Bạn đang muốn hiểu Fragmentation (Mảnh vỡ) và Defragmentation (Khử mảnh) là gì? Bạn đã đến đúng nơi, vì hôm nay chúng ta sẽ hiểu chính xác các thuật ngữ này có nghĩa là gì. Và khi nào cần fragmentation và defragmentation.
Trong những ngày đầu của máy tính, chúng ta có các phương tiện lưu trữ cổ xưa như băng từ, thẻ đục lỗ, dải đục lỗ, đĩa mềm từ, và một vài loại khác. Chúng cực kỳ thấp về dung lượng và tốc độ. Ngoài ra, chúng không tin cậy vì dễ bị hỏng. Những vấn đề này đã thúc đẩy ngành công nghiệp máy tính đổi mới công nghệ lưu trữ mới. Kết quả là xuất hiện các ổ cứng quay truyền kỳ dùng từ tính để lưu trữ và truy xuất dữ liệu. Một điểm chung của tất cả các loại lưu trữ này là để đọc một thông tin cụ thể, toàn bộ phương tiện phải được đọc tuần tự.
Chúng nhanh hơn đáng kể so với các phương tiện lưu trữ cổ xưa kể trên nhưng chúng đi kèm với những vấn đề riêng. Một trong các vấn đề của ổ cứng từ (HDD) được gọi là fragmentation.
Fragmentation và Defragmentation là gì?
Bạn có thể đã nghe thuật ngữ fragmentation và defragmentation. Bạn từng tự hỏi chúng có nghĩa là gì? Hoặc hệ thống thực hiện các thao tác này như thế nào? Hãy tìm hiểu mọi thứ về các thuật ngữ này.
Fragmentation là gì?
Điều quan trọng là chúng ta phải hiểu ổ cứng hoạt động như thế nào trước khi khám phá thế giới fragmentation. Ổ cứng được cấu tạo từ nhiều bộ phận, nhưng chỉ có hai bộ phận chính chúng ta cần biết: thứ nhất là "platter" (đĩa), chính xác như bạn tưởng tượng một tấm kim loại nhưng đủ nhỏ để vừa với ổ đĩa.
Có vài tấm đĩa kim loại này có một lớp vật liệu từ tính vi mô trên chúng và các tấm đĩa kim loại này lưu trữ tất cả dữ liệu của chúng ta. Platter này quay ở tốc độ rất cao nhưng thường ở tốc độ cố định 5400 RPM (Vòng/phút) hoặc 7200 RPM.
RPM của đĩa quay càng nhanh thì thời gian đọc/ghi dữ liệu càng nhanh. Bộ phận thứ hai là thành phần gọi là Disk read/write head (Đầu đọc/ghi đĩa) hoặc chỉ "spinner head" được đặt trên các đĩa này, đầu này nhận và thực hiện thay đổi các tín hiệu từ tính từ platter. Dữ liệu được lưu trữ trong các lô nhỏ gọi là sectors (ngoại vi).
Vì vậy, mỗi khi một tác vụ hoặc file mới được xử lý, các sector bộ nhớ mới được tạo ra. Tuy nhiên, để hiệu quả hơn với dung lượng đĩa, hệ thống cố gắng lấp đầy các sector chưa sử dụng trước đó. Đây là nơi vấn đề chính của fragmentation xuất phát. Vì dữ liệu được lưu trữ dưới dạng các mảnh vỡ rải rác khắp ổ cứng, mỗi khi cần truy cập dữ liệu cụ thể, hệ thống phải duyệt qua tất cả các mảnh vỡ đó, làm cho toàn bộ quá trình cũng như hệ thống trở nên cực kỳ chậm.
Ngoài thế giới máy tính, fragmentation là gì? Mảnh vỡ là những phần nhỏ của một thứ gì đó, khi ghép lại sẽ hình thành thực thể hoàn chỉnh. Cùng khái niệm được sử dụng ở đây. Hệ thống lưu trữ một số file. Mỗi file được mở, thêm vào, lưu và lưu trữ lại. Khi kích thước file lớn hơn so với lúc trước khi hệ thống lấy file để chỉnh sửa,就会有 sự phân mảnh. File bị chia thành nhiều phần và các phần được lưu trữ ở các vị trí khác nhau của khu vực lưu trữ. Các phần này cũng được gọi là 'fragments' (mảnh vỡ). Các công cụ như File Allocation Table (FAT - Bảng phân bổ file) được dùng để theo dõi vị trí các mảnh vỡ khác nhau trong bộ nhớ.
