Программы для проверки целостности логической и физической структуры дисков дефрагментация

Обновлено: 20.11.2024

В этой главе описывается природа логических структур хранения и отношения между ними. Эти структуры создаются и распознаются Oracle Database и неизвестны операционной системе.

Эта глава состоит из следующих разделов:

Введение в логические структуры хранения

База данных Oracle выделяет логическое пространство для всех данных в базе данных. Логическими единицами распределения пространства базы данных являются блоки данных, экстенты, сегменты и табличные пространства. На физическом уровне данные хранятся в файлах данных на диске (см. главу 11, «Физические структуры хранения»). Данные в файлах данных хранятся в блоках операционной системы.

Рисунок 12-1 представляет собой диаграмму отношения объект-связь для физического и логического хранилища. Обозначение «гусиная лапка» представляет отношение «один ко многим».

Рис. 12-1. Логическое и физическое хранилище

Логическая иерархия хранения

На рис. 12-2 показаны отношения между блоками данных, экстентами и сегментами в табличном пространстве. В этом примере сегмент имеет два экстента, хранящихся в разных файлах данных.

Рис. 12-2. Сегменты, экстенты и блоки данных в табличном пространстве

С высочайшим уровнем детализации Oracle Database хранит данные в блоках данных. Один логический блок данных соответствует определенному количеству байтов физического дискового пространства, например, 2 КБ. Блоки данных — это наименьшие единицы хранения, которые может использовать или выделять база данных Oracle.

Экстент — это набор логически смежных блоков данных, выделенных для хранения определенного типа информации. На рис. 12-2 экстент размером 24 КБ содержит 12 блоков данных, а экстент размером 72 КБ — 36 блоков данных.

Сегмент — это набор экстентов, выделенных для определенного объекта базы данных, например таблицы. Например, данные для таблицы сотрудников хранятся в отдельном сегменте данных, тогда как каждый индекс для сотрудников хранится в своем собственном сегменте индекса. Каждый объект базы данных, занимающий место в хранилище, состоит из одного сегмента.

Каждый сегмент принадлежит одному и только одному табличному пространству. Таким образом, все экстенты сегмента хранятся в одном и том же табличном пространстве. Внутри табличного пространства сегмент может включать экстенты из нескольких файлов данных, как показано на рис. 12-2. Например, один экстент сегмента может храниться в файле users01.dbf, а другой — в файле users02.dbf. Один экстент никогда не может охватывать файлы данных.

Логическое управление пространством

База данных Oracle должна использовать логическое управление пространством для отслеживания и распределения экстентов в табличном пространстве. Когда объекту базы данных требуется экстент, база данных должна иметь метод его поиска и предоставления. Точно так же, когда объекту больше не требуется экстент, в базе данных должен быть способ сделать этот свободный экстент доступным.

База данных Oracle управляет пространством в табличном пространстве на основе типа, который вы создаете. Вы можете создать любой из следующих типов табличных пространств:

Локально управляемые табличные пространства (по умолчанию)

База данных использует растровые изображения в самих табличных пространствах для управления экстентами. Таким образом, в локально управляемых табличных пространствах часть табличного пространства отведена для растрового изображения. В пределах табличного пространства база данных может управлять сегментами с помощью автоматического управления пространством сегментов (ASSM) или ручного управления пространством сегментов (MSSM).

На рис. 12-3 показаны варианты управления логическим пространством в табличном пространстве.

Рис. 12-3 Управление логическим пространством

Локально управляемые табличные пространства

Локально управляемое табличное пространство поддерживает растровое изображение в заголовке файла данных для отслеживания свободного и используемого пространства в теле файла данных. Каждый бит соответствует группе блоков. Когда пространство выделяется или освобождается, Oracle Database изменяет значения растрового изображения, чтобы отразить новое состояние блоков.

На следующем рисунке показано концептуальное представление хранилища, управляемого растровыми изображениями. 1 в заголовке относится к используемому пространству, а 0 — к свободному.

Локально управляемое табличное пространство имеет следующие преимущества:

Не использовать словарь данных для управления экстентами

Рекурсивные операции могут выполняться в управляемых словарем табличных пространствах, если потребление или освобождение пространства в экстенте приводит к другой операции, которая потребляет или освобождает пространство в таблице словаря данных или сегменте отмены.

Автоматически отслеживает соседнее свободное пространство

Таким образом, база данных избавляет от необходимости объединять свободные экстенты.

Автоматически определяет размер локально управляемых экстентов

В качестве альтернативы все экстенты могут иметь одинаковый размер в локально управляемом табличном пространстве и переопределять параметры хранения объектов.

Oracle настоятельно рекомендует использовать локально управляемые табличные пространства с автоматическим управлением пространством сегментов.

Управление пространством сегмента — это атрибут, унаследованный от табличного пространства, содержащего сегмент. В локально управляемом табличном пространстве база данных может управлять сегментами автоматически или вручную.Например, сегментами пользователей табличного пространства можно управлять автоматически, а сегментами инструментов табличного пространства можно управлять вручную.

Автоматическое управление пространством сегмента

Метод ASSM использует растровые изображения для управления пространством. Растровые изображения имеют следующие преимущества:

ASSM избавляет от необходимости вручную определять правильные настройки для многих параметров хранения. Только один важный параметр SQL управляет распределением пространства: PCTFREE. Этот параметр указывает процент пространства, которое должно быть зарезервировано в блоке для будущих обновлений (см. «Процент свободного места в блоках данных»).

Несколько транзакций могут выполнять поиск в отдельных списках свободных блоков данных, тем самым уменьшая конкуренцию и время ожидания. Для многих стандартных рабочих нагрузок производительность приложения с ASSM выше, чем производительность хорошо настроенного приложения, использующего MSSM.

Динамическое соответствие пространства экземплярам в среде Oracle Real Application Clusters (Oracle RAC)

ASSM более эффективен и используется по умолчанию для постоянных табличных пространств с локальным управлением.

В этой главе предполагается использование ASSM во всех обсуждениях логического пространства хранения.

Ручное управление пространством сегмента

Устаревший метод MSSM использует связанный список, называемый свободным списком, для управления свободным пространством в сегменте. Для объекта базы данных со свободным пространством в списке свободных блоков отслеживаются блоки под верхней отметкой (HWM), которая является разделительной линией между используемым и еще не использованным пространством сегмента. По мере использования блоков база данных добавляет блоки или удаляет блоки из списка свободных по мере необходимости.

