Warum beschleunigt das Leeren von Festplattenplatz die Computer?

Wenn Sie mehr über Computer und deren Funktionsweise erfahren, stoßen Sie gelegentlich auf etwas, das nicht sinnvoll erscheint. In Anbetracht dessen beschleunigt das Leeren von Speicherplatz die Computer tatsächlich? Der heutige SuperUser-Beitrag zu Fragen und Antworten hat die Antwort auf die Frage eines verwirrten Lesers.

Die heutige Question & Answer-Sitzung wird dank SuperUser zur Verfügung gestellt - einer Unterteilung von Stack Exchange, einer Community-basierten Gruppierung von Q & A-Websites.

Screenshot mit freundlicher Genehmigung von nchenga (Flickr).

Die Frage

SuperUser Reader Remi.b möchte wissen, warum das Leeren von Festplattenspeicher einen Computer zu beschleunigen scheint:

Ich habe mir viele Videos angesehen und verstehe jetzt, wie Computer ein bisschen besser funktionieren. Ich verstehe, was RAM ist, über flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher und den Vorgang des Austauschs. Ich verstehe auch, warum das Erhöhen des RAM einen Computer beschleunigt.

Was ich nicht verstehe ist, warum das Aufräumen von Speicherplatz einen Computer zu beschleunigen scheint. Beschleunigt es wirklich einen Computer? Wenn ja, warum tut es das??

Hat es etwas mit der Suche nach Speicherplatz zu tun, um Dinge zu speichern, oder mit dem Bewegen von Objekten, um einen ausreichend langen zusammenhängenden Speicherplatz zu schaffen, um etwas zu speichern? Wie viel Platz sollte ich auf einer Festplatte frei lassen??

Warum scheint das Leeren von Speicherplatz einen Computer zu beschleunigen??

Die Antwort

SuperUser-Mitwirkender Jason C hat die Antwort für uns:

"Warum beschleunigt das Leeren von Speicherplatz die Computer?"

Zumindest nicht von alleine. Dies ist ein wirklich verbreiteter Mythos. Es ist ein verbreiteter Mythos, weil das Aufladen Ihrer Festplatte oft gleichzeitig mit anderen Dingen geschieht, die Ihren Computer normalerweise verlangsamen könnten (EIN). Die SSD-Leistung nimmt tendenziell ab, wenn sie gefüllt werden. Dies ist jedoch ein relativ neues Problem, das nur für SSDs gilt und für gelegentliche Benutzer nicht wirklich wahrnehmbar ist. Im Allgemeinen ist wenig freier Speicherplatz nur ein roter Hering.

Zum Beispiel Dinge wie:

1. Dateifragmentierung Die Fragmentierung der Dateien ist ein Problem (B), Aber mangelnder Freiraum, der definitiv einer von vielen Faktoren ist, ist nicht die einzige Ursache. Einige wichtige Punkte hier:

Die Chancen für die Fragmentierung einer Datei sind nicht bezogen auf den freien Speicherplatz auf dem Laufwerk. Sie beziehen sich auf die Größe des größten zusammenhängenden freien Speicherblocks auf dem Laufwerk (d. H. „Löcher“ des freien Speicherplatzes), die sich auf den freien Speicherplatz bezieht passiert eine obere Schranke auf. Sie beziehen sich auch darauf, wie das Dateisystem die Dateizuordnung handhabt (mehr unten). Erwägen: Ein Laufwerk, das zu 95 Prozent mit dem gesamten freien Speicherplatz in einem einzigen zusammenhängenden Block voll ist, hat eine Chance von null Prozent, eine neue Datei zu fragmentieren (C) (und die Möglichkeit, eine angehängte Datei zu fragmentieren, ist vom freien Speicherplatz unabhängig). Bei einem Laufwerk, das zu fünf Prozent ausgelastet ist und die Daten gleichmäßig über das Laufwerk verteilt sind, besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit der Fragmentierung.

