Почему очистка дискового пространства ускоряет работу компьютеров?

Когда вы узнаете больше о компьютерах и о том, как они работают, вы иногда будете сталкиваться с тем, что кажется бессмысленным. Имея это в виду, ускоряет ли очистка дискового пространства компьютеры? Сегодняшний пост SuperUser Q & A содержит ответ на вопрос озадаченного читателя..

Сегодняшняя сессия вопросов и ответов пришла к нам благодаря SuperUser - подразделению Stack Exchange, группе веб-сайтов вопросов и ответов, управляемой сообществом..

Снимок экрана любезно предоставлен nchenga (Flickr).

Вопрос

Читатель SuperUser Remi.b хочет знать, почему освобождение дискового пространства ускоряет работу компьютера:

Я смотрел много видео и теперь понимаю, как компьютеры работают немного лучше. Я понимаю, что такое ОЗУ, о энергозависимой и энергонезависимой памяти и о процессе подкачки. Я также понимаю, почему увеличение оперативной памяти ускоряет работу компьютера.

Я не понимаю, почему очистка дискового пространства ускоряет работу компьютера. Это действительно ускоряет работу компьютера? Если так, то почему?

Имеет ли это какое-то отношение к поиску места в памяти, чтобы спасти вещи, или к тому, чтобы переместить вещи, чтобы сделать достаточно длинное непрерывное пространство, чтобы спасти что-то? Сколько свободного места я должен оставить свободным на жестком диске?

Почему очистка дискового пространства ускоряет работу компьютера??

Ответ

У автора SuperUser Джейсона С есть ответ для нас:

«Почему очистка дискового пространства ускоряет работу компьютеров?»

Это не так, по крайней мере, само по себе. Это действительно распространенный миф. Причина в том, что это распространенный миф, потому что заполнение жесткого диска часто происходит одновременно с другими вещами, которые традиционно могут замедлить работу компьютера. (А). Производительность твердотельных накопителей имеет тенденцию к снижению по мере заполнения, но это относительно новая проблема, уникальная для твердотельных накопителей, и она не особо заметна для случайных пользователей. Как правило, мало свободного места на диске это просто красная сельдь.

Например, такие вещи, как:

1. Фрагментация файла. Фрагментация файла является проблемой (В), но нехватка свободного места, хотя определенно является одним из многих способствующих факторов, не единственная причина этого. Некоторые ключевые моменты здесь:

Вероятность фрагментации файла не связано с количеством свободного места на диске. Они связаны с размером самого большого непрерывного блока свободного пространства на диске (то есть «отверстий» свободного пространства), который составляет количество свободного пространства случается поставить верхнюю границу. Они также связаны с тем, как файловая система обрабатывает размещение файлов (больше ниже). Рассматривать: Диск, заполненный на 95 процентов всем свободным пространством в одном непрерывном блоке, имеет нулевую вероятность фрагментации нового файла. (С) (и вероятность фрагментации добавленного файла не зависит от свободного места). Диск, заполненный на пять процентов, но с равномерным распределением данных по диску, имеет очень высокую вероятность фрагментации.

Имейте в виду, что фрагментация файлов влияет на производительность только при обращении к фрагментированным файлам. Рассматривать: У вас есть хороший дефрагментированный диск, в котором все еще есть много «дыр». Общий сценарий. Все идет гладко. В конце концов, однако, вы попадаете в точку, где больше не осталось больших блоков свободного пространства. Вы загружаете огромный фильм, файл оказывается сильно фрагментированным. Это не замедлит ваш компьютер. Все ваши файлы приложений и такие, которые были ранее в порядке, не будут внезапно фрагментированы. Это может заставить фильм загружаться дольше (хотя типичные битрейты фильма настолько низкие по сравнению со скоростью чтения с жесткого диска, что, скорее всего, это будет незаметно), и это может повлиять на производительность ввода-вывода во время загрузки фильма, но кроме этого ничего не меняется.

Хотя фрагментация файлов, безусловно, является проблемой, часто эффекты смягчаются буферизацией и кэшированием на уровне ОС и оборудования. Задержка записи, упреждающее чтение, такие стратегии, как предварительная выборка в Windows и т. Д., Помогают уменьшить влияние фрагментации. Вы вообще не на самом деле ощутимое влияние, пока фрагментация не станет серьезной (я бы даже сказал, что пока ваш файл подкачки не фрагментирован, вы, вероятно, никогда не заметите).

2. Поисковая индексация является еще одним примером. Скажем, у вас включена автоматическая индексация и ОС, которая не справляется с этим корректно. По мере того, как вы сохраняете все больше и больше индексируемого контента на вашем компьютере (документы и т. Д.), Индексация может занять больше времени и больше и может начать влиять на воспринимаемую скорость вашего компьютера во время его работы, как при вводе-выводе, так и при использовании ЦП. , Это не связано со свободным пространством, это связано с количеством индексируемого контента, который у вас есть. Однако нехватка свободного места идет рука об руку с хранением большего количества контента, следовательно, создается ложное соединение.