В дополнение к PCTFREE, MSSM требует, чтобы вы управляли выделением пространства с помощью параметров SQL, таких как PCTUSED, FREELISTS и FREELIST GROUPS. PCTUSED устанавливает процент свободного места, который должен существовать в используемом в данный момент блоке, чтобы база данных поместила его в список свободных. Например, если вы установите для параметра PCTUSED значение 40 в операторе CREATE TABLE, вы не сможете вставлять строки в блок сегмента до тех пор, пока не будет использовано менее 40 % пространства блока.

В качестве иллюстрации предположим, что вы вставляете строку в таблицу. База данных проверяет свободный список таблицы на наличие первого доступного блока. Если строка не помещается в блоке, а используемое пространство в блоке больше или равно PCTUSED, то база данных удаляет блок из списка и ищет другой блок. Если вы удаляете строки из блока, то база данных проверяет, меньше ли используемого пространства в блоке, чем PCTUSED. Если да, то база данных помещает блок в начало списка свободных мест.

У объекта может быть несколько списков свободных мест. Таким образом, несколько сеансов, выполняющих DML для таблицы, могут использовать разные списки, что может уменьшить конкуренцию. Каждый сеанс базы данных использует только один свободный список на время сеанса.

Как показано на рис. 12-4, вы также можете создать объект с одной или несколькими группами свободных списков, которые представляют собой наборы списков свободных мест. Каждая группа имеет главный список свободных процессов, который управляет отдельными списками свободных процессов в группе. Накладные расходы на пространство для бесплатных списков, особенно для групп бесплатных списков, могут быть значительными.

Рисунок 12-4 Свободные группы списка

Управлять пространством сегмента вручную может быть сложно. Вы должны настроить PCTFREE и PCTUSED, чтобы уменьшить миграцию строк (см. «Сцепленные и перенесенные строки») и избежать лишнего пространства. Например, если каждый используемый блок в сегменте заполнен наполовину, а значение PCTUSED равно 40, то база данных не разрешает вставки ни в один из этих блоков. Из-за сложности точной настройки параметров распределения пространства Oracle настоятельно рекомендует ASSM. В ASSM PCTFREE определяет, можно ли вставить новую строку в блок, но не использует списки свободных мест и игнорирует PCTUSED .

Руководство администратора базы данных Oracle для изучения локально управляемых табличных пространств

Oracle Database 2 Day DBA и Oracle Database Administrator’s Guide, чтобы узнать больше об автоматическом управлении пространством сегментов

Справочник по языку Oracle Database SQL, чтобы узнать о параметрах хранения, таких как PCTFREE и PCTUSED

Табличные пространства, управляемые словарем

Табличное пространство, управляемое словарем, использует словарь данных для управления своими экстентами. База данных Oracle обновляет таблицы в словаре данных всякий раз, когда экстент выделяется или освобождается для повторного использования. Например, когда таблице требуется экстент, база данных запрашивает таблицы словаря данных и ищет свободные экстенты. Если база данных находит место, она модифицирует одну таблицу словаря данных и вставляет строку в другую. Таким образом, база данных управляет пространством, изменяя и перемещая данные.

SQL, который база данных выполняет в фоновом режиме, чтобы получить место для объектов базы данных, является рекурсивным SQL. Частое использование рекурсивного SQL может отрицательно сказаться на производительности, поскольку обновления словаря данных должны быть сериализованы. Локально управляемые табличные пространства, используемые по умолчанию, позволяют избежать этой проблемы с производительностью.

Руководство администратора базы данных Oracle, чтобы узнать, как перенести табличные пространства из управляемых по словарю в локально управляемые

Обзор блоков данных

База данных Oracle управляет логическим пространством хранения в файлах данных базы данных в единицах, называемых блоками данных, также называемыми блоками или страницами Oracle. Блок данных — это минимальная единица ввода-вывода базы данных.

Блоки данных и блоки операционной системы

На физическом уровне данные базы данных хранятся в дисковых файлах, состоящих из блоков операционной системы. Блок операционной системы — это минимальная единица данных, которую операционная система может читать или записывать. Блок Oracle, напротив, представляет собой логическую структуру хранения, размер и структура которой неизвестны операционной системе.

На рис. 12-5 показано, что блоки операционной системы могут отличаться по размеру от блоков данных. База данных запрашивает данные кратными блокам данных, а не блокам операционной системы.

Рис. 12-5 Блоки данных и блоки операционной системы

Когда база данных запрашивает блок данных, операционная система преобразует эту операцию в запрос данных в постоянном хранилище. Логическое отделение блоков данных от блоков операционной системы имеет следующие последствия:

Приложениям не нужно определять физические адреса данных на диске.

Данные базы данных можно чередовать или зеркально отображать на нескольких физических дисках.

Размер блока базы данных

Каждая база данных имеет размер блока базы данных. Параметр инициализации DB_BLOCK_SIZE задает размер блока данных для базы данных при ее создании. Размер устанавливается для табличных пространств SYSTEM и SYSAUX и является значением по умолчанию для всех остальных табличных пространств. Размер блока базы данных нельзя изменить, кроме как путем повторного создания базы данных.

Если DB_BLOCK_SIZE не задан, размер блока данных по умолчанию зависит от операционной системы. Стандартный размер блока данных для базы данных составляет 4 КБ или 8 КБ. Если размер блоков данных и блоков операционной системы различается, то размер блока данных должен быть кратен размеру блока операционной системы.

Справочник по базе данных Oracle, чтобы узнать о параметре инициализации DB_BLOCK_SIZE

Размер блока табличного пространства

Вы можете создавать отдельные табличные пространства, размер блока которых отличается от параметра DB_BLOCK_SIZE. Нестандартный размер блока может быть полезен при перемещении переносимого табличного пространства на другую платформу.

Руководство администратора базы данных Oracle, чтобы узнать, как указать нестандартный размер блока для табличного пространства

Формат блока данных

Каждый блок данных имеет формат или внутреннюю структуру, которая позволяет базе данных отслеживать данные и свободное пространство в блоке. Этот формат одинаков, если блок данных содержит данные таблицы, индекса или кластера таблиц. На рис. 12-6 показан формат несжатого блока данных (см. «Сжатие блока данных», чтобы узнать о сжатых блоках).