Điều này không hiển thị cho bạn, người dùng. Dù file được lưu trữ như thế nào, bạn sẽ thấy toàn bộ file ở nơi bạn lưu nó trên hệ thống. Nhưng trong ổ cứng, mọi việc khác biệt. Các mảnh vỡ của file bị phân tán khắp thiết bị lưu trữ. Khi người dùng nhấp vào file để mở lại, ổ cứng nhanh chóng lắp ráp tất cả các mảnh vỡ, trình bày cho bạn như một toàn thể.
Đọc thêm: Administrative Tools trong Windows 10 là gì?
Một ví dụ phù hợp để hiểu fragmentation là trò chơi bài. Giả sử bạn cần một bộ bài hoàn chỉnh để chơi. Nếu các lá bài bị rải rác khắp nơi, bạn sẽ phải thu thập chúng từ nhiều phần khác nhau để có bộ bài hoàn chỉnh. Những lá bài rải rác có thể coi là các mảnh vỡ của một file. Việc thu thập các lá bài tương tự như ổ cứng lắp ráp các mảnh vỡ khi file được truy xuất.
Nguyên nhân gây ra fragmentation
Bây giờ chúng ta đã có một chút rõ ràng về fragmentation, hãy hiểu tại sao fragmentation xảy ra. Cấu trúc của hệ thống file là nguyên nhân chính. Giả sử, một file bị người dùng xóa. Bây giờ, nơi nó chiếm dụng sẽ trống. Tuy nhiên, không gian này có thể không đủ lớn để chứa một file mới như một khối nguyên vẹn. Nếu đây là trường hợp, file mới bị phân mảnh, và các phần được lưu trữ ở nhiều vị trí có không gian trống. Đôi khi, hệ thống file dành nhiều không gian cho một file hơn mức cần thiết, để lại khoảng trống trong bộ nhớ.
Có những hệ điều hành lưu trữ file mà không thực hiện fragmentation. Tuy nhiên, với Windows, fragmentation là cách file được lưu trữ.
Vấn đề tiềm ẩn do fragmentation gây ra?
Khi file được lưu trữ có tổ chức, ổ cứng sẽ mất ít thời gian hơn để truy xuất file. Nếu file được lưu trữ dưới dạng mảnh vỡ, ổ cứng phải quét qua diện tích lớn hơn khi truy xuất file. Cuối cùng, khi càng nhiều file được lưu trữ dưới dạng mảnh vỡ, hệ thống sẽ chậm lại do thời gian thu thập & lắp ráp các mảnh vỡ khác nhau khi truy xuất.
Một ví dụ phù hợp để hiểu điều này – hãy tưởng tượng một thư viện nổi tiếng với dịch vụ kém. Thủ thư không đặt sách trả lại lên kệ đúng chỗ. Thay vào đó, họ đặt sách trên kệ gần bàn làm việc nhất. Mặc dù có vẻ như tiết kiệm thời gian khi lưu trữ sách cách này, vấn đề thực sự nảy sinh khi khách muốn mượn một trong những cuốn sách này. Thủ thư sẽ mất nhiều thời gian tìm kiếm giữa các cuốn sách được lưu trữ theo thứ tự ngẫu nhiên.
Đây là lý do fragmentation được gọi là 'một điều cần thiết nhưng xấu'. Nó nhanh hơn khi lưu file cách này, nhưng cuối cùng làm chậm hệ thống.
Cách phát hiện ổ đĩa bị phân mảnh?
Quá nhiều fragmentation ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống. Vì vậy, dễ dàng nhận ra ổ đĩa bị phân mảnh nếu bạn quan sát thấy hiệu suất giảm sút. Thời gian mở và lưu file tăng rõ rệt. Đôi khi, các ứng dụng khác cũng chậm lại. Theo thời gian, hệ thống sẽ mất rất nhiều thời gian để boot.