3. Антивирусное программное обеспечение (аналогично примеру индексации поиска). Скажем, у вас есть антивирусное программное обеспечение, настроенное для фонового сканирования вашего диска. Поскольку у вас появляется все больше и больше сканируемого контента, поиск требует больше ресурсов ввода-вывода и ресурсов ЦП, возможно, мешая вашей работе. Опять же, это связано с количеством сканируемого контента, который у вас есть. Большее содержание часто означает меньше свободного места, но нехватка свободного места не является причиной.

4. Установленное программное обеспечение. Скажем, у вас установлено много программного обеспечения, которое загружается при загрузке компьютера, что замедляет время запуска. Это замедление происходит из-за загрузки большого количества программного обеспечения. Однако установленное программное обеспечение занимает место на жестком диске. Таким образом, свободное место на жестком диске уменьшается в то же время, когда это происходит, и снова может быть легко установлено ложное соединение.

5. Много других примеров в этом направлении, которые, когда взяты вместе, появиться тесно связать недостаток свободного места с низкой производительностью.

Вышеприведенная иллюстрация иллюстрирует еще одну причину, по которой это является таким распространенным мифом: хотя нехватка свободного места не является прямой причиной замедления, удаления различных приложений, удаления проиндексированного или отсканированного содержимого и т. Д. Иногда (но не всегда; выходит за рамки этот ответ) снова увеличивает производительность по причинам, не связанным с количеством оставшегося свободного места. Но это также естественно освобождает место на жестком диске. Поэтому, опять же, очевидная (но ложная) связь между «большим количеством свободного места» и «более быстрым компьютером» может быть установлена.

Рассматривать: Если у вас машина работает медленно из-за большого количества установленного программного обеспечения и т. Д., Клонируйте жесткий диск (точно) на больший жесткий диск, а затем расширьте разделы, чтобы получить больше свободного места, машина не будет магически ускоряться. То же самое программное обеспечение загружается, те же файлы все еще фрагментированы одинаковыми способами, тот же индексатор поиска по-прежнему работает, ничего не меняется, несмотря на наличие большего свободного места.

«Это как-то связано с поиском места в памяти для сохранения вещей?»

Нет. Здесь стоит отметить две очень важные вещи:

1. Ваш жесткий диск не ищет, чтобы найти места, чтобы положить вещи. Твой жесткий диск тупой. Ничего. Это большой блок адресного хранилища, который вслепую помещает вещи туда, куда говорит ваша ОС, и читает все, что от них требуется. Современные накопители имеют сложные механизмы кэширования и буферизации, предназначенные для прогнозирования того, что ОС будет запрашивать, основываясь на опыте, накопленном нами с течением времени (некоторые накопители даже знают о файловой системе на них), но, по сути, подумайте о своей диск как большой тупой склад с случайными дополнительными функциями производительности.

2. Ваша операционная система также не ищет места для размещения вещей. Нет поиска. Много усилий ушло на решение этой проблемы, так как она имеет решающее значение для производительности файловой системы. Способ организации данных на вашем диске определяется вашей файловой системой. Например, FAT32 (старые ПК с DOS и Windows), NTFS (более поздние выпуски Windows), HFS + (Mac), ext4 (некоторые системы Linux) и многие другие. Даже понятие «файл» и «каталог» являются просто продуктами типичных файловых систем - жесткие диски ничего не знают о таинственных зверях, называемых файлы. Подробности выходят за рамки этого ответа. Но, по сути, все распространенные файловые системы имеют способы отслеживания того, где находится свободное место на диске, так что поиск свободного места при нормальных обстоятельствах (то есть файловых системах в хорошем состоянии) не требуется. Примеры:

NTFS имеет таблицу основных файлов, которая включает в себя специальные файлы $ Bitmap, и т.д., и множество метаданных, описывающих диск. По сути, он отслеживает, где находятся следующие свободные блоки, так что новые файлы могут быть записаны непосредственно в свободные блоки без необходимости каждый раз сканировать диск.

Другой пример: Ext4 имеет то, что называется распределителем растровых изображений, по сравнению с ext2 и ext3, которые в основном помогают ему непосредственно определять, где находятся свободные блоки, вместо сканирования списка свободных блоков. Ext4 также поддерживает отложенное распределение, то есть, буферизация данных в оперативной памяти операционной системой перед ее записью на диск, чтобы принимать лучшие решения о том, где их разместить, чтобы уменьшить фрагментацию.

Много других примеров.

«Или с перемещением вещей, чтобы создать достаточно длинное непрерывное пространство, чтобы что-то сохранить?»

Нет. Этого не происходит, по крайней мере, с любой файловой системой, о которой я знаю. Файлы просто в конечном итоге фрагментированы.

Процесс «перемещения вещей, чтобы создать достаточно длинное непрерывное пространство для сохранения чего-либо» называется дефрагментацию. Это не происходит при записи файлов. Это происходит при запуске дефрагментатора диска. По крайней мере, в новых выпусках Windows это происходит автоматически по расписанию, но никогда не запускается при записи файла.