Рисунок 12-6 Формат блока данных

Заголовок блока данных

База данных Oracle использует служебные данные блока для управления самим блоком. Заголовок блока недоступен для хранения пользовательских данных. Как показано на рис. 12-6, заголовок блока включает следующие части:

Эта часть содержит общую информацию о блоке, включая адрес диска и тип сегмента. Для блоков, управляемых транзакциями, заголовок блока содержит активную и историческую информацию о транзакциях.

Запись транзакции требуется для каждой транзакции, которая обновляет блок. База данных Oracle изначально резервирует место в заголовке блока для записей транзакций. В блоках данных, выделенных для сегментов, которые поддерживают транзакционные изменения, свободное пространство также может содержать записи транзакций, когда пространство заголовка исчерпано. Пространство, необходимое для записей транзакций, зависит от операционной системы. Однако записи транзакций в большинстве операционных систем требуют приблизительно 23 байта.

Для таблицы, организованной в куче, этот каталог содержит метаданные о таблицах, строки которых хранятся в этом блоке. Несколько таблиц могут хранить строки в одном блоке.

Для таблицы, организованной в виде кучи, этот каталог описывает расположение строк в части данных блока.

После выделения места в каталоге строк база данных не освобождает это пространство после удаления строки. Таким образом, блок, который в настоящее время пуст, но ранее имел до 50 строк, по-прежнему имеет 100 байтов, выделенных для каталога строк. База данных повторно использует это пространство только тогда, когда в блок вставляются новые строки.

Некоторые части заголовка блока имеют фиксированный размер, но общий размер может меняться. В среднем служебные данные блока составляют от 84 до 107 байт.

Формат строки

Часть данных строки блока содержит фактические данные, такие как строки таблицы или записи ключа индекса. Как каждый блок данных имеет внутренний формат, так и каждая строка имеет формат строки, который позволяет базе данных отслеживать данные в строке.

База данных Oracle хранит строки в виде записей переменной длины. Строка состоит из одной или нескольких частей строки.Каждая часть строки имеет заголовок строки и данные столбца .

На рис. 12-7 показан формат строки.

Рис. 12-7. Формат фрагмента строки

Заголовок строки

База данных Oracle использует заголовок строки для управления частью строки, хранящейся в блоке. Заголовок строки содержит следующую информацию:

Столбцы в части строки

Части строки, расположенные в других блоках данных

Если целую строку можно вставить в один блок данных, Oracle Database сохранит эту строку как одну часть строки. Однако, если все данные строки не могут быть вставлены в один блок или обновление приводит к тому, что существующая строка перерастает свой блок, тогда база данных сохраняет строку в виде нескольких частей строки (см. «Сцепленные и перенесенные строки»). Блок данных обычно содержит только одну часть строки на строку.

Строка, полностью содержащаяся в одном блоке, имеет не менее 3 байтов заголовка строки.

Данные столбца

После заголовка строки в разделе данных столбца хранятся фактические данные в строке. Часть строки обычно хранит столбцы в порядке, указанном в операторе CREATE TABLE, но этот порядок не гарантируется. Например, столбцы типа LONG создаются последними.

Как показано на рис. 12-7, для каждого столбца в строке Oracle Database хранит длину столбца и данные отдельно. Необходимое пространство зависит от типа данных. Если тип данных столбца имеет переменную длину, то пространство, необходимое для хранения значения, может увеличиваться и уменьшаться при обновлении данных.

Каждая строка имеет слот в каталоге строк заголовка блока данных. Слот указывает на начало строки.

Формат строки

База данных Oracle использует идентификатор строки для уникальной идентификации строки. Внутри rowid представляет собой структуру, которая содержит информацию, необходимую базе данных для доступа к строке. Идентификатор строки физически не хранится в базе данных, а выводится из файла и блока, в котором хранятся данные.

Расширенный идентификатор строки включает номер объекта данных. Этот тип rowid использует кодировку base 64 физического адреса для каждой строки. Символы кодировки: A-Z , a-z , 0-9 , + и / .

Пример 12-1 запрашивает псевдостолбец ROWID, чтобы показать расширенный идентификатор строки в таблице сотрудников для сотрудника 100.

Пример 12-1. Псевдостолбец ROWID

На рис. 12.8 показан формат расширенного идентификатора строки.

Рис. 12-8. Формат ROWID

Расширенный идентификатор строки отображается в формате, состоящем из четырех частей, OOOOOOFFFBBBBBBRRR , причем формат разделен на следующие компоненты:

Номер объекта данных идентифицирует сегмент (объект данных AAAPec в примере 12-1). Каждому сегменту базы данных присваивается номер объекта данных. Объекты схемы в одном сегменте, например кластер таблицы, имеют одинаковый номер объекта данных.

Номер файла данных относительно табличного пространства идентифицирует файл данных, содержащий строку (файл AAF в примере 12-1).

Номер блока данных идентифицирует блок, содержащий строку (блок AAAABS в примере 12-1). Номера блоков относятся к их файлу данных, а не к их табличному пространству. Таким образом, две строки с одинаковыми номерами блоков могут находиться в разных файлах данных одного и того же табличного пространства.

Номер строки идентифицирует строку в блоке (строка AAA в примере 12-1).

После того, как элементу строки назначен идентификатор строки, в особых случаях он может измениться. Например, если включено перемещение строк, идентификатор строки может измениться из-за обновлений ключа секции, операций Flashback Table, операций сжатия таблиц и т. д. Если перемещение строк отключено, идентификатор строки может измениться, если строка экспортируется и импортируется с помощью утилит базы данных Oracle.

Внутренне база данных выполняет перемещение строк, как если бы строка была физически удалена и вставлена повторно. Однако перемещение строк считается обновлением, которое влияет на триггеры.

Сжатие блоков данных

База данных может использовать сжатие таблиц для устранения повторяющихся значений в блоке данных (см. «Сжатие таблиц»). В этом разделе описывается формат блоков данных, использующих сжатие.

Формат блока данных, в котором используется базовое и расширенное сжатие строк, практически такой же, как и у несжатого блока. Разница в том, что таблица символов в начале блока хранит повторяющиеся значения для строк и столбцов. База данных заменяет вхождения этих значений короткой ссылкой на таблицу символов.

Предположим, что строки в примере 12-2 хранятся в блоке данных для таблицы продаж из семи столбцов.