Beachten Sie diese Dateifragmentierung wirkt sich nur auf die Leistung aus, wenn auf die fragmentierten Dateien zugegriffen wird. Erwägen: Sie haben ein schönes, defragmentiertes Laufwerk, das noch viele freie "Löcher" enthält. Ein häufiges Szenario. Alles läuft reibungslos. Irgendwann kommt man jedoch an einen Punkt, an dem keine großen Blöcke von freiem Speicherplatz mehr vorhanden sind. Wenn Sie einen riesigen Film herunterladen, wird die Datei stark fragmentiert. Dies wird Ihren Computer nicht verlangsamen. Alle Ihre Anwendungsdateien und solche, die zuvor in Ordnung waren, werden nicht plötzlich fragmentiert. Dies kann dazu führen, dass das Laden des Films länger dauert (obwohl typische Bitraten für Filme im Vergleich zu Festplattenleseraten so niedrig sind, dass sie höchstwahrscheinlich nicht wahrgenommen werden können), und dies kann die I / O-gebundene Leistung beeinträchtigen, während der Film geladen wird ansonsten ändert sich nichts.

Während die Dateifragmentierung sicherlich ein Problem darstellt, werden die Auswirkungen oft durch Pufferung und Zwischenspeicherung auf Betriebssystem- und Hardwareebene gemindert. Verzögerte Schreibvorgänge, Vorauslesen, Strategien wie der Prefetcher in Windows usw. tragen dazu bei, die Auswirkungen der Fragmentierung zu reduzieren. Sie tun es im Allgemeinen nicht tatsächlich Erleben Sie erhebliche Auswirkungen, bis die Fragmentierung ernst wird (ich würde sogar sagen, dass, solange Ihre Auslagerungsdatei nicht fragmentiert ist, Sie dies wahrscheinlich nie bemerken werden)..

2. Die Suchindizierung ist ein weiteres Beispiel. Angenommen, Sie haben die automatische Indizierung aktiviert und ein Betriebssystem, das dies nicht ordnungsgemäß erledigt. Wenn Sie mehr und mehr indizierbare Inhalte (Dokumente und dergleichen) auf Ihrem Computer speichern, kann die Indizierung länger und länger dauern und Auswirkungen auf die wahrgenommene Geschwindigkeit Ihres Computers haben, während er ausgeführt wird, sowohl bei der E / A- als auch bei der CPU-Nutzung . Dies bezieht sich nicht auf freien Speicherplatz, sondern auf die Menge an indizierbarem Inhalt. Das Auslaufen des freien Speicherplatzes geht jedoch mit der Speicherung von mehr Inhalten einher, wodurch eine falsche Verbindung hergestellt wird.

3. Antivirensoftware (ähnlich wie bei der Suchindexierung). Angenommen, Sie haben eine Antivirensoftware eingerichtet, um Ihre Festplatte im Hintergrund zu scannen. Da Sie mehr und mehr durchsuchbare Inhalte haben, erfordert die Suche mehr E / A- und CPU-Ressourcen, die Ihre Arbeit möglicherweise beeinträchtigen. Dies hängt wiederum von der Menge des durchsuchbaren Inhalts ab, den Sie haben. Mehr Inhalt bedeutet oft weniger freien Speicherplatz, aber der fehlende Speicherplatz ist nicht die Ursache.

4. Installierte Software. Angenommen, Sie haben eine Menge Software installiert, die beim Booten Ihres Computers geladen wird, wodurch sich die Startzeiten verlangsamen. Diese Verlangsamung geschieht, weil eine Menge Software geladen wird. Die installierte Software benötigt jedoch Speicherplatz auf der Festplatte. Daher nimmt der freie Speicherplatz auf der Festplatte zur gleichen Zeit ab, zu der dies geschieht, und es kann leicht eine falsche Verbindung hergestellt werden.

5. Viele andere Beispiele in dieser Richtung, die zusammen genommen werden, erscheinen Mangel an freiem Speicherplatz mit geringerer Leistung eng zu verknüpfen.

