Pourquoi vider l'espace disque accélère-t-il la vitesse des ordinateurs?

Lorsque vous en apprendrez davantage sur les ordinateurs et leur fonctionnement, vous rencontrerez parfois quelque chose qui ne semble pas avoir de sens. Dans cet esprit, le fait de vider l'espace disque accélère-t-il réellement les ordinateurs? Le message du Q & R sur le SuperUser d'aujourd'hui répond à la question d'un lecteur perplexe.

La séance de questions et réponses d'aujourd'hui nous est offerte par SuperUser, une sous-division de Stack Exchange, un groupe de sites Web de questions-réponses dirigé par la communauté..

Capture d'écran fournie par nchenga (Flickr).

La question

Le lecteur SuperUser, Remi.b, veut savoir pourquoi le fait de vider l’espace disque semble accélérer un ordinateur:

J'ai visionné beaucoup de vidéos et je comprends maintenant un peu mieux le fonctionnement des ordinateurs. Je comprends ce qu'est la RAM, à propos de la mémoire volatile et non volatile, et du processus de permutation. Je comprends aussi pourquoi l'augmentation de la RAM accélère la vitesse d'un ordinateur.

Ce que je ne comprends pas, c’est pourquoi le nettoyage de l’espace disque semble accélérer un ordinateur. Est-ce que ça accélère vraiment un ordinateur? Si oui, pourquoi le fait-il?

Cela a-t-il quelque chose à voir avec la recherche d'espace mémoire pour sauvegarder des choses ou avec le déplacement de choses pour créer un espace suffisamment long et continu pour sauvegarder quelque chose? Combien d'espace vide dois-je laisser libre sur un disque dur??

Pourquoi le fait de vider l'espace disque semble-t-il accélérer un ordinateur?

La réponse

Le contributeur de SuperUser, Jason C, a la solution pour nous:

"Pourquoi la vidange de l'espace disque accélère-t-elle les ordinateurs?"

Ce n'est pas le cas, du moins pas tout seul. C'est un mythe très commun. La raison pour laquelle il est un mythe commun est parce que le remplissage de votre disque dur se produit souvent en même temps que d'autres choses qui, traditionnellement, pourraient ralentir votre ordinateur (UNE). Les performances des disques SSD ont tendance à se dégrader au fur et à mesure qu'elles se remplissent, mais il s'agit d'un problème relativement nouveau, propre aux disques SSD et qui ne se remarque pas vraiment pour les utilisateurs occasionnels. Généralement, un espace disque libre insuffisant n'est qu'un fouillis rouge.

Par exemple, des choses comme:

1. Fragmentation de fichier. La fragmentation des fichiers est un problème (B), mais le manque d’espace libre, bien qu’il soit l’un des nombreux facteurs contributifs, n’en est pas la seule cause. Quelques points clés ici:

Les chances qu'un fichier soit fragmenté sont ne pas liée à la quantité d’espace libre disponible sur le lecteur. Ils sont liés à la taille du plus grand bloc d’espace libre contigu sur le lecteur (c.-à-d. Des «trous» d’espace libre), à la quantité d’espace libre. arrive à mettre une limite supérieure sur. Ils sont également liés à la manière dont le système de fichiers gère l’allocation de fichiers (plus ci-dessous). Considérer: Un lecteur rempli à 95% avec tout l’espace libre dans un seul bloc contigu a zéro pour cent de probabilité de fragmenter un nouveau fichier. (C) (et la possibilité de fragmenter un fichier ajouté est indépendante de l'espace libre). Un lecteur plein à cinq pour cent mais dont les données sont réparties de manière égale sur le lecteur présente un risque très élevé de fragmentation..

Gardez à l'esprit cette fragmentation de fichiers affecte uniquement les performances lors de l'accès aux fichiers fragmentés. Considérer: Vous avez un lecteur bien défragmenté qui comporte encore de nombreux «trous» libres. Un scénario commun. Tout se passe bien. Cependant, vous finissez par arriver à un point où il ne reste plus de gros blocs d'espace libre. Vous téléchargez un film énorme, le fichier finit par être gravement fragmenté. Cela ne ralentira pas votre ordinateur. Tous vos fichiers d’application et ceux qui étaient auparavant corrects ne seront pas soudainement fragmentés. Cela peut prendre plus de temps à charger le film (bien que les débits binaires typiques du film soient si bas comparés aux taux de lecture du disque dur qu’il sera probablement invisible), et cela pourrait affecter les performances liées aux E / S pendant le chargement du film, à part ça, rien ne change.