Пример 12-2 Строки в таблице продаж

Когда к этой таблице применяется базовое или расширенное сжатие строк, база данных заменяет повторяющиеся значения ссылкой на символ. Пример 12-3 представляет собой концептуальное представление сжатия, в котором символ * заменяет 29-NOV-00, а % заменяет 9999.

Пример 12-3. Сжатые строки OLTP в таблице продаж

Таблица 12-1 концептуально представляет таблицу символов, которая сопоставляет символы со значениями.

Дефрагментация, также известная как "дефрагментация" или "дефрагментация", – это процесс реорганизации данных, хранящихся на жестком диске, таким образом, чтобы связанные фрагменты данных снова объединялись и выстраивались в непрерывном порядке.

Можно сказать, что дефрагментация подобна уборке ваших серверов или ПК: она собирает все части данных, разбросанных по вашему жесткому диску, и снова собирает их вместе, красиво, аккуратно и чисто.

Дефрагментация повышает производительность компьютера.

Современная дефрагментация

Самая популярная «дефрагментация диска» всех времен — Diskeeper. Вы просто устанавливаете Diskeeper ®, и в течение нескольких минут системы Windows восстанавливаются до полной производительности (фактически быстрее, чем новая!) и остаются такими на неопределенный срок.

С твердотельными накопителями, виртуализацией и переходом в облако проблемы с производительностью по-прежнему преследовали системы Windows, поэтому родились родственные программные решения Diskeeper: SSDkeeper® и V-locity®.

Чтобы еще больше повысить производительность самых современных компьютерных систем, компания Condusiv разработала программное обеспечение для быстрой обработки данных DymaxIO™, которое автоматически определяет и адаптируется к операционной среде для неизменно высокой производительности Windows.

Как происходит фрагментация

Фрагментация диска происходит, когда файл разбивается на части, чтобы поместиться на диске.

Поскольку файлы постоянно записываются, удаляются и изменяются в размере, фрагментация является естественным явлением. Когда файл разбросан по нескольким местам, чтение и запись занимает больше времени, что приводит к снижению производительности компьютера.

Как устранить фрагментацию

В Windows есть встроенный инструмент дефрагментации, но он ручной, ограниченный и выполняет дефрагментацию старой школы вместо современной предотвращения фрагментации.

Самый лучший и самый современный способ устранить фрагментацию — это ее ПРЕДОТВРАТИТЬ.

Сегодня лучший способ сделать это — DymaxIO. DymaxIO применяет специальную запатентованную технологию для предотвращения неприятной фрагментации, а также повышает производительность Windows быстрее, чем новая.

Как определить, есть ли у вас проблема с фрагментацией

Многие пользователи винят в проблемах с производительностью компьютера операционную систему или просто думают, что их компьютер «старый», тогда как реальной причиной чаще всего является фрагментация диска.

Самым слабым звеном в производительности компьютера является диск. Он как минимум в 100 000 раз медленнее оперативной памяти и более чем в 2 миллиона раз медленнее процессора. С точки зрения производительности компьютера диск является основным узким местом.

Фрагментация файлов напрямую влияет на скорость доступа и записи на этот диск, постоянно снижая производительность компьютера. Поскольку все компьютеры страдают от фрагментации, решить эту проблему очень важно.

Оцените эти списки проблем с компьютером, чтобы определить, страдает ли ваш компьютер от фрагментации:

Проблемы с производительностью, связанные с фрагментацией:

Приложения зависают или медленно реагируют

Медленное время резервного копирования — даже не удается завершить его в окне резервного копирования

Ненужная активность ввода-вывода на серверах SQL или медленные запросы SQL

Медленная загрузка

Увеличение времени на каждую операцию ввода-вывода или ненужную операцию ввода-вывода

Неэффективное кэширование диска

Замедление чтения и записи файлов

Высокая перегрузка диска (постоянная запись и перезапись небольших объемов данных)

Длительное сканирование на вирусы

Снижение производительности системы и увеличение нагрузки на операции ввода-вывода из-за фрагментации диска, усугубляемой виртуализацией серверов

Проблемы надежности, связанные с фрагментацией:

Приложения зависают или медленно реагируют

Медленное время резервного копирования — даже не удается завершить его в окне резервного копирования

Ненужная активность ввода-вывода на серверах SQL или медленные запросы SQL

Медленная загрузка

Увеличение времени на каждую операцию ввода-вывода или ненужную операцию ввода-вывода

Неэффективное кэширование диска

Замедление чтения и записи файлов

Высокая перегрузка диска (постоянная запись и перезапись небольших объемов данных)

Длительное сканирование на вирусы

Примечание о фрагментации и твердотельных накопителях

Производительность SSD может со временем снижаться.Снижение производительности записи на твердотельных накопителях происходит из-за фрагментации свободного пространства. Прочтите о коэффициенте усиления записи (WAF) в разделе Деградируют ли твердотельные накопители со временем?

21 Повышение производительности и надежности Можно ли ожидать от устранения фрагментации:

Повышение производительности приложения

Уменьшено время ожидания и сбои

Более высокая скорость передачи данных

Увеличенный жизненный цикл оборудования

Увеличенная плотность ВМ

В целом более высокая скорость сервера и ПК

Быстрая загрузка

Ускоренное антивирусное сканирование

Более высокая скорость работы в Интернете

Ускоренное чтение и запись

Отчеты будут выполняться очень быстро

Повышена стабильность системы

Уменьшено замедление, зависания и сбои ПК

Уменьшение ненужной активности ввода-вывода

Уменьшено повреждение файлов и потеря данных

Снижение энергопотребления и затрат на электроэнергию

Снижение затрат на облачные вычисления

Намного быстрее SQL-запросы

Производительность и фрагментация SQL Server

Одним из самых больших аппаратных узких мест любого SQL Server является дисковый ввод-вывод. И все, что администраторы баз данных могут сделать для уменьшения использования SQL Server дискового ввода-вывода, поможет повысить его производительность. Вот некоторые из наиболее распространенных действий, которые администраторы баз данных используют для устранения узких мест дискового ввода-вывода:

Настройка запросов для сведения к минимуму объема возвращаемых данных.
Использование быстрых дисков и массивов.
Используется много оперативной памяти, поэтому кешируется больше данных.
Частая переиндексация данных DBCC для устранения логической фрагментации базы данных.

Еще один менее часто используемый метод сокращения общего объема дисковых операций ввода-вывода, но, тем не менее, важный — выполнение дефрагментации программных файлов SQL Server, файлов баз данных, журналов транзакций и файлов резервных копий.