Ngoài các vấn đề rõ ràng do fragmentation gây ra, còn có những vấn đề nghiêm trọng khác. Ví dụ: hiệu suất giảm của ứng dụng Antivirus. Ứng dụng Antivirus được xây dựng để quét tất cả file trên ổ cứng. Nếu hầu hết file của bạn được lưu trữ dưới dạng mảnh vỡ, ứng dụng sẽ mất nhiều thời gian để quét file.
Việc sao lưu dữ liệu cũng bị ảnh hưởng. Mất nhiều thời gian hơn dự kiến. Khi vấn đề đạt đỉnh điểm, hệ thống có thể bị treo hoặc crash mà không có cảnh báo. Đôi khi, không thể boot.
Để xử lý các vấn đề này, quan trọng là phải kiểm soát fragmentation. Nếu không, hiệu quả hệ thống sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Cách khắc phục vấn đề?
Mặc dù fragmentation là không thể tránh khỏi, nhưng cần phải giải quyết để giữ hệ thống hoạt động. Để khắc phục vấn đề này, một quá trình khác gọi là defragmentation phải được thực hiện. Defragmentation là gì? Làm thế nào để thực hiện defrag?
Defragmentation là gì?
Về cơ bản, ổ cứng giống như một cái tủ hồ sơ của máy tính và tất cả các file cần thiết trong đó bị rải rác và không có tổ chức. Vì vậy, mỗi khi một dự án mới đến, chúng ta sẽ mất nhiều thời gian tìm kiếm các file cần thiết trong khi nếu chúng ta có một người tổ chức sắp xếp các file theo thứ tự bảng chữ cái, sẽ dễ dàng hơn nhiều để tìm file cần thiết nhanh chóng và dễ dàng.
Defragmentation thu thập tất cả các phần mảnh vỡ của một file và lưu trữ chúng ở các vị trí lưu trữ liền kề. Nói đơn giản, đó là quá trình ngược lại của fragmentation. Không thể làm thủ công. Bạn cần dùng các công cụ được thiết kế cho mục đích này. Đây thực sự là quá trình tốn thời gian. Nhưng nó cần thiết để cải thiện hiệu suất hệ thống.
Quá trình defragmentation đĩa diễn ra như sau, thuật toán lưu trữ được xây dựng trong hệ điều hành nên tự động thực hiện. Trong quá trình defragmentation, hệ thống gom tất cả dữ liệu rải rác thành các sector dày đặc bằng cách di chuyển các khối dữ liệu xung quanh để gom tất cả các phần rải rác thành một luồng dữ liệu liên kết.
Sau defragmentation, có thể trải nghiệm tăng tốc đáng kể như: hiệu suất PC nhanh hơn, thời gian boot ngắn hơn, và ít bị treo hơn. Lưu ý rằng defragmentation là quá trình rất tốn thời gian vì toàn bộ đĩa phải được đọc và tổ chức sector bởi sector.
Hầu hết các Hệ điều hành hiện đại đều có sẵn quy trình defragmentation tích hợp sẵn. Tuy nhiên, trong các phiên bản Windows trước, không có trường hợp này hoặc ngay cả khi có, thuật toán không đủ hiệu quả để hoàn toàn khắc phục các vấn đề cơ bản.
Do đó, phần mềm defragmentation ra đời. Khi sao chép hoặc di chuyển file, chúng ta có thể thấy hoạt động đọc và ghi diễn ra do thanh tiến trình hiển thị rõ ràng. Tuy nhiên, hầu hết các quy trình đọc/ghi mà hệ điều hành chạy không hiển thị. Vì vậy, người dùng không thể theo dõi và defragment ổ cứng một cách có hệ thống.
Đọc thêm: Khác biệt giữa Reboot và Restart là gì?
Kết quả là, hệ điều hành Windows được cài sẵn công cụ defragmentation mặc định, tuy nhiên do thiếu công nghệ hiệu quả, nhiều nhà phát triển phần mềm bên thứ ba đã tung ra phiên bản riêng để giải quyết vấn đề fragmentation.