Das oben Genannte verdeutlicht einen weiteren Grund dafür, dass dies ein weit verbreiteter Mythos ist: Zwar ist das Fehlen von freiem Speicherplatz keine direkte Ursache für die Verlangsamung, das Deinstallieren verschiedener Anwendungen, das Entfernen von indizierten oder gescannten Inhalten usw., manchmal (aber nicht immer) außerhalb des Bereichs von Diese Antwort) erhöht die Leistung erneut aus Gründen, die sich nicht auf den verbleibenden freien Speicherplatz beziehen. Dies gibt natürlich auch Platz auf der Festplatte frei. Daher kann wieder eine offensichtliche (aber falsche) Verbindung zwischen "mehr freiem Speicherplatz" und einem "schnelleren Computer" hergestellt werden.

Erwägen: Wenn eine Maschine aufgrund einer Vielzahl von installierter Software usw. langsam läuft, die Festplatte (genau) auf eine größere Festplatte klonen und dann die Partitionen erweitern, um mehr freien Speicherplatz zu gewinnen, wird die Maschine nicht beschleunigt. Dieselbe Software wird geladen, dieselben Dateien sind immer noch auf dieselbe Weise fragmentiert, derselbe Suchindexer wird immer noch ausgeführt, nichts ändert sich, obwohl mehr freier Speicherplatz vorhanden ist.

"Hat es etwas mit der Suche nach Speicherplatz zu tun, um Dinge zu speichern?"

Nein, tut es nicht. Hier sind zwei sehr wichtige Dinge zu beachten:

1. Ihre Festplatte sucht nicht nach Orten, an denen Dinge abgelegt werden können. Deine Festplatte ist dumm. Es ist nichts. Es handelt sich dabei um einen großen Block an adressiertem Speicher, der die Dinge blind in das Betriebssystem ablegt und alles liest, was von ihm verlangt wird. Moderne Laufwerke verfügen über ausgeklügelte Mechanismen für das Zwischenspeichern und Puffern, die darauf abzielen, aufgrund der im Laufe der Zeit gesammelten Erfahrungen vorherzusagen, wonach das Betriebssystem gefragt wird (einige Laufwerke kennen sogar das Dateisystem, das sich auf ihnen befindet), denken aber im Wesentlichen an Ihre Fahren Sie wie ein großer dummer Speicherplatz mit gelegentlichen Bonus-Leistungsmerkmalen.

2. Ihr Betriebssystem sucht auch nicht nach Orten, an denen Dinge abgelegt werden können. Es gibt keine Suche. Bei der Lösung dieses Problems wurden große Anstrengungen unternommen, da dies für die Leistung des Dateisystems von entscheidender Bedeutung ist. Die Art und Weise, wie Daten tatsächlich auf Ihrem Laufwerk organisiert werden, hängt von Ihrem Dateisystem ab. Zum Beispiel FAT32 (alte DOS- und Windows-PCs), NTFS (spätere Editionen von Windows), HFS + (Mac), Ext4 (einige Linux-Systeme) und viele andere. Sogar das Konzept einer "Datei" und eines "Verzeichnisses" sind lediglich Produkte typischer Dateisysteme - Festplatten wissen nichts von den geheimnisvollen Tieren, die man nennt Dateien. Details liegen außerhalb des Umfangs dieser Antwort. Im Wesentlichen haben alle gängigen Dateisysteme jedoch Möglichkeiten, den Ort zu ermitteln, an dem sich der verfügbare Speicherplatz auf einem Laufwerk befindet, so dass eine Suche nach freiem Speicherplatz unter normalen Umständen (d. H. Dateisysteme in gutem Zustand) unnötig ist. Beispiele:

NTFS verfügt über eine Master-Datentabelle, die die speziellen Dateien enthält $ Bitmap, usw. und viele Metadaten, die das Laufwerk beschreiben. Im Wesentlichen wird die Position der nächsten freien Blöcke nachverfolgt, sodass neue Dateien direkt in freie Blöcke geschrieben werden können, ohne das Laufwerk jedes Mal überprüfen zu müssen.