Физическая фрагментация файлов происходит двумя способами.

Во-первых, отдельные файлы разбиваются на несколько частей и разбрасываются по диску или массиву (они не следуют друг за другом на диске).
Во-вторых, свободное пространство на диске или массиве состоит из маленьких фрагментов, разбросанных повсюду, а не в виде меньшего количества больших свободных пространств.

Первое условие требует, чтобы головка диска совершала больше физических перемещений, чтобы найти физические фрагменты файла, чем смежные физические файлы. Чем более физически фрагментирован файл, тем больше работы приходится выполнять на жестком диске, и снижается производительность дискового ввода-вывода.

Второе условие вызывает проблемы при записи данных на диск. Записывать непрерывные данные быстрее, чем несмежные данные, разбросанные по диску или массиву. Кроме того, большое количество пустых пространств способствует большей физической фрагментации файлов.

Обзор программного обеспечения, Брэд М. Макгихи

Снижение производительности SQL никогда не прекращается.

Если ваш SQL Server использует большое количество транзакций, в основном с операциями INSERT, UPDATE и DELETES, фрагментация физического диска не является проблемой, поскольку считывается мало страниц данных, а объем операций записи невелик.

Но если вы выполняете много операций SELECTS с данными, особенно в любой форме сканирования, то фрагментация физического файла может стать проблемой производительности, поскольку необходимо прочитать много страниц данных, что приведет к тому, что головка диска будет выполнять множество дополнительных операций. работа.

Фрагментация никогда не прекращается. Хотя NTFS попытается свести к минимуму фрагментацию файлов, она не очень хорошо справляется с этой задачей. По этой причине дефрагментацию необходимо выполнять постоянно, если вам нужна оптимальная производительность дискового ввода-вывода.

SAN, NAS, RAID, ALL-FLASH и фрагментация

Предотвращение фрагментации обеспечивает значительные преимущества при реализации на сложных современных аппаратных технологиях, таких как RAID, NAS и SAN, а также на флэш-дисках. Сети SAN, устройства NAS, корпоративные серверы и даже высокопроизводительные рабочие станции и настольные компьютеры, ориентированные на мультимедиа, обычно реализуют несколько физических дисков в той или иной форме отказоустойчивого чередования дисков (RAID). Поскольку целью отказоустойчивого чередования дисков является обеспечение избыточности, а также повышение производительности диска за счет разделения нагрузки ввода-вывода, распространено заблуждение, что фрагментация не оказывает негативного влияния. Также важно отметить, что интерфейс; EIDE, SCSI, SATA, i-SCSI, Fibre Channel и т. д. не влияют на актуальность дефрагментации.

Независимо от сложности установленного оборудования, SAN отображается для Windows как один логический диск. Поэтому, когда Windows читает фрагментированный файл, она должна логически найти все эти тысячи фрагментов, а это требует тысяч отдельных операций ввода-вывода, чтобы собрать все воедино, прежде чем он будет передан пользователю. Это сильно снижает производительность.

Независимо от сложности установленного оборудования, SAN отображается для Windows как один логический диск. Данные могут выглядеть красиво в массивах, но для ОС они все еще фрагментированы. Windows имеет фрагментацию, встроенную в саму ткань. Откройте утилиту дефрагментации на любом работающем сервере или ПК и посмотрите, сколько фрагментов существует в настоящее время, и файл с наибольшим количеством фрагментов. Если вы не запускали дефрагментацию, вы найдете файлы, состоящие из тысяч частей. Поэтому, когда Windows выполняет чтение, она должна логически найти все эти тысячи фрагментов, а это требует тысяч отдельных операций ввода-вывода, чтобы собрать все вместе, прежде чем он будет передан пользователю. Это оказывает сильное влияние на производительность — по общему признанию, это может быть в некоторой степени замаскировано возможностями оборудования SAN.

Поскольку целью отказоустойчивого чередования дисков является обеспечение избыточности, а также повышение производительности диска за счет распределения нагрузки ввода-вывода, распространено заблуждение, что фрагментация не оказывает негативного влияния. Также важно отметить, что интерфейс; EIDE, SCSI, SATA, i-SCSI, Fibre Channel и т. д. не влияют на актуальность дефрагментации.

Как показывают эти данные, эти устройства действительно страдают от фрагментации. Это связано с влиянием фрагментации на «логическое» размещение файлов и, в разной степени, на их «физическое» распределение.

Драйвер файловой системы NTFS.sys управляет логическим расположением (на что влияют операционная система и программа дефрагментации). Фактическая «запись» затем передается отказоустойчивому драйверу устройства (аппаратному или программному RAID), который затем, в соответствии со своими процедурами, обрабатывает размещение файлов и генерирует информацию о четности, наконец, передавая данные драйверу дискового устройства. (предоставляется производителем накопителя).

Как уже отмечалось, наборы полос создаются частично из соображений производительности. Доступ к данным на чередующемся наборе обычно быстрее, чем доступ к тем же данным на одном диске, потому что нагрузка ввода-вывода распределена между несколькими дисками. Таким образом, операционная система может выполнять одновременный поиск более чем на одном диске и даже выполнять одновременные операции чтения или записи.

Наборы полос хорошо работают в следующих средах:

Когда пользователям нужен быстрый доступ к большим базам данных или другим структурам данных.
Хранение образов программ, библиотек DLL или библиотек времени выполнения для быстрой загрузки.
Приложения, использующие асинхронный многопоточный ввод-вывод.

Наборы полос не подходят в следующих ситуациях:

Когда программы запрашивают небольшие объемы последовательно расположенных данных. Например, если программа одновременно запрашивает 8 КБ, может потребоваться восемь отдельных запросов ввода-вывода для чтения или записи всех данных в полосе размером 64 КБ, что не очень удобно для такого механизма хранения.
Когда программы делают синхронные случайные запросы на небольшие объемы данных. Это вызывает узкие места ввода-вывода, поскольку для каждого запроса требуется отдельная операция поиска. 16-разрядные однопоточные программы очень подвержены этой проблеме.

