Fragmentace pevných disků představuje jev, se kterým se každý denně setkává. V ideálním případě by data na disk byla zapisována lineárně a v jednom řetězci. Jak se však jednotlivé soubory mažou a vytvářejí nové, objevují se v zápise mezery představující volné místo. Do nich jsou pak nové soubory při zápisu roztříštěny, což následně zpomaluje jejich načítání a výkon celého počítače.
Pevné disky zaznamenaly dob prvních modelů v druhé polovině 50. let opravdu neskutečný vývoj, ostatně jako celé IT odvětví. Jejich kapacity rostou každým měsícem, a zatímco před 25 lety uživatelé žasli nad kapacitami v desítkách megabajtů, dnes se běžně setkáváme s 500 GB a výše. A samozřejmě jak rostou tyto kapacity, roste i velikost ukládaných souborů, což mimo jiné vede také k větší fragmentaci.
Činnost pevného disku
Pokud nebereme v potaz v poslední době rozmáhající se SSD disky, které jsou konstrukčně řešeny zcela odlišně, skládá se pevný disk z několika nad sebou umístěnými ploten. Tyto plotny se otáčejí vysokou rychlostí a speciální hlava, která se nad každou pohybuje, na ně zapisuje nebo z nich čte požadovaná data. Ta jsou ukládána ve formě jedniček a nul, což koresponduje s tím, zda je daný bod na disku zmagnetizován či ne.
Obvyklá rychlost otáčení disků, potažmo ploten, je dnes 7 200 otáček/min. Existují však i disky otáčející se rychlostí ještě vyšší, a to až 15 000 otáček/min. Vysoká rychlost otáčení spolu s rychlým mechanismem polohování hlav vedou k tomu, že je jeden pevný disk rychlejší než druhý.
Samotný disk pak data ukládá do soustředěných prstenců, nazývaných stopy (tracks), které jsou dále rozděleny na segmenty, označované jako sektory (sectors). Pro někoho matoucí pak mohou být clustery (clusters). Cluster je logická jednotka seskupující několik sektorů, které je definována souborovým systémem. Jejich nejčastější velikost je 4 096 bajtů.
Co je vlastně fragmentace…
V ideálním případě by data na disk byla zapisována lineárně a v jednom řetězci. Při čtení by se pak hlavice pohybovala postupně a přečetla by bez problémů celý soubor. V běžné praxi jsou však některé soubory odstraňovány a nové přibývají. Problém vznikne například v okamžiku, kdy má být uložen velký soubor a na disku není k dispozici dostatečný počet clusterů umístěných přímo vedle sebe. Jsou proto využity třeba volné clustery, které se nacházejí na opačné straně plotny. Při čtení se pak musí hlavice přesouvat, což se projevuje delším načítáním. Toto roztříštění jednoho souboru na více částí uložených na různých místech disku se nazývá fragmentace.
Obr. 1: Aplikace zapisuje soubory na disk
K fragmentaci dochází zcela běžné a odolný proti ní není žádný počítač. V některých případech se však její úroveň zvyšuje, třeba pokud je pevný disk dlouhodobě téměř zaplněn. Každý nově zapisovaný soubor tady totiž bude s největší pravděpodobností fragmentován. Operační systém musí využít posledního volného místa, ať už je kdekoliv na disku.
Dalším takovým případem je firemní datový server, na který data ukládá mnoho uživatelů současně. Na vytíženém serveru se běžné operace s daty odehrávají mnohem častěji, a proto je zde výskyt vysoké fragmentace v podstatě zaručen. Následkem jsou prodlevy při čtení a zapisování souborů, což může mít nejen významný vliv na chod celého systému, ale v krajním případě může dojít k poškození disků z důvodu nadměrného zatížení čtecích hlav.
Možné dopady fragmentace na podniky
Zpomalení důležitého systému může mít na společnost také nezanedbatelný finanční dopad. Podle provedených studií přicházejí například velké aerolinky až o 100 tisíc dolarů během každé minuty, kdy je jejich rezervační systém nedostupný. Ztráty začnou vznikat i tehdy, pokud je stejný nebo jiný podobný systém kvůli fragmentaci třeba jen o 10 procent pomalejší. Také zpomalení řadových firemních počítačů může mít vliv na celkovou produktivitu. Stačí, aby jeden zaměstnanec denně kvůli fragmentaci ztratil v průměru čtyři minuty. V podniku s tisícovkou zaměstnanců se pak při přepočtu na rok dostaneme na neuvěřitelných 16 tisíc hodin. Jsou známy i případy, kdy fragmentace snížila efektivitu či dokonce zkomplikovala zálohování firemních dat.