Ein anderes Beispiel: Ext4 enthält den sogenannten Bitmap-Zuweiser, eine Verbesserung gegenüber Ext2 und Ext3, die im Wesentlichen die direkte Bestimmung der freien Blöcke ermöglicht, anstatt die Liste der freien Blöcke zu durchsuchen. Ext4 unterstützt auch verzögerte Zuteilung, Das heißt, Pufferung der Daten im RAM durch das Betriebssystem, bevor sie auf das Laufwerk geschrieben werden, um bessere Entscheidungen darüber zu treffen, wo sie platziert werden müssen, um die Fragmentierung zu reduzieren.

Viele andere Beispiele.

"Oder indem Sie die Dinge verschieben, um einen ausreichend langen zusammenhängenden Raum zu schaffen, um etwas zu sparen?"

Nein. Dies ist nicht der Fall, zumindest nicht bei einem Dateisystem, das mir bekannt ist. Dateien enden nur fragmentiert.

Man nennt den Prozess, "Dinge zu verschieben, um einen ausreichend langen zusammenhängenden Raum zu schaffen, um etwas zu speichern" Defragmentierung. Dies geschieht nicht, wenn Dateien geschrieben werden. Dies geschieht, wenn Sie das Defragmentierungsprogramm ausführen. Zumindest bei neueren Versionen von Windows geschieht dies automatisch nach einem Zeitplan, wird jedoch niemals durch das Schreiben einer Datei ausgelöst.

Fähig sein zu vermeiden Das Verschieben von Dingen wie dieses ist der Schlüssel für die Leistung des Dateisystems. Aus diesem Grund erfolgt die Fragmentierung und die Defragmentierung als separater Schritt.

"Wie viel freier Speicherplatz sollte ich auf einer Festplatte lassen?"

Dies ist eine knifflige Frage, die zu beantworten ist (und diese Antwort hat sich bereits in ein kleines Buch verwandelt).

Faustregeln:

1. Für alle Arten von Laufwerken:

Lassen Sie vor allem genügend Freiraum für Damit Sie Ihren Computer effektiv nutzen können. Wenn Ihnen der Platz zum Arbeiten zur Neige geht, möchten Sie ein größeres Laufwerk.

Viele Festplatten-Defragmentierungs-Tools benötigen ein Minimum an freiem Speicherplatz (ich denke, der mit Windows erfordert 15 Prozent, im schlimmsten Fall), um darin arbeiten zu können. Sie nutzen diesen freien Speicherplatz, um fragmentierte Dateien vorübergehend zu speichern, da andere Dinge neu angeordnet werden.

Lassen Sie Platz für andere Betriebssystemfunktionen. Wenn Ihr Computer beispielsweise nicht über viel physischen Arbeitsspeicher verfügt und Sie virtuellen Speicher mit einer dynamisch skalierten Seitendatei aktiviert haben, sollten Sie genügend Speicherplatz für die maximale Größe der Seitendatei lassen. Wenn Sie über einen Laptop verfügen, den Sie in den Ruhezustand versetzen, benötigen Sie ausreichend freien Speicherplatz für die Statusdatei für den Ruhezustand. Sachen wie diese.