Совершенно очевидно, что RAID может использовать хорошо написанное приложение, использующее преимущества асинхронных многопоточных методов ввода-вывода. Физические элементы в среде RAID не читаются и не записываются непосредственно приложением. Даже файловая система Windows видит его как один единственный «логический» диск. Этот логический диск имеет нумерацию логического кластера (LCN), как и любой другой том, поддерживаемый в Windows. Когда приложение читает и записывает в эту логическую среду (создавая новые файлы, расширяя существующие, а также удаляя другие), файлы становятся фрагментированными. Из-за этого фрагментация на этом логическом диске будет иметь существенное негативное влияние на производительность. Когда запрос ввода-вывода обрабатывается файловой системой, необходимо проверить ряд атрибутов, что требует ценного системного времени. Если приложению приходится выдавать несколько «ненужных» запросов ввода-вывода, как в случае фрагментации, не только процессор остается загруженным, но и после того, как запрос ввода-вывода был выдан, аппаратное/программное обеспечение RAID должно обработать это и определить, какой физический член направить запрос ввода-вывода. Интеллектуальное кэширование RAID на этом уровне может в разной степени смягчить негативное влияние физической фрагментации, но не устранит накладные расходы, вызванные логической фрагментацией операционной системы.

Чтобы оценить влияние фрагментации на систему RAID, используйте технологии мониторинга производительности, такие как PerfMon, и изучите среднюю длину очереди на диске, количество операций ввода-вывода/сек с разделением и % дискового времени. Дополнительную информацию о настройке производительности диска можно найти в онлайн-ресурсах Microsoft.

Подробнее о производительности SAN.

Как высокопроизводительные решения для хранения данных, основанные на блочных протоколах (например, iSCSI, FC), сети SAN превосходно подходят для оптимизации блочного доступа.SAN работают на уровне хранения под файловой системой операционной системы; обычно NTFS при обсуждении Microsoft Windows®. Это означает, что SAN не знает о фрагментации «файлов» и не может решить эту проблему.

Из-за фрагментации файлов, из-за которой операционная система хоста создает дополнительные ненужные дисковые операции ввода-вывода (больше нагрузки на ЦП и ОЗУ), снижается производительность. В большинстве случаев из-за случайности запросов ввода-вывода из-за фрагментации и одновременных запросов данных блоки, составляющие файл, будут физически разбросаны неравномерными полосами по LUN/совокупности SAN. Это приводит к еще большему снижению производительности.

К счастью, существуют простые решения проблемы фрагментации файловой системы NTFS; предотвращение фрагментации и дефрагментация. Оба подхода решают проблему фрагментации файлов в источнике, файловой системе локального диска.

Рис. 1.0. Схема дискового ввода-вывода при переходе от операционной системы к SAN LUN.

CHKDSK (произносится как «Проверить диск») — очень полезный и жизненно важный инструмент для контроля состояния вашего жесткого диска. Этот инструмент использует многопроходное сканирование диска, чтобы убедиться, что его надежность и функциональность не повреждены. Использование CHKDSK для обеспечения правильной работы ваших дисков — отличный способ ускорить работу Windows 10, и мы рекомендуем вам использовать этот инструмент каждые несколько месяцев, чтобы ваши диски были безопасными и работоспособными.

В этой статье мы рассмотрим, что такое CHKDSK, как он работает и как его можно использовать для восстановления жесткого диска в Windows 10.

Как работает CHKDSK

CHKDSK запускается со сканирования файловой системы на диске и анализа целостности файлов, файловой системы и файловых метаданных на диске.

Когда программа CHKDSK находит ошибки логической файловой системы, она исправляет их на месте, сохраняя данные на диске, чтобы ничего не было потеряно. Логические ошибки файловой системы — это такие вещи, как поврежденные записи в главной файловой таблице (MFT) диска, которая сообщает диску, как файлы связаны в темных лабиринтах аппаратного обеспечения диска.

CHKDSK также исправляет смещенные метки времени, данные о размере файла и флаги безопасности для файлов на диске. Затем CHKDSK может провести полное сканирование диска, получив доступ и проверив каждый сектор оборудования. Жесткие диски разделены на логические сектора, определенные области диска, где будет храниться определенное количество данных.

В секторах могут возникать программные ошибки, когда данные были неправильно записаны на магнитный носитель, или серьезные ошибки, когда сам диск имеет реальный физический дефект в области, обозначенной как сектор. CHKDSK исправляет программные ошибки, перезаписывая ошибочные данные, и устраняет серьезные ошибки, помечая этот раздел диска как поврежденный и «за пределами допустимого» для использования в будущем.

Поскольку CHKDSK неоднократно обновлялся и обновлялся с каждым новым поколением оборудования для хранения данных, программа продолжает правильно работать для анализа и восстановления жестких дисков любого типа. Тот же процесс, который раньше выполнялся для анализа гибкого диска объемом 160 КБ, сегодня можно выполнить для анализа твердотельного накопителя объемом 15 терабайт.

Запуск CHKDSK в Windows 10

Несмотря на то, что существует несколько различных способов запуска CHKDSK на компьютере с Windows 10, на сегодняшний день наиболее распространенным и обычным местом для запуска утилиты является Windows PowerShell, предназначенная для замены командной строки Windows.

Однако, поскольку CHKDSK напрямую взаимодействует с аппаратным обеспечением диска, для него требуется особый уровень разрешений операционной системы, известный как административные привилегии. Это просто означает, что CHKDSK разрешено запускать, как если бы это была учетная запись, отвечающая за компьютер.

Щелкните правой кнопкой мыши меню "Пуск" и выберите "Windows PowerShell (администратор)".
Следующий экран, который появится, — это окно контроля учетных записей (UAC), которое запросит разрешение на запуск процессора команд Windows и позволит ему внести изменения в ПК. Выберите Да.
Теперь введите «chkdsk c: /x /r» без кавычек, чтобы отключить диск, проверить его на наличие ошибок и восстановить. Вы также можете ввести «chkdsk /scan», чтобы просканировать диск онлайн и попытаться восстановить его.
Если у вас возникли проблемы с выполнением вышеуказанной команды из-за того, что диск используется другим процессом, то это потому, что вы пытаетесь просканировать основной диск (загрузочный диск), когда он используется операционной системой. Перезагрузитесь в режиме восстановления, чтобы выполнить сканирование, или создайте средство восстановления Windows, чтобы выполнить процесс.

Базовый вызов CHKDSK, просто «chkdsk [диск]», просканирует диск и отобразит информацию о состоянии, но не исправит обнаруженные ошибки.

