Меню

Кластер памяти на жестком диске



Что такое кластер на жестком диске и на что влияет его размер

Наверняка, многие из нас слышали про кластер на жестком диске. Давайте попробуем разобраться, что это такое, и на что влияет его размер.

Немного теории

Кластером называется минимальная часть пространства на жестком диске, выделяемая системой для хранения там файлов. Используемый в операционной системе диск имеет организацию именно на основании кластера. В подавляющем большинстве случаев общий размер файла несколько меньше суммы размеров кластеров, в которых он хранится на винчестере.

Чтобы было понятнее, рассмотрим пример – если посмотреть в свойствах папки, мы увидим, что фактический размер, занимаемый ей на винчестере, больше реального.

Как это работает

Размер кластера (или, другими словами, размер единицы распределения) обычно задается при форматировании, и на эту величину обычно не обращают внимания, оставляя рекомендованное системой значение.

И если на нашем диске размер кластера будет 4 кБ (рекомендованный Windows), то минимальное физическое пространство, занимаемое файлом, будет равно размеру кластера – 4 кБ.

Два таких файла займут, соответственно, размер 8 кБ и т.д.

То есть, при выбранном большом размере кластера файлы малого объема будут занимать значительное место на диске. Но большой размер кластера имеет и другие преимущества – в частности увеличение производительности работы жесткого диска. При минимальном размере кластера количество неиспользуемого дискового пространства при хранении файлов малого объема будут меньше.

Файловая система

Величина доступного размера кластера зависит от файловой системы на жестком диске. Вы можете ознакомиться с поддерживаемыми размерами для разных файловых систем и версий Windows на официальном сайте Microsoft.

Проверить, какая файловая система у вас вы сможете в окне свойств диска, щелкнув по нему правой кнопкой мышки в Проводнике и выбрав «Свойства» из контекстного меню.

Вместо послесловия

Мы с вами коротко разобрались с кластерами на жестком диске и с влияет их размера на хранение данных. Как видите, универсальный совет об оптимальном размере кластера дать очень сложно – здесь нужно выбрать оптимальное значение в зависимости от конкретных потребностей. Ну а в большинстве случаев наверное стоит оставить значение, предложенное системой.

Источник

Что такое FAT-таблица и кластер

Для того, чтобы компьютерная система могла нормально работать с информацией, размещенной на жестком диске, винчестер должен иметь четкую логическую структуру. Только так операционная система будет «знать» что и где «лежит».

Одна часть жесткого диска содержит собственно данные, а вторая часть — сведения о месте хранения этих данных (своеобразная картотека). Для создания логической структуры винчестера служат программы FDISK (создает разделы и логические диски) и FORMAT (организует структуру размещения данных).

Дисковое пространство делится на разделы нескольких типов:

  • Primary DOS Partition (первичный раздел) — область, в которой размещается ядро ОС и откуда производится ее загрузка. Оставшееся свободное место может быть использовано для хранения данных. В этом разделе находится только один логический диск — C:/.
  • Extended DOS Partition (расширенный раздел) — дополнительная область для размещения данных. Системные файлы здесь размещать не могут. Раздел может содержать несколько логических дисков — D:/, E:/, F:/…
  • Non-DOS Partition (не-ДОС раздел) — это область, в которой могут размещать другие операционные системы.

Логической (неделимой) единицей хранения данных на жестком диске является кластер. Все кластеры конкретного винчестера одинаковы по размеру и пронумерованы по порядку. Каждому кластеру соответствует служебная строка, имеющая тот же номер. Совокупность таких служебных строк составляет FAT-таблицу (File Allocation Table) — своеобразный телефонный справочник винчестера. Номер кластера, с которого начинается размещение файла, — является адресом его местонахождения на диске. Строка FAT-таблицы содержит сведения о содержимом «своего» кластера:

  • кластер может быть свободным;
  • кластер может быть испорченным — непригодным для хранения данных;
  • кластер может хранить часть файла, файл целиком или последнюю часть файла.
Читайте также:  Восстановление удаленных разделов на жестком диске

Информация на винчестере хранится в виде отдельных файлов. Файлы могут быть разных размеров. Если файл не помещается в один кластер, то он размещается в нескольких кластерах. Если диск первый раз заполняется информацией, то файл будет размещен в смежных кластерах, в виде одного цельного блока. Но, в процессе работы одни файлы удаляются, другие — добавляются. Возникает ситуация, когда для размещения одного файла потребуются кластера в различных областях дискового пространства — в этом случае файл будет состоять из нескольких блоков. В любом случае связь между кластерами и блоками осуществляется при помощи FAT-таблицы, которая «склеивает» файл из кусков. Когда файл пишется на диск, в таблицу FAT заносится начальный адрес местонахождения файла — номер первого кластера из числа тех, которые он будет занимать. Строка FAT-таблицы, содержащая запись кластера, в котором находится начало файла, хранит номер следующего кластера, который содержит продолжение файла и т.д., при помощи такой цепочки ссылок фиксируется расположение всего файла на диске.

Записывая файл на диск, система (если это возможно) размещает его непрерывно — в смежных кластерах. Если этого сделать нельзя, то система ищет необходимое количество свободных кластеров в разных местах дискового пространства и размещает файл в них. Таким образом, файл (особенно, если он больших размеров) может быть «склеен» из нескольких десятков блоков. На емкость диска это никак не влияет, но вот скорость доступа к такому фрагментированному файлу резко падает, поскольку для считывания файла система тратит дополнительные механические (медленные) операции для перемещения считывающих головок с дорожки на дорожку.

При удалении файла в FAT-таблице производятся соответствующие записи — кластера, в которых размещался данный файл, помечаются как свободные, но при этом сама информация в кластере остается до того момента, пока не будет записан новый файл в этот кластер. На этом основана работа некоторых программ по восстановлению удаленной информации.

Разрядность строк FAT-таблицы определяет разрядность адресов, т.е., фактически количество кластеров на жестком диске. Если система оперирует с 16-разрядными строками (в этом случае, говорят о таблице FAT16), то максимально возможное количество кластеров равно 2 16 = 65535 штук (64 Кб); для 32-рязрядных строк (FAT32) — число кластеров равно 2 32 = 4294967296 штук (4 Гб).

Это значит, что размер кластера жесткого диска объемом 2 Гб системы FAT16 будет равен: 2 Гб / 64 Кб = 32 Кб (2 31 / 2 16 = 2 15 ), при этом кластер будет занимать 64 сектора (напомним, что сектор является минимальной единицей хранения информации любого винчестера и содержит, как правило, 512 байт).

Самое интересное в этой ситуации, что жесткий диск объемом более 1 Гб, но до 2 Гб будет иметь точно такой же размер кластера, но их количество будет меньше.

Как мы уже сказали выше — размеры файлов, размещенных на жестком диске могут быть совершенно разные. Если при записи в кластер не хватит места хотя бы для 1 байта, то этот байт будет помещен в следующий свободный кластер. При этом в этот кластер уже ничего записать будет нельзя. Таким образом, чем больше объем винчестера, тем больше размер кластера, тем более неэффективно используется дисковое пространство. Фактический объем винчестера снижается — чем больше объем, тем больше дискового пространства оказывается пустым, при этом его нельзя использовать.

Выход из сложившейся ситуации искали путем разбиения жесткого диска на несколько логических дисков. Каждый логический диск при этом содержал свою FAT-таблицу. Например, разбив винчестер емкостью 2 Гб на два логических диска, размер кластера снижается вдвое — с 32 Кб до 16 Кб.

Более свободно пользователи вздохнули с выходом Windows 98, которая предоставила систему FAT32. Таблица работала с 32-разрядными адресами. Для каждой строки FAT32 отводилось 4 байта. Всего таблица могла хранить адреса 4 294 967 296 кластеров, т.е. 4 Гигабайта кластеров. Размер такой таблицы мог составлять 16 Гб! Совершенно огромная цифра — в начале 21 века и винчестеров-то такого объема не было! Однако, если взять во внимание тот факт, что FAT32 работает с жесткими дисками, объемы которых измеряются сотнями и тысячами Гб, то потеря 16 Гб не выглядит чем-то катастрофическим. Так, например, в системе FAT32 кластер размером 32 Кб (что приведен в примере ранее) будет находиться на диске объемом 32 Терабайта (если я не обшися в расчетах)! Большинство же винчестеров на данный момент (2010 год) работают с 8-ми килобайтными кластерами.

Читайте также:  Как создать тема на жестком диске

В начало страницы

В начало страницы

Источник

Что такое размер кластера жёсткого диска, и как его изменить без форматирования раздела

Что средства Windows, что сторонние программы для распределения места на диске и форматирования разделов по умолчанию настроены так, чтобы за нас оптимально решать вопрос, какого размера должен быть кластер выделенной части дискового пространства. Что такое кластер, что такое его размер, какой размер лучше выбрать в той или иной ситуации, как изменить размер кластера, в том числе без потери данных на разделе диска – во всех этих вопросах попробуем разобраться ниже.

1. Что такое кластер дискового пространства

Кластер – это логическая единица дискового пространства, минимальный его блок, выделяемый для записи файла. У жёстких дисков есть физическая единица дискового пространства – сектор. Сектора могут быть размером 512 или 4096 байт. Это предустановленный производителем жёсткого диска параметр, и он не может быть изменён программными средствами. Последние могут оперировать только логической единицей – кластером. И оперировать только в рамках возможностей выбранной файловой системы. К примеру, для NTFS размер кластера может быть установлен от 512 байт до 2 Мб (2048 Кб) .

Размер кластера, отличный от предлагаемого по умолчанию, мы можем выбрать при форматировании раздела средствами Windows.

Windows 7 и 8.1 позволяют установить размер кластера максимум 64 Кб. В среде же Windows 10 можно выбрать больший размер – от 128 до 2018 Кб.

Размер кластера также можем выбрать по своему усмотрению при создании разделов в штатном управлении дисками. Создаём том (раздел) .

Указываем размер тома.

И на этапе форматирования тома выбираем размер кластера.

