摘要:有一个关于Linux的问题经常被问及:为什么Linux不用磁盘碎片整理呢?
在这里,我试图就“为什么有的文件系统比另一些文件系统更加需要磁盘碎片整理”给出一个简单的,非技术性的答案。
有一个关于Linux的问题经常被问及:为什么Linux不用磁盘碎片整理呢?在这里,我试图就“为什么有的文件系统比另一
些文件系统更加需要磁
盘碎片整理”给出一个简单的,非技术性的答案。
我将试图用一个ASCII矩阵来解释Linux不用磁盘碎片整理所有的原理,而不是用那
些枯燥而晦涩的术语来打击大家的积极性。下面就是我将用来解释原理的矩阵:
a b c
d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
a
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
b 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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f 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
g 0 0
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h 0 0 0 0 0 0 0 0
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i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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j 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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k 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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l 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
m 0 0 0
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n 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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p 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
q 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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s 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
u 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
v 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0
w 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
x 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
y 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
z 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
以上这个矩阵就可以简单的用来表示一个很小的硬盘,初始状态是空的,全部都被0填充。在矩阵顶部和左侧的a-z都是用来定位每一个数据的。最左上角
的那个0就是aa,最右上角的那个0就是za,最左下角的就是az。
我将以一个大家都非常非常熟悉的文件系统开始解释Linux不用磁盘碎片整理的原因,一个经常需要磁盘碎片整理的系
统—FAT。其实无论Windows用户还是Linux用户都会用到FAT文件系统。因为USB闪盘一般都使用这个文件系统。FAT是一个非常非常重要的
文件系统,虽然它经常需要磁盘碎片整理。
我现在在磁盘上加入一个文件,于是磁盘看起来会变成这个样子:
a
b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
a T O
C h e l l o . t x t a e l e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
b 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 T O C
e H e l l o , _ w o r l d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
f 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
(为了看起来更加清楚,g-z的空行被省略了)
正如你所看到的,前4行是TOC(Table
Of
Contents),即所谓的内容表。TOC会存储磁盘上所有文件的位置。在我上面的例子中,TOC包含了一个名字叫做“hello.txt”的文件,并
且这个文件的内容是从ae到le的。往下看ae到le之间的内容,我们能看到这个文件的内容是“Hello,_world”
到目前为止,一切都正常对吗?好,那我们再来添加一个文件:
a
b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
a T O
C h e l l o . t x t a e l e b y e . t x t m e z
b e 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 T O C
e H e l l o , _ w o r l d G o o d b y e , _ w o r l
d
f 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
在探讨Linux不用磁盘碎片整理的过程中正如你所见,第二个文件被紧接着放置在第一个文件之后。这样的好处是你所有的文件都会紧密地放置在一起,这样
读取它们将会非常的迅速和方便。要知道磁盘上最慢的就是读写头的移动了,它移动的越少,则读取的速度越快。
但是,当我们需要修改第一个文件的时候,问题就出来了。现在假设我们需要在“hello.txt”文件的尾部加入两个感叹号,我们就会遇到问题:没
有空间!文件“bye.txt”挡住了“hello.txt”的去路。这时候我们有两个解决方法,但是没有一个是完美的。
1
我们把文件“hello.txt”删掉,然后再“bye.txt”后面加入修改过后的“hello.txt”。
2
我们把文件“hello.txt”拆成两部分存储,这样在“bye.txt”之前就不会有空的磁盘空间了。
第一种种方式表现出来就是这样:
a b c
d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
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T O C h e l l o . t x t a f n f b y e . t x t m e z
b e 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 T O C
e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 G o o d b y e , _ w o r
l d
f H e l l o , _ w o r l d ! ! 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
第二种种方式表现出来就是这样:
a
b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
a T O
C h e l l o . t x t a e l e a f b f b y e . t x
b t m e z e 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 T O C
e H e l l o , _ w o r l d G o o d b y e , _ w o r l
d
f ! ! 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
这就是为什么FAT格式的文件系统经常需要磁盘碎片整理的原因。所有的文件都紧挨着存放,所以任何时候,只要一个文件需要增大,就会产生碎片。
而任何文件被删除了,就会留下一个空白区域。于是很快磁盘就会变成一堆乱糟糟的随便和空白,效率就会变低了。
所以而Linux
却用一种不同的方式来处理这种问题。Linux不用磁盘碎片整理对于单用户来说Windows的文件系统已经够好
的了,但是Linux生来就是为多用户设计的系统,它总是假设在同一时间有多个用户试图去操作不同的文件。所以Linux相对FAT文件系统,使用了另一
种方法来设计自己的文件系统。Linux文件系统看起来是这样的:
a b c
d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
a
T O C h e l l o . t x t h n s n 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
b 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 T O C
e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0
f 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
g 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
h 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
j 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
k 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
l 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
m 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
n 0 0 0 0 0 0 0 H e
l l o , _ w o r l d 0 0 0 0 0 0 0