Вот почему, чтобы запустить CHKDSK в режиме, при котором он действительно устраняет проблемы, с которыми сталкивается, необходимо добавить несколько параметров. В программе Windows PowerShell параметры — это дополнительные команды, добавляемые в конец имени программы с символами «/» перед каждым параметром. В этом случае, чтобы заставить CHKDSK выполнить полное сканирование и восстановление, мы набрали «chkdsk c: /x /r».

Параметр «/r» выполняет те же задачи, что и параметр «/f», который исправляет ошибки на диске, а также указывает программе CHKDSK найти все поврежденные сектора и восстановить любую читаемую информацию, которую он там найдет. Параметр «/x» указывает программе CHKDSK отключить диск (отключить его от операционной системы) перед началом процесса.

Дополнительные параметры CHKDSK

CHKDSK имеет большую библиотеку необязательных параметров, которые можно использовать для изменения поведения программы.

– параметр Volume позволяет указать букву диска (с двоеточием) или имя тома. На самом деле вам не нужны символы.
[

Подводя итог, полная команда, которую следует ввести в командную строку:

В нашем примере это:

Использование CHKDSK на загрузочном диске

Загрузочный диск — это раздел жесткого диска, с которого запускается компьютер. Загрузочные разделы уникальны во многих отношениях, и один из них заключается в том, что они требуют специальной обработки, чтобы программа CHKDSK могла с ними работать.

CHKDSK должен иметь возможность блокировать любой загрузочный диск, который он сканирует, а это означает, что он не может проверить системный загрузочный диск, если компьютер используется. Если ваш целевой диск является внешним или не загрузочным внутренним диском, процесс CHKDSK начнется, как только мы введем приведенную выше команду.

Однако, если целевой диск является загрузочным, система спросит вас, хотите ли вы выполнить команду перед следующей загрузкой. Введите «yes» (или «y»), перезагрузите компьютер, и команда будет запущена до загрузки операционной системы, что позволит ей получить полный доступ к диску.

Выполнение команды CHKDSK может занять много времени, особенно если она выполняется на больших дисках. Однако, как только это будет сделано, он представит сводку результатов, включая общий объем дискового пространства, распределение байтов и, что наиболее важно, любые обнаруженные и исправленные ошибки.

CHKDSK в предыдущих выпусках Windows

Команда CHKDSK доступна во всех версиях Windows, поэтому пользователи Windows 7, 8 или XP также могут выполнить описанные выше шаги, чтобы начать сканирование своего жесткого диска.

В более старых версиях Windows пользователи могут открыть командную строку, выбрав «Пуск» > «Выполнить» и введя «cmd».
Когда отобразится результат командной строки, щелкните его правой кнопкой мыши и выберите «Запуск от имени администратора», чтобы предоставить программе необходимые привилегии для успешного выполнения CHKDSK.

Одно предупреждение: если вы используете CHKDSK на старом жестком диске, вы можете обнаружить, что место на жестком диске значительно уменьшилось после выполнения команды. Этот результат связан с неисправным жестким диском, так как одна из важнейших функций, выполняемых CHKDSK, — идентифицировать и блокировать поврежденные сектора на диске.

Несколько поврежденных секторов на старом диске обычно остаются незамеченными для пользователя, но если диск выходит из строя или имеет серьезные проблемы, у вас может быть огромное количество поврежденных секторов, которые при отображении и блокировке CHKDSK выглядят как « украсть» значительную часть емкости вашего жесткого диска.

Другие способы запуска CHKDSK

Если вам не нравится использовать командную строку, есть другие способы вызвать CHKDSK в вашей системе. Возможно, проще всего напрямую через проводник Windows.

Часто задаваемые вопросы

Работает ли chkdsk на внешнем диске?

Да, вы можете использовать команду chkdsk на внешнем диске. Все, что вам нужно сделать, это указать этот диск в команде при выполнении.

Вот пример:

<р>2. Затем введите «chkdsk d: /f» и нажмите Enter.

В этом примере внешний диск указан как диск D, команда /f сканирует диски и пытается их восстановить.

Как вы просматриваете выходные журналы сканирования chkdsk?

<р>1. Одновременно нажмите клавишу Windows + R, чтобы открыть программу «Выполнить», введите «eventvwr» и нажмите Enter.

<р>2. Теперь нажмите «Журналы Windows».

<р>3. Далее нажмите Приложение.

Как сканировать диск с помощью CHKDSK, который используется?

Иногда при сканировании диска с помощью chkdsk может появиться всплывающее сообщение о том, что диск все еще используется. Если это произойдет с вами, вам нужно либо размонтировать диск, либо загрузить флешку с помощью инструментов восстановления Windows.

Заключительные мысли

CHKDSK — очень мощный инструмент для сканирования и исправления жестких дисков на компьютерах с Windows 10. Выполнив шаги, описанные выше, вы сможете использовать эту полезную функцию для оптимизации производительности вашего ПК и устранения проблем с вашим диском.

Как сканировать и исправлять ошибки на дисках в Windows 10? Поделитесь своими мыслями в комментариях ниже.

Среди пяти EaseUS Partition Master Free — это сторонний инструмент для проверки дисковых ошибок, который необходимо загрузить и установить на ПК или ноутбук с Windows 10.

Основной жесткий диск, твердотельный накопитель или внешний жесткий диск вашего компьютера с Windows 10 иногда сообщает об ошибках. Регулярная проверка жестких дисков или разделов на наличие ошибок может помочь определить, в чем именно заключаются ошибки, поэтому вы сможете исправить их без каких-либо хлопот. Поскольку причины ошибок диска варьируются от поврежденных секторов, неправильного завершения работы, вредоносного ПО, повреждения, физического повреждения и т. д., способы проверки диска в Windows 10 могут быть как простыми, так и эффективными.

В общей сложности мы нашли пять эффективных методов проверки дисковых ошибок для различных требований. Выберите любой из пяти способов сканирования жесткого диска на наличие ошибок и устранения проблем с производительностью жесткого диска основного компьютера с Windows 10 или внешнего жесткого диска, жесткого диска, твердотельного накопителя или SD-карты, которые не работают нормально на компьютере с Windows 10.

Обратите внимание, что вы должны войти в систему как администратор, чтобы иметь возможность запускать сканирование для проверки диска на наличие ошибок, так как это может потребоваться для некоторых из следующих методов.

Шаг 1. Откройте панель управления -> щелкните значок «Безопасность и обслуживание» -> разверните «Обслуживание» -> посмотрите в разделе «Статус диска».