Быть способным избежать перемещение таких вещей является ключом к производительности файловой системы, и именно поэтому происходит фрагментация и почему дефрагментация существует как отдельный шаг.

«Сколько свободного места я должен оставить свободным на жестком диске?»

Это сложный вопрос (и этот ответ уже превратился в небольшую книгу).

Эмпирические правила:

1. Для всех типов дисков:

Самое главное, оставить достаточно свободного места для эффективно использовать компьютер. Если вам не хватает места для работы, вам понадобится больший диск.

Многим инструментам дефрагментации диска требуется минимальный объем свободного места (я думаю, что для работы с Windows требуется 15 процентов, в худшем случае). Они используют это свободное пространство для временного хранения фрагментированных файлов, так как другие элементы переставляются.

Оставьте место для других функций ОС. Например, если на вашей машине недостаточно физической памяти и у вас включена виртуальная память с динамически изменяемым файлом подкачки, вам нужно оставить достаточно места для максимального размера файла подкачки. Или, если у вас есть ноутбук, который вы перевели в режим гибернации, вам потребуется достаточно свободного места для файла состояния гибернации. Такие вещи.

2. SSD-конкретны:

Для обеспечения оптимальной надежности (и, в меньшей степени, производительности) твердотельным накопителям требуется некоторое свободное пространство, которое они, не вдаваясь в подробности, используют для распределения данных по диску, чтобы избежать постоянной записи в одно и то же место (которое изнашивает их) , Эта концепция оставления свободного пространства называется избыточным выделением ресурсов. Это важно, но во многих твердотельных накопителях обязательное избыточное пространство уже существует. То есть накопители часто имеют на несколько десятков ГБ больше, чем сообщают в ОС. Диски более низкого уровня часто требуют ручного выхода неразмеченное место, но для дисков с обязательным ОП, вам не нужно оставлять свободное место. Здесь важно отметить, что чрезмерно обеспеченное пространство часто берется только из неразделенного пространства. Так что, если ваш раздел занимает весь ваш диск, и вы оставляете на нем свободное место, это не всегда сосчитать. Во многих случаях избыточное резервирование вручную требует уменьшения размера раздела до размера диска. Проверьте руководство пользователя вашего SSD для деталей. TRIM, сборка мусора и тому подобное тоже имеют свои последствия, но они выходят за рамки этого ответа.

Лично я обычно беру больший диск, когда у меня остается около 20-25 процентов свободного места. Это не связано с производительностью, просто когда я подойду к этому моменту, я ожидаю, что у меня, скорее всего, скоро будет недостаточно места для данных, и пришло время получить больший диск.

Гораздо важнее, чем наблюдение за свободным пространством, убедиться, что запланированная дефрагментация включена там, где это необходимо (не на твердотельных накопителях), чтобы вы никогда не достигли точки, когда она станет настолько ужасной, что может повлиять на вас..

Есть еще одна вещь, которую стоит упомянуть. В одном из других ответов здесь упоминается, что полудуплексный режим SATA предотвращает чтение и запись одновременно. Хотя это правда, это сильно упрощено и в основном не связано с вопросами производительности, которые здесь обсуждаются. Это просто означает, что данные нельзя передавать в обоих направлениях. на проводе в то же время. Тем не менее, SATA имеет довольно сложную спецификацию, включающую крошечные максимальные размеры блоков (я думаю, около 8 КБ на блок на проводе), очереди операций чтения и записи и т. Д., И не исключает записи в буферы, происходящие во время чтения, с чередованием операции и т. д..

Любая возникающая блокировка может быть вызвана конкуренцией за физические ресурсы, обычно смягчаемые большим количеством кеша. Дуплексный режим SATA здесь практически не имеет значения.

(А) «Замедление» - это широкий термин. Здесь я использую его для обозначения вещей, которые либо связаны с вводом / выводом (т. Е. Если ваш компьютер сидит там, перебивая числа, содержимое жесткого диска не оказывает влияния), либо с привязкой к процессору и конкурируют с тангенциально связанными вещами, которые имеют высокие Загрузка процессора (т. Е. Антивирусное программное обеспечение сканирует тонны файлов).

(В) На твердотельные накопители влияет фрагментация, поскольку скорость последовательного доступа, как правило, выше, чем произвольный доступ, несмотря на то, что твердотельные накопители не сталкиваются с такими же ограничениями, как механическое устройство (даже в этом случае отсутствие фрагментации не гарантирует последовательный доступ из-за выравнивания износа и т. Д.). Однако практически в каждом сценарии общего использования это не проблема. Различия в производительности из-за фрагментации на SSD обычно незначительны для таких вещей, как загрузка приложений, загрузка компьютера и т. Д..

(С) Предполагая нормальную файловую систему, которая не фрагментирует файлы специально.

Обязательно прочитайте остальную часть оживленной дискуссии в SuperUser по ссылке ниже!

Есть что добавить к объяснению? Отключить звук в комментариях. Хотите узнать больше ответов от других технически подкованных пользователей Stack Exchange? Ознакомьтесь с полным обсуждением здесь.