Có một số công cụ bên thứ ba cũng làm tốt hơn công cụ tích hợp của Windows. Một số công cụ miễn phí tốt nhất cho defrag được liệt kê dưới đây:
- Defraggler
- Smart Defrag
- Auslogics Disk Defrag
- Puran Defrag
- Disk SpeedUp
Một trong những công cụ tốt nhất cho việc này là 'Defraggler'. Bạn có thể đặt lịch trình và công cụ sẽ tự động thực hiện defragmentation theo lịch trình đã đặt. Bạn có thể chọn file và thư mục cụ thể để bao gồm. Hoặc bạn có thể loại trừ một số dữ liệu. Nó có phiên bản portable. Nó thực hiện các thao tác hữu ích như di chuyển các mảnh vỡ ít dùng đến cuối đĩa để tăng cường truy cập đĩa và dọn rác thùng rác trước khi defrag.
Hầu hết các công cụ có giao diện tương tự nhau. Cách sử dụng công cụ khá tự giải thích. Người dùng chọn ổ đĩa muốn defrag và nhấp vào nút bắt đầu quá trình. Dự kiến quá trình mất ít nhất một giờ. Khuyên nên làm hàng năm hoặc ít nhất một lần 2-3 năm, tùy thuộc vào mức độ sử dụng. Vì nó đơn giản và miễn phí, tại sao không tận dụng để giữ hiệu suất hệ thống ổn định?
Ổ cứng thể rắn (SSD) và Fragmentation
Solid-state drives (SSD) là công nghệ lưu trữ mới nhất đã trở nên phổ biến trong hầu hết thiết bị hướng đến người tiêu dùng như smartphone, tablet, laptop, máy tính, v.v. SSD được làm bằng bộ nhớ dựa trên flash, chính xác công nghệ bộ nhớ dùng trong ổ flash hoặc thumb drive của chúng ta.
Nếu bạn đang dùng hệ thống với ổ cứng thể rắn, bạn có nên thực hiện defragmentation? SSD khác với ổ cứng ở chỗ tất cả bộ phận của nó đều tĩnh. Nếu không có bộ phận chuyển động, không mất nhiều thời gian thu thập các mảnh vỡ khác nhau của file. Vì vậy, truy cập file nhanh hơn trong trường hợp này.
Tuy nhiên, vì hệ thống file vẫn giống nhau, fragmentation vẫn xảy ra trong hệ thống có SSD. Nhưng may mắn là hiệu suất hầu như không bị ảnh hưởng, vì vậy không cần thực hiện defrag.
Thực hiện defragmentation trên SSD thậm chí có thể gây hại. Ổ cứng thể rắn cho phép một số lần ghi hữu hạn. Lặp lại defrag sẽ liên quan đến di chuyển file từ vị trí hiện tại và ghi chúng vào vị trí mới. Điều này sẽ khiến SSD hao mòn sớm trong vòng đời.
Do đó, thực hiện defrag trên SSD sẽ có tác động gây hại. Thực tế, nhiều hệ thống vô hiệu hóa tùy chọn defrag nếu chúng có SSD. Các hệ thống khác sẽ cảnh báo để bạn nhận ra hậu quả.
Khuyên dùng: Kiểm tra ổ đĩa của bạn là SSD hay HDD trong Windows 10
Kết luận
Chắc chắn bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm fragmentation và defragmentation.
Một vài lưu ý cần nhớ:
1. Vì defragmentation ổ đĩa là quá trình tốn kém về mặt sử dụng ổ cứng, tốt nhất chỉ thực hiện khi cần thiết
2. Không chỉ hạn chế defragmentation ổ đĩa, mà khi làm việc với ổ thể rắn, không cần thiết thực hiện defragmentation vì hai lý do,
- Thứ nhất, SSD được xây dựng với tốc độ đọc/ghi rất nhanh mặc định nên fragmentation nhỏ không làm nhiều khác biệt cho tốc độ
- Thứ hai, SSD cũng có chu kỳ đọc/ghi hữu hạn nên tốt nhất tránh defragmentation trên SSD để tránh sử dụng các chu kỳ đó
3. Defragmentation là quy trình đơn giản tổ chức tất cả các mảnh file bị mồ côi do thêm và xóa file trên ổ cứng.