Шаг 2. Как показано на следующем снимке экрана, все диски работают правильно. Если будут обнаружены какие-либо проблемы, информация будет изменена с возможностью сканирования диска.

Шаг 1. Откройте Этот компьютер в Проводнике -> щелкните правой кнопкой мыши жесткий диск/твердотельный накопитель, который вы хотите просканировать, -> выберите "Свойства".

Шаг 2. На вкладке "Инструменты" -> нажмите кнопку "Проверить" в разделе "Проверка ошибок".

Шаг 3. Затем вы можете выбрать Сканировать диск, если хотите, или Восстановить диск, если обнаружены ошибки.

Шаг 4. По завершении сканирования нажмите ссылку «Показать подробности», чтобы просмотреть журнал Chkdsk в средстве просмотра событий.

Chkdsk выполняется для проверки файловой системы и метаданных файловой системы тома на наличие логических и физических ошибок. При использовании без параметров chkdsk отображает только состояние тома и не исправляет никаких ошибок. При использовании с параметрами /f, /r или /x исправляет ошибки на томе диска. Как объяснено здесь, вы должны отметить, что Chkdsk работает намного мощнее, чем метод 1 и метод 2. Он может не только проверять диск в Windows 10, но также сканировать ошибки и исправлять их.

Описание параметров:

chkdsk /f: исправляет ошибки на диске. Диск должен быть заблокирован. Если chkdsk не может заблокировать диск, появится сообщение с вопросом, хотите ли вы проверить диск при следующей перезагрузке компьютера.
chkdsk /r: находит поврежденные сектора и восстанавливает читаемую информацию. Диск должен быть заблокирован. /r включает функциональность /f с дополнительным анализом ошибок физического диска.
chkdsk /x: при необходимости принудительно отключает том. Все открытые дескрипторы диска становятся недействительными. /x также включает в себя функции /f.

Шаг 1. Введите cmd в поле поиска Windows 10 и выберите запуск от имени администратора.

Шаг 2. Когда запустится командная строка, введите команду chkdsk C: /f /r /x.

С помощью команды chkdsk [chkdsk C: /f /r /x] вы сможете проверить и просканировать диск C на наличие ошибок, а также восстановить поврежденную файловую систему и поврежденные сектора, если ошибки были обнаружены.< /p>

Загрузите EaseUS CleanGenius и установите его на свой компьютер. Давайте начнем проверять и исправлять ошибку файловой системы на вашем устройстве прямо сейчас.

Шаг 1. Нажмите «Отображение файла», чтобы перейти к следующему шагу.

Шаг 2. Выберите целевое устройство и установите флажок «Проверить и исправить ошибку файловой системы». Нажмите "Выполнить", чтобы приступить к исправлению проблемного устройства.

Шаг 3. Когда процесс исправления завершится, нажмите "здесь", чтобы открыть и использовать свое устройство.

EaseUS Partition Master – это комплексный инструмент для управления дисками и разделами, который предоставляет пользователям широкий набор мощных и практичных функций, таких как изменение размера, форматирование, удаление, стирание или создание раздела. Как только вы загрузите бесплатное программное обеспечение для управления разделами, вы ясно увидите в нем функцию проверки диска. Этот способ проверки диска предназначен для выявления и исправления поврежденных секторов раздела жесткого диска, ошибок файловой системы и других ошибок диска в Windows 10, но автоматически и быстро.

Windows 11/10/8/7 100% безопасность

Шаг 1. Щелкните правой кнопкой мыши целевой раздел, в котором возникла проблема.

Шаг 2. Выберите «Дополнительно» > «Проверить файловую систему».

Шаг 3. В окне "Проверка файловой системы" установите флажок "Попытаться исправить ошибки, если они обнаружены".

Шаг 4. Нажмите "Пуск", чтобы проверить ошибки в вашем разделе.

Заключение

Согласно тому, что мы представили в этой статье, существует пять основных способов проверки диска в Windows 11/10. Когда нам нужно проверить диск, мы используем утилиту под названием chkdsk, которая является утилитой Windows, которая может проверить целостность вашего жесткого диска и исправить различные файловые системы.

Вы можете применить проверку диска (chkdsk) на моем компьютере и в командной строке или использовать альтернативные сторонние инструменты проверки диска для автоматического сканирования и исправления ошибок жесткого диска.

Чем мы можем вам помочь

Об авторе

Роксанна является одним из основных участников EaseUS. Она создала множество публикаций на цифровых устройствах, таких как ПК, мобильные телефоны, планшеты, Mac и т. д. Она любит делиться идеями с людьми, интересующимися тем же.

Трейси присоединилась к EaseUS в 2013 году и уже более 7 лет работает с командой EaseUS по работе с контентом. Будучи увлеченной вычислительной техникой и технологиями, она пишет технические статьи с практическими рекомендациями и делится техническими решениями по восстановлению данных Windows и Mac, резервному копированию и восстановлению файлов/систем, управлению разделами и восстановлению данных iOS/Android.

Отзывы о товарах

Отзывы о товарах

Мне нравится, что изменения, которые вы делаете с помощью EaseUS Partition Master Free, не сразу применяются к дискам. Это упрощает воспроизведение того, что произойдет после внесения всех изменений. Я также думаю, что общий внешний вид EaseUS Partition Master Free упрощает все, что вы делаете с разделами вашего компьютера.

Partition Master Free может изменять размер, перемещать, объединять, переносить и копировать диски или разделы; преобразовать в локальный, изменить метку, дефрагментировать, проверить и изучить раздел; и многое другое. Премиум-обновление включает бесплатную техническую поддержку и возможность изменять размер динамических томов.

Он не будет создавать образ ваших дисков или выравнивать их, но, поскольку он связан с менеджером разделов, он позволяет выполнять множество задач одновременно, а не просто клонировать диски. Вы можете перемещать разделы, изменять их размер, дефрагментировать и выполнять другие действия, а также другие инструменты, которые вы ожидаете от инструмента клонирования.

Статьи по теме

Бритни/17.03.2022

Маргаритка/27.08.2021

Бритни/2021/12/02

Бритни/14.03.2022

Горячие темы 2022 года

Получить мастер разделов EaseUS

Ваш лучший компаньон для разметки диска, преобразования MBR в GPT/GPT в MBR и даже для миграции ОС

Читайте также: