什么是磁盘碎片？什么情况下会出现磁盘碎片？

在日常使用电脑的过程中，不断产生磁盘碎片。TA是在虚拟内存对硬盘的连续读写中产生的。如果磁盘碎片太多，会影响硬盘的读写性能。磁盘碎片整理的效率不要太频繁，一个月清理2-3次就够了。此外，排序过程中不要运行太多的进程，以免碎片占用资源，无法排序。阅读以下内容，了解磁盘碎片产生的原因和危害.

什么是磁盘碎片：

磁盘碎片应称为文件碎片，因为文件分散存储在整个磁盘的不同位置，而不是连续存储在磁盘的连续簇中。当应用程序所需的物理内存不足时，通用操作系统会在硬盘中生成一个临时交换文件，并将文件占用的硬盘空间作为内存。虚拟内存管理器会频繁读写硬盘，产生大量碎片，这是造成硬盘碎片的主要原因。

磁盘碎片的产生始于硬盘诞生之时。最初的磁盘操作系统开发人员设计了一个文件分配表来记录哪些文件存储在哪些扇区，从而允许一个文件存储在不连续的扇区。有了文件分配表，在操作系统上移动同一个分区的文件时，不需要移动扇区中存储的数据，只需修改文件分配表中的链接即可，删除文件时，不需要重写文件所在的扇区，只需将文件所在的扇区标记为空即可。

这种设计使操作系统能够更有效地利用磁盘空间，但同时也衍生出一个新概念——磁盘碎片。

1.扇区：硬盘中存储数据的最小寻址单位，容量为512字节。后来，集群的概念出现了，它是扇形的延伸。

2.文件分配表：一种广泛用于组织和管理文件的文件系统。

磁盘碎片的产生：

接下来，我们了解磁盘碎片的两个典型过程。为了直观起见，我们将在下面描述硬盘结构的磁盘(disk)部分。我们不打算考虑每个磁盘有几千个磁道，几千个扇区的情况，也不考虑柱面的概念，忽略簇的概念，省略一切妨碍理解的东西，用最简单的图看清楚什么是磁盘碎片。

磁头：用于读取、写入和擦除数据，是硬盘中技术含量最高的部件。由音圈电机驱动，可沿z向所有轨道移动。

磁盘：表面涂有可记录的磁性物质，用于存储数据。磁盘被灰线分成三个磁道，每个磁道又分成几个单元，每个单元代表一个扇区。

主轴：内部有轴承和电机，可以带动磁盘高速旋转。

音圈马达：硬盘中的定位马达，类似于音频扬声器中使用的马达。

1.磁盘碎片的典型过程(示例1)

系统正在将一个名为“椰子”的文件写入硬盘。文件较大，需要占用5个扇区，因此完全写入硬盘需要很长时间。磁头从扇区1顺时针写入文件。当扇区2中的数据被写入时，硬盘接收到一个新的命令——写入文件“葡萄”。文件“葡萄”体积小，只需要占用一个扇区，写入扇区3。

这样，由于扇区3被占用，文件“椰子”的剩余数据将从扇区4写入，最后，剩余数据将被写入扇区4到6。因为“葡萄”插队，文件椰子无法存储在连续扇区，分割的两块数据称为磁盘碎片。

2.磁盘碎片的典型过程(示例2)

使用示例1中的硬盘一段时间后，里面存储的文件发生了一些变化：一个新的文件“西瓜”被写入硬盘，然后文件“葡萄”被删除。

这时硬盘收到写文件“Orange”的命令，需要占用三个扇区的存储空间。目前，硬盘中有两个不连续的可用空间，但任何一个单独的可用空间都不足以容纳整个“橙色”文件。作为最后的手段，“orange”被分成两部分并写入硬盘的剩余可用空间，从而导致磁盘碎片。

