termen larg. Aici îl folosesc pentru a mă referi la lucruri care sunt fie I / O legate (de exemplu, dacă computerul stă acolo care strică numere, conținutul unității de disc nu au niciun impact) sau CPU-legate și concurează cu lucruri legate tangențial Utilizarea procesorului (adică software antivirus care scanează tone de fișiere).
(B) SSD-urile sunt afectate de fragmentare, deoarece viteza de acces secvențială este, în general, mai mare decât accesul aleatoriu, în ciuda SSD-urilor care nu se confruntă cu aceleași limitări ca un dispozitiv mecanic (chiar și atunci, lipsa de fragmentare nu garantează accesul secvențial din cauza nivelării uzurii etc.). Cu toate acestea, în aproape orice scenariu de utilizare generală, aceasta este o problemă. Diferențele de performanță datorate fragmentării pe SSD-uri sunt de obicei neglijabile pentru lucruri precum încărcarea aplicațiilor, pornirea computerului etc.
(C) Presupunând un sistem de fișiere sănătos care nu fragmentează fișierele în mod intenționat.
Asigurați-vă că citiți restul discuției pline de viață de la SuperUser prin linkul de mai jos!
Aveți ceva de adăugat la explicație? Sună în comentarii. Doriți să citiți mai multe răspunsuri de la alți utilizatori ai Stack Exchange? Consultați aici firul complet de discuție .