Итак, кластер – это единичный блок для размещения файлов. Каждый файл записывается в новый кластер. Файл весом более размера кластера, соответственно, занимает несколько таковых. Чем меньше размер кластера, тем более эффективно будет расходоваться место на диске при условии, что на нём преимущественно хранятся мелкие файлы до 512, 1024, 2048 байт и т.д. Тогда как при кластере большего размера дисковое пространство будет менее эффективно занято данными с малым весом. Но вопрос об эффективности не будет стоять при условии хранения на диске данных с весом от 64 Кб или иного выбранного размера. При этом ещё и получаем незначительный прирост производительности в скорости чтения и записи HDD в условиях фрагментации. При большем размере кластера фрагментированный файл делится на меньшее количество частей, что уменьшает число смещений считывающей головки HDD .

2. Насколько значителен прирост производительности при большем размере кластера

Рассчитывать на какой-то весомый прирост производительности HDD даже при максимально возможном размере кластера не стоит. Сам по себе механизм работы HDD имеет массу условностей, и гораздо больше толку в этом плане будет от регулярной процедуры дефрагментации. Прирост в скорости работы с данными будет исчисляться секундами, а то и вовсе миллисекундами. Тем не менее и за них, возможно, стоит побороться при формировании разделов для хранения файлов с весом, исчисляемым преимущественно в мегабайтах или вовсе в гигабайтах.

Читайте также:  Как выглядит накопитель на жестком диске

3. Какой размер кластера для каких целей лучше

Какой размер кластера лучше для системного раздела С ? Установочный процесс Windows, позволяющий прямо на этапе установки системы формировать разделы диска с нераспределённым пространством, не даёт нам возможности выбора размера кластера.

Он по умолчанию задаётся 4096 байт (4 Кб) . И является оптимальным выбором для системного раздела С, поскольку в состав системы и сторонних программ входит огромное множество мелковесных файлов. Изменять его не рекомендуется.

А вот с несистемными разделами можно поэкспериментировать. Но прежде необходимо оценить текущую ситуацию и узнать, какой размер кластера у раздела сейчас. Чтобы потом сделать выводы о приросте производительности.

4. Как узнать размер кластера

Существующий ныне размер кластера на нужном разделе диска отображают сторонние программы для работы с дисковым пространством. Но на скорую руку можно обойтись и без них, для этого нам понадобится всего лишь запущенная с правами админа командная строка.

В неё вводим команду по типу:

fsutil fsinfo ntfsinfo C:

Где вместо C в конце подставляем букву нужного раздела. И смотрим графу «Байт на кластер».

5. Как изменить размер кластера

Как упоминалось в первом пункте статьи, для изменения размера кластера необходимо либо отформатировать раздел, либо удалить его и создать заново. Хоть средствами Windows, хоть сторонним софтом для работы с дисками от Acronis, AOME, Paragon и т.п. Если на разделе имеются данные, их можно временно перенести на другой раздел, другое устройство информации или в облако на крайний случай. И это будет самый правильный вариант.

Изменение размера кластера раздела с имеющимися данными без их временного переноса в другое место – это потенциально рисковая операция. Рисковая операция – во-первых. Длительная по времени — во-вторых, поскольку в рамках её проведения осуществляется перезапись данных под новый размер кластера. В-третьих – такая операция предусматривается только сторонними менеджерами дисков, и обычно в рамках платных возможностей, если базовые функции в таких программах бесплатны. Как, например, в случае с MiniTool Partition Wizard.

5.1. MiniTool Partition Wizard

В любой из коммерческих редакций MiniTool Partition Wizard можем изменить размер кластера без форматирования и пересоздания раздела, с сохранностью данных. Кликаем в окне программы нужный раздел, выбираем функцию изменения кластера.

Смотрим, какой у нас текущий размер. И в выпадающем списке выбираем новый. Затем жмём «Да».

Штатные средства Windows при задании размера кластера предусматривают выбор их показателей в байтах, килобайтах и в случае с Win10 в мегабайтах. Сторонние программы могут предусматривать выбор показателей в иной метрике – в секторах на кластер. Это число в степени двойки. Как ориентироваться? Просто делим на 2. Если хотим выбрать размер кластера, скажем, 64 Мб, указываем число 128. Если 32 Кб, выбираем число 64. Если 16 Кб32. И так далее по этому же принципу.

В главном окне MiniTool Partition Wizard применяем операцию и ожидаем её завершения.

При оперировании системного раздела С или несистемного, но такового, к которому обращаются фоновые системные процессы, программа попросит перезагрузиться. И будет проводить операцию в предзагрузочном режиме без активных системных процессов.

5.2. Acronis Disk Director

Платный Acronis Disk Director, мастодонт на рынке ПО для оперирования дисковым пространством, также предусматривает возможность изменения размера кластера без потери данных. В окне программы выбираем нужный раздел, кликаем соответствующую операцию.

Смотрим, какой сейчас у раздела размер кластера. И из выпадающего перечня выбираем новый.

И, опять же, если оперируемый раздел будет занят обращениями к нему фоновых системных процессов, потребуется перезагрузка и работа программы в предзагрузочном режиме.

Источник