摘要:有一個關於Linux的問題經常被問及:為什麼Linux不用磁碟碎片整理呢? 在這裡,我試圖就「為什麼有的文件系統比另一些文件系統更加需要磁碟碎片整理」給出一個簡單的,非技術性的答案。
有一個關於Linux的問題經常被問及:為什麼Linux不用磁碟碎片整理呢?在這裡,我試圖就「為什麼有的文件系統比另一 些文件系統更加需要磁 盤碎片整理」給出一個簡單的,非技術性的答案。
我將試圖用一個ASCII矩陣來解釋Linux不用磁碟碎片整理所有的原理,而不是用那 些枯燥而晦澀的術語來打擊大家的積極性。下面就是我將用來解釋原理的矩陣:
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
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b 0 0 0 0 0 0
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c 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
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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
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
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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
r
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s 0 0 0 0 0 0
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t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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u 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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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
以上這個矩陣就可以簡單的用來表示一個很小的硬碟,初始狀態是空的,全部都被0填充。在矩陣頂部和左側的a-z都是用來定位每一個數據的。最左上角 的那個0就是aa,最右上角的那個0就是za,最左下角的就是az。
我將以一個大家都非常非常熟悉的文件系統開始解釋Linux不用磁碟碎片整理的原因,一個經常需要磁碟碎片整理的系 統—FAT。其實無論Windows用戶還是Linux用戶都會用到FAT文件系統。因為USB閃盤一般都使用這個文件系統。FAT是一個非常非常重要的 文件系統,雖然它經常需要磁碟碎片整理。
我現在在磁碟上加入一個文件,於是磁碟看起來會變成這個樣子:
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
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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
(為了看起來更加清楚,g-z的空行被省略了)
正如你所看到的,前4行是TOC(Table Of Contents),即所謂的內容表。TOC會存儲磁碟上所有文件的位置。在我上面的例子中,TOC包含了一個名字叫做「hello.txt」的文件,並 且這個文件的內容是從ae到le的。往下看ae到le之間的內容,我們能看到這個文件的內容是「Hello,_world」
到目前為止,一切都正常對嗎?好,那我們再來添加一個文件:
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
在探討Linux不用磁碟碎片整理的過程中正如你所見,第二個文件被緊接著放置在第一個文件之後。這樣的好處是你所有的文件都會緊密地放置在一起,這樣 讀取它們將會非常的迅速和方便。要知道磁碟上最慢的就是讀寫頭的移動了,它移動的越少,則讀取的速度越快。
但是,當我們需要修改第一個文件的時候,問題就出來了。現在假設我們需要在「hello.txt」文件的尾部加入兩個感嘆號,我們就會遇到問題:沒 有空間!文件「bye.txt」擋住了「hello.txt」的去路。這時候我們有兩個解決方法,但是沒有一個是完美的。
1
我們把文件「hello.txt」刪掉,然後再「bye.txt」後面加入修改過後的「hello.txt」。
2
我們把文件「hello.txt」拆成兩部分存儲,這樣在「bye.txt」之前就不會有空的磁碟空間了。
第一種種方式表現出來就是這樣:
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 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
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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 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
第二種種方式表現出來就是這樣:
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
這就是為什麼FAT格式的文件系統經常需要磁碟碎片整理的原因。所有的文件都緊挨著存放,所以任何時候,只要一個文件需要增大,就會產生碎片。 而任何文件被刪除了,就會留下一個空白區域。於是很快磁碟就會變成一堆亂糟糟的隨便和空白,效率就會變低了。
所以而Linux 卻用一種不同的方式來處理這種問題。Linux不用磁碟碎片整理對於單用戶來說Windows的文件系統已經夠好 的了,但是Linux生來就是為多用戶設計的系統,它總是假設在同一時間有多個用戶試圖去操作不同的文件。所以Linux相對FAT文件系統,使用了另一 種方法來設計自己的文件系統。Linux文件系統看起來是這樣的:
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
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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
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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 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
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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
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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
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
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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
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
當我們添加了文件以後就變成這樣了:
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
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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 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
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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
這種文件系統的好處是磁碟的磁頭可以一直位於中間位置,而所有的文件平均下來都會非常近。
當我們仍然給「hello.txt」加入兩個感嘆號時,我們來看看這會引起多大的麻煩:
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
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g 0 0
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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
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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
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
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
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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
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y 0 0 0 0 0 0 0 0
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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
對了!一點麻煩都沒有!
Windows總是試圖把文件存儲在盡量靠近磁碟開始位置的地方,這導致當磁碟利用率變高的時候它經常會產生磁碟碎片。
Linux卻在整個磁碟上存儲文件,所以當文件的大小需要改變的時候,總是有足夠的空間。
當然當磁碟利用率接近飽和的時候Linux也會需要文件整理。但是只要磁碟還有20%以上的可用空間,那麼這種整理是基本不會發生的。
Linux不用磁 盤碎片整理還有一點必須了解的是,即使當一個作業系統說某個磁碟已經完全碎片整理完畢了,但是根據一個磁碟的物理結構,碎片仍然會存在。因為磁碟 總是由很多碟片和磁軌組成的。
讓我們來看看一個磁碟有兩個碟片,aa到zm是第一個,an到zz是第二個。
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以下的文件系統是有碎片的,因為文件橫跨了行m和n。而這兩行不是在一個碟片上的。要讀取這個文件,磁碟的磁頭必須從碟片1的最末尾跨越到碟片2的 最開始。
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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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最後,希望我以上的解釋能讓你明白為什麼Linux不用磁碟碎片整理。