Obr. 2: Aplikace maže některé soubory z disku
Správci IT mnohdy hledají původce problému s výkonem například v propustnosti sítě nebo využití CPU. Stačilo by však vzít v povědomí samotnou fragmentaci a pátrat po některých jejích charakteristických znacích. Mnoho aplikací například s diskem při svém běhu příliš nekomunikuje a ovlivněn tak může být pouze jejich start. Pokud ten je nepřirozeně pomalý, zatímco po spuštění se aplikace chová normálně, může to být důsledek fragmentace. Stejně tak, pokud se prodlevy vyskytují pouze u velkých souborů, zatímco při práci s malými je vše v pořádku.
Defragmentace zbaví disk fragmentů
Defragmentace je v podstatě zpětný proces fragmentace, kdy jsou jednotlivé dílky roztříštěných dat zkompletovány. Může probíhat v podstatě dvěma způsoby: automaticky nebo manuálně. V prvním případě není nutná jakákoliv interakce ze strany administrátora. Prakticky všechna moderní softwarová řešení tento model nabízejí a je využíván v drtivé většině situací.
Mohou však nastat situace, kdy automatizace není možná. Někdy také uživatel nebo administrátor požaduje mít nad defragmentaci po celou dobu plnou kontrolu. Pak ji jednoduše spustí například v okamžiku, kdy není počítač či server využíván. Trochu to sice zavání nočními nebo víkendovými přesčasy, každopádně ta možnost tu je a využívá ji například řada domácích uživatelů. Člověk však často není důsledný, a pokud jednou defragmentaci vynechá, nespustí ji zpravidla už nikdy. A pak se nestačí divit, proč je jeho počítač nepřirozeně pomalý.
Výběr správného softwarového řešení
Obr. 3: Velký soubor, bude při zápisu rozdělen na více částí.
Nejefektivnější cestou k vypořádání se s fragmentací disku je využití specializovaného defragmentačního softwaru. Trh s tímto softwarem není tak nepřehledný, jako v případě jiných produktů. V podstatě na něm figuruje jen několik významných výrobců a samozřejmě řešení, které je integrováno přímo v systému Windows.
Právě integrovaný nástroj však není pro defragmentaci zrovna tím nelepším řešením a o firemním prostředí to platí dvojnásob. Mnoho uživatelů si sice řekne, že je zbytečné kupovat a instalovat další nástroj, když už je jeden integrován, je však potřeba si uvědomit, že toto řešení se v porovnání s ostatními ve vývoji zastavilo někde v době kamenné.
Ačkoliv byl nástroj ve Windows Vista zcela přepracován, nedosahuje ani zdaleka kvality či rychlosti defragmentačního procesu v porovnání s ostatními produkty. Navíc nabízí velmi skromné plánování defragmentace, která však v případě vypnutého počítače neproběhne a automaticky se přesune na další termín. Nástroj si také neporadí s defragmentací stránkovacího souboru, a co se týká reportingu, ten byl ve Vistách oproti předchůdci dokonce omezen. Přehlédnout nelze ani docela vysoké systémové nároky.
Zatímco běžní uživatelé se při výběru defragmentačního nástroje spokojí i s bezplatnou či levnou alternativou, ve firemním prostředí o tom rozhoduje mnohem více parametrů. Cena je samozřejmě také důležitá, ne vždy však rozhodující. Dražší nástroje zpravidla obsahují pokročilejší funkce plánování i nastavení, záleží proto na velikosti firmy a na požadavcích IT správce.
Defragmentace by měla jít podrobně nastavit
Pozornost by se při výběru měla zaměřit na instalaci produktu a její automatizaci v případě velkého množství klientských počítačů. Nelze opomenout také snadné odstranění instalace po vypršení licence. Samotné nastavení defragmentace by mělo být do značné míry přizpůsobitelné a správce by měl mít možnost její běh nastavit na dobu, kdy nejsou počítače pokud možno využívány. Po nastavení by měl software začít samočinně pracovat a neměl by vyžadovat žádné nadstandardní zásahy ze strany správce. V neposlední řadě je pak důležitá i uživatelská přívětivost. Zní to možná komicky, ale pokud nebude příslušný člověk prostředí programu rozumět, už to tak komické nebude.
Klíčovou záležitostí je také již zmiňovaný reporting. Rozhodně by nemělo stačit prosté: „Defragmentace počítače proběhla v pořádku“. Mnohem lépe zní, pokud software sdělí, že za poslední týden odstranil 20 tisíc fragmentů, což vyplynulo v 10procentní navýšení výkonu. Ostatně kontrola generovaných zpráv je důležitá, zejména pokud software dlouhodobě pracuje zcela automatizovaně.
Nebojte se defragmentace
Navzdory nejrůznějším pověrám a mýtům, které na veřejnosti kdovíproč rozšířily, není vhodné defragmentaci podceňovat. Rozhodně není pravda, že ten či onen souborový nebo operační systém, či dokonce počítač, je vůči fragmentaci imunní. Různé studie dokazují, že defragmentace nejen zrychluje výkon, ale do jisté míry také prodlužuje životnost pevných disků. Už z toho důvodu se vyplatí disk pravidelně, podle četnosti využívání počítače minimálně jednou měsíčně defragmentovat.