例1中的情况在下载大文件时非常常见，因为下载文件的过程中没有人为干预，所以普通人在下载文件的过程中会做一些其他的事情。比如浏览网页，玩游戏等等。在浏览网页的过程中，浏览器会产生大量的“互联网临时文件”，在玩游戏的过程中，游戏程序也可能会产生临时文件，或者操作系统会因为内存不足而改变页面文件的大小，从而影响下载的文件，产生磁盘碎片。在实际使用中，电影文件下载到硬盘后，往往会有成千上万的磁盘碎片。

当删除旧文件并添加新文件时，会出现示例2中的情况。通常，系统将文件存储在第一个连续的可用空间中，该空间对于文件来说足够大。如果没有足够的可用空间，系统将在最大的可用空间中保存尽可能多的文件，然后将剩余的数据保存在下一个可用空间中。因此，除非你有一个容量无限的硬盘，否则在有限的硬盘空间中添加和删除文件的操作必然会导致例2中出现磁盘碎片的情况。当然，硬盘空间大于实际需求可以减少这种情况的发生。

磁盘碎片对硬盘的危害：

通常情况下，磁盘碎片并不影响硬盘的正常运行，但其主要危害是会减慢硬盘的读写速度。但是，当Windows的重要文件中存在大量磁盘碎片时，也可能导致系统崩溃或数据丢失。磁盘碎片会降低硬盘读写速度的原因有两个。

1.当硬盘读取文件“Orange”时，磁头需要穿过该区域，但其中有些区域不是“Orange”所在的扇区。因此，与读取连续文件相比，在读取碎片化的“Orange”时，硬盘会增加等待磁盘旋转到指定扇区的延迟，以及磁头切换磁道所需的寻道时间。同样，当写入数据时，速度会降低，因为数据不能写入连续的扇区。

2.操作系统会将一部分内存划分为缓存，部分硬盘还会为内置缓冲区设置缓存功能。缓存的一个功能是“预取”:硬盘读取指定扇区的数据后，在收到系统下一条指令之前，磁头会读取几个相邻扇区的数据，并存储在缓存中。如果系统需要的下一个数据恰好是相邻扇区的数据，可以直接从缓存中读取，无需磁头寻址，提高了访问速度。

缓存还可以提高硬盘的写入速度。现实生活中，普通文件占据了成千上万的扇区。根据缓存“预取”的原理，如果硬盘中的文件完全没有磁盘碎片，“预取”的命中率几乎可以达到100%，但因为有磁盘碎片，“预取”的命中率通常只有50%左右。

整理磁盘碎片：

现在我们知道了磁盘碎片的危害，下一步就是要知道如何去除磁盘碎片。要清除硬盘中现有的磁盘碎片，通常的做法是使用专门的磁盘碎片整理程序，该程序可以分析硬盘中的磁盘碎片，移动并合并碎片文件，使每个文件都可以在硬盘上占据单独且连续的存储空间。

1.磁盘碎片整理的频率

在大多数情况下，定期碎片整理可以减少硬盘的磨损。磁盘碎片整理的频率取决于计算机的使用频率。使用频率高，至少7-10天一次；使用频率一般，每月至少要整理一次。如果发现跑速明显变慢，要及时安排。

2.使用Windows的磁盘碎片整理程序

对于使用Windows系统的用户来说，进行磁盘碎片整理非常方便，因为Windows系统自带磁盘碎片整理程序，可以通过开始菜单运行。该程序界面简单，使用非常方便。它与Windows系统兼容性好，而且是免费的，所以是大多数人的首选。它最大的缺点是磁盘碎片整理速度慢。

3.使用其他磁盘碎片整理程序

除了使用Windows自带的磁盘碎片整理程序，我们还可以选择其他软件公司开发的磁盘碎片整理程序。磁盘碎片整理的能力是Windows碎片整理程序无法比拟的。

由于以上磁盘碎片的原因和危害，Windows系统自带磁盘排序组件，用户也可以使用第三方工具进行排序。