2. SSD-spezifisch:

Für eine optimale Zuverlässigkeit (und in geringerem Maße für die Leistung) benötigen SSDs etwas freien Speicherplatz, der, ohne zu sehr ins Detail zu gehen, zum Verteilen von Daten um das Laufwerk verwendet wird, um das ständige Schreiben an derselben Stelle zu vermeiden (was sie erschöpft). . Dieses Konzept, freien Speicherplatz zu belassen, wird als Überversorgung bezeichnet. Es ist wichtig, In vielen SSDs ist jedoch bereits ein überlasteter Speicherplatz vorgeschrieben. Das heißt, die Laufwerke haben oft ein paar Dutzend GB mehr, als sie dem Betriebssystem melden. Laufwerke der unteren Preisklasse erfordern oft ein manuelles Verlassen nicht partitioniert Platz, aber für Antriebe mit obligatorischem OP, Sie brauchen keinen freien Platz zu lassen. Eine wichtige Sache, die hier zu beachten ist, ist das übermäßig bereitgestellter Speicherplatz wird oft nur von nicht partitioniertem Speicherplatz belegt. Wenn Ihre Partition also Ihre gesamte Festplatte belegt und Sie etwas freien Speicherplatz darauf lassen, ist dies nicht der Fall immer Anzahl. Bei der manuellen Über-Bereitstellung müssen Sie die Partition oft verkleinern, um die Größe des Laufwerks zu verringern. Weitere Informationen finden Sie im Benutzerhandbuch Ihrer SSD. TRIM, Garbage Collection und dergleichen haben ebenfalls Auswirkungen, die jedoch außerhalb des Umfangs dieser Antwort liegen.

Ich persönlich ziehe normalerweise ein größeres Laufwerk an, wenn ich noch etwa 20-25 Prozent freien Speicherplatz habe. Dies hat nichts mit der Leistung zu tun. Ich gehe davon aus, dass mir bald der Speicherplatz für Daten bald ausgehen wird und es an der Zeit ist, ein größeres Laufwerk zu erhalten.

Wichtiger als das Ansehen von freiem Speicherplatz ist es, sicherzustellen, dass die geplante Defragmentierung aktiviert ist (nicht auf SSDs), sodass Sie niemals an den Punkt gelangen, an dem sie so gefährlich wird, dass Sie davon betroffen sind.

Es gibt noch ein letztes erwähnenswertes. In einer der anderen Antworten wurde erwähnt, dass der SATA-Halbduplexmodus das Lesen und Schreiben gleichzeitig verhindert. Obwohl dies zutreffend ist, ist dies sehr stark vereinfacht und hängt in keinem Zusammenhang mit den hier behandelten Leistungsproblemen. Dies bedeutet einfach, dass Daten nicht in beide Richtungen übertragen werden können auf dem Draht zur selben Zeit. SATA hat jedoch eine ziemlich komplexe Spezifikation, die winzige maximale Blockgrößen (etwa 8 kB pro Block auf dem Draht, denke ich), Lese- und Schreiboperationswarteschlangen usw. umfasst, und schließt das Schreiben von Puffern während des Lesens nicht aus, sondern verschachtelt Operationen usw.

Jegliche Blockierung ist darauf zurückzuführen, dass um physische Ressourcen konkurriert wird, was normalerweise durch einen großen Cache-Speicher gemindert wird. Der Duplexmodus von SATA ist hier fast völlig irrelevant.

(EIN) "Verlangsamen" ist ein allgemeiner Begriff. Hier verwende ich es, um auf Dinge zu verweisen, die entweder E / A-gebunden sind (dh, wenn Ihr Computer dort sitzt und Zahlen drückt, hat der Inhalt der Festplatte keine Auswirkungen) oder CPU-gebunden und konkurriert mit tangential verwandten Dingen, die einen hohen Wert haben CPU-Auslastung (z. B. Antivirensoftware, die Tonnen von Dateien scannt).

(B) SSDs sind von Fragmentierung betroffen, da sequentielle Zugriffsgeschwindigkeiten im Allgemeinen schneller als Direktzugriff sind, obwohl SSDs nicht den gleichen Einschränkungen unterliegen wie ein mechanisches Gerät (selbst dann garantiert mangelnde Fragmentierung keinen sequentiellen Zugriff aufgrund von Verschleißniveaus usw.). In praktisch jedem allgemeinen Szenario ist dies jedoch kein Problem. Leistungsunterschiede aufgrund der Fragmentierung von SSDs sind normalerweise für das Laden von Anwendungen, das Booten des Computers usw. Unerheblich.

(C) Angenommen, ein gesundes Dateisystem, das Dateien nicht mit Absicht fragmentiert.

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