o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
p 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
q 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
r
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
s 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
u 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
v 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0
w 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
x 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
y 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
z 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
当我们添加了文件以后就变成这样了:
a
b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
a T O
C h e l l o . t x t h n s n b y e . t x t d u q
b u 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 T O C
e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
f 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
g 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
h 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
j 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
k 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
l
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
m 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
n 0 0 0 0 0 0 0 H e l l o
, _ w o r l d 0 0 0 0 0 0 0
o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
p 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0
q 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
r 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
s 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
u 0 0 0 G o o d b y e , _ w o r l d 0 0 0
0 0 0 0 0 0
v 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
w 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
x 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
y 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
z 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
这种文件系统的好处是磁盘的磁头可以一直位于中间位置,而所有的文件平均下来都会非常近。
当我们仍然给“hello.txt”加入两个感叹号时,我们来看看这会引起多大的麻烦:
a b c
d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
a
T O C h e l l o . t x t h n u n b y e . t x t d u q
b u 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 T O C
e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0
f 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
g 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
h 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
j 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
k 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
l 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
m 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
n 0 0 0 0 0 0 0 H e
l l o , _ w o r l d ! ! 0 0 0 0 0
o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
p 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
q 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
r
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
s 0 0 0 0 0 0
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t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
u 0 0 0 G o o d b y e , _ w o r l d 0
0 0 0 0 0 0 0 0
v 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0
w 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
x 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
y 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
z 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
对了!一点麻烦都没有!
Windows总是试图把文件存储在尽量靠近磁盘开始位置的地方,这导致当磁盘利用率变高的时候它经常会产生磁盘碎片。
Linux却在整个磁盘上存储文件,所以当文件的大小需要改变的时候,总是有足够的空间。
当然当磁盘利用率接近饱和的时候Linux也会需要文件整理。但是只要磁盘还有20%以上的可用空间,那么这种整理是基本不会发生的。
Linux不用磁
盘碎片整理还有一点必须了解的是,即使当一个操作系统说某个磁盘已经完全碎片整理完毕了,但是根据一个磁盘的物理结构,碎片仍然会存在。因为磁盘
总是由很多盘片和磁道组成的。
让我们来看看一个磁盘有两个盘片,aa到zm是第一个,an到zz是第二个。
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d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
a 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
b 0 0 0 0 0 0 0 0
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c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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g 0 0 0
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h 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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m 0 0 0 0 0 0
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p 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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z 0 0 0 0 0 0
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以下的文件系统是有碎片的,因为文件横跨了行m和n。而这两行不是在一个盘片上的。要读取这个文件,磁盘的磁头必须从盘片1的最末尾跨越到盘片2的
最开始。
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C h e l l o . t x t r m e n 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
b 0 0 0 0 0 0 0 0
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c 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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g 0 0 0
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h 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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最后,希望我以上的解释能让你明白为什么Linux不用磁盘碎片整理。