Neuordnung von Datenblöcken

Was ist Defragmentieren?

| Autor / Redakteur: Stefan Luber / Dr. Jürgen Ehneß

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt. (Bild: © aga7ta - Fotolia)

Das Defragmentieren einer Festplatte ordnet viele verstreut gespeicherte Datenblöcke einer Datei so, dass zusammenhängende Speicherbereiche entstehen. Dadurch lässt sich die Geschwindigkeit von fragmentierten Festplatten steigern. Betriebssysteme wie Windows besitzen integrierte Dienstprogramme und führen regelmäßig automatisch eine Defragmentierung durch.

Defragmentieren ist ein Vorgang, der bei herkömmlichen, mechanisch arbeitenden Festplatten (HDDs – Hard Disk Drives) zum Einsatz kommt. Während des Defragmentierens werden viele verstreut gespeicherte Datenblöcke einer Datei so neu geordnet, dass wieder größere zusammenhängende Datenbereiche entstehen. Ziel ist es, Dateien in aufeinanderfolgenden Blöcken zu speichern, um die Geschwindigkeit des Zugriffs und der Übertragung der Daten zu beschleunigen.

In Betriebssystemen sind in der Regel interne Tools zum Defragmentieren von Festplatten vorhanden. Es existieren zahlreiche externe Programme und Tools, die diese Aufgabe ebenfalls übernehmen. Moderne Betriebssysteme überwachen die Fragmentierung von Festplatten selbständig und führen regelmäßig oder zu einem bestimmten Zeitpunkt beim Überschreiten eines festgelegten Fragmentierungsgrads die Defragmentierung automatisch ohne Zutun des Anwenders aus. Abhängig von der Größe einer Festplatte und dem Fragmentierungsgrad kann die Defragmentierung viel Zeit in Anspruch nehmen und mehrere Stunden dauern.

Wie entsteht die Fragmentierung?

Speichert ein Betriebssystem eine Datei auf einer Festplatte, sucht es zunächst freien Speicherplatz. Zu Beginn der Nutzung einer Festplatte sind große zusammenhängende Datenbereiche frei und erlauben das Speichern der Dateien in aufeinanderfolgenden Datenblöcken. Füllt sich eine Festplatte und wurden viele Speicher- und Löschvorgänge durchgeführt, entstehen Lücken zwischen den beschriebenen Bereichen, und die Größe zusammenhängender freier Bereiche sinkt kontinuierlich.

Ist keine ausreichend große Lücke mehr vorhanden, um eine Datei in aufeinanderfolgenden Blöcken zu speichern, zerstückelt das Betriebssystem die Datei in jeweils passend große Einzelteile und füllt die Lücken der Festplatte. Die Datei ist fragmentiert und über verschiedene Bereich einer Festplatte verstreut gespeichert. Der Schreibvorgang hat wesentlich länger gedauert. Soll die Datei gelesen werden, müssen viele einzelne Positionierungsvorgänge der Schreib-/Leseköpfe durchgeführt werden, was die Lesegeschwindigkeit der Festplatte ebenfalls reduziert und zu einem zusätzlichen Verschleiß mechanischer Komponenten führt.

Wie funktioniert die Defragmentierung?

Die Defragmentierung läuft in der Regel so ab, dass fragmentierte Daten gelesen und auf freien Speicherplatz derselben oder einer anderen Festplatte verschoben und zwischengespeichert werden. Die Daten an der ursprünglichen Stelle werden gelöscht. Hat das Defragmentierungs-Tool so viele Daten verschoben, dass ausreichend große, zusammenhängende Bereiche auf der zu defragmentierenden Festplatte geschaffen wurden, verschiebt das Tool einzelne Dateien wieder zurück und speichert sie in aufeinanderfolgenden Blöcken.

Dieser Vorgang wird so lange ausgeführt, bis möglichst alle Daten unfragmentiert gespeichert sind. Je nach Dateisystem oder Betriebssystem lässt sich die Defragmentierung im laufenden Betrieb oder nur mit nicht eingebundenem Dateisystem durchführen.

Ist Defragmentieren bei SSDs sinnvoll?

Auch auf halbleiterbasierten Solid State Drives (SSDs) kommt es während der Nutzung des Speichers zu einer Fragmentierung der Daten. Allerdings haben SSDs im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten keine mechanischen Komponenten und müssen keine Schreib-/Leseköpfe positionieren. Die einzelnen Speicherblöcke der SSD lassen sich vom Controller direkt adressieren, und alle Speicherzellen sind mit der gleichen Geschwindigkeit ansprechbar. Es macht hinsichtlich der Geschwindigkeit kaum einen Unterschied, ob Dateien in aufeinanderfolgenden oder verstreut abgelegten Blöcken gespeichert sind.

Das Defragmentieren von SSDs ist in der Regel wenig sinnvoll. Im Gegenteil: Defragmentieren kann dem Halbleiterspeicher schaden, da die Anzahl der Schreibvorgänge einer Speicherzelle begrenzt ist. Die Defragmentierung führt viele Schreibvorgänge durch und verkürzt die Lebenszeit der SSD. Aktuelle Betriebssysteme berücksichtigen das und führen bei SSDs keine automatischen Defragmentierungsvorgänge aus.

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