Bien que la fragmentation des fichiers soit certainement un problème, les effets sont souvent atténués par la mise en mémoire tampon et la mise en cache du système d'exploitation et du matériel. Les écritures différées, la lecture anticipée, les stratégies telles que le préfetcher dans Windows, etc., contribuent à réduire les effets de la fragmentation. Vous ne généralement pas réellement avoir un impact significatif jusqu'à ce que la fragmentation devienne grave (j'oserais même dire que tant que votre fichier d'échange n'est pas fragmenté, vous ne le remarquerez probablement jamais).

2. L'indexation de recherche est un autre exemple. Supposons que l'indexation automatique soit activée et que le système d'exploitation ne s'en charge pas correctement. Au fur et à mesure que vous enregistrez de plus en plus de contenu indexable sur votre ordinateur (documents et autres), l'indexation peut prendre plus de temps et peut commencer à avoir une incidence sur la vitesse perçue de votre ordinateur lorsqu'il est en cours d'exécution, aussi bien en termes d'utilisation d'E / S que de processeur. . Cela n'est pas lié à l'espace libre, mais à la quantité de contenu indexable que vous avez. Cependant, le fait de manquer d’espace libre va de pair avec le stockage de davantage de contenu. Une fausse connexion est donc établie..

3. Logiciel anti-virus (similaire à l'exemple d'indexation de recherche). Dites que vous avez un logiciel anti-virus configuré pour effectuer une analyse en arrière-plan de votre lecteur. Comme vous avez de plus en plus de contenu numérisable, la recherche nécessite davantage de ressources d'E / S et de CPU, pouvant éventuellement interférer avec votre travail. Encore une fois, cela est lié à la quantité de contenu numérisable que vous avez. Plus de contenu signifie souvent moins d'espace libre, mais le manque d'espace libre n'en est pas la cause.

4. Logiciel installé. Supposons que vous avez beaucoup de logiciels installés qui se chargent au démarrage de votre ordinateur, ce qui ralentit les temps de démarrage. Ce ralentissement est dû au chargement de nombreux logiciels. Cependant, les logiciels installés prennent beaucoup de place sur le disque dur. Par conséquent, l’espace libre sur le disque dur diminue en même temps que cela, et une nouvelle connexion peut être établie facilement.

5. De nombreux autres exemples allant dans ce sens qui, pris ensemble, apparaître associer étroitement le manque d'espace libre à des performances inférieures.

Ce qui précède illustre une autre raison pour laquelle il s’agit d’un mythe si courant: Bien que le manque d’espace libre ne soit pas une cause directe du ralentissement, de la désinstallation de diverses applications, de la suppression du contenu indexé ou numérisé, etc. parfois (mais pas toujours; en dehors du cette réponse) augmente à nouveau les performances pour des raisons indépendantes de la quantité d’espace disponible. Mais cela libère aussi naturellement l’espace disque. Par conséquent, encore une fois, un lien apparent (mais faux) entre «plus d’espace libre» et un «ordinateur plus rapide» peut être établi..

Considérer: Si vous avez une machine qui tourne lentement en raison de nombreux logiciels installés, etc., clonez votre disque dur (exactement) sur un disque dur plus volumineux, puis développez vos partitions pour obtenir plus d'espace libre, la machine ne sera pas accélérée comme par magie. Les mêmes logiciels sont chargés, les mêmes fichiers sont toujours fragmentés de la même manière, le même indexeur de recherche est toujours en cours d'exécution, rien ne change malgré un espace plus important..

"Cela a-t-il quelque chose à voir avec la recherche d'espace mémoire pour sauver des choses?"

Non. Il y a deux choses très importantes à noter ici:

1. Votre disque dur ne cherche pas pour trouver des endroits pour mettre des choses. Votre disque dur est stupide. Ce n'est rien. C'est un gros bloc de stockage adressé qui place aveuglément des choses là où votre système d'exploitation le dit et lit ce qui lui est demandé. Les disques modernes ont des mécanismes sophistiqués de mise en cache et de mise en mémoire tampon conçus pour prédire ce que le système d'exploitation va demander en fonction de l'expérience acquise au fil du temps (certains disques sont même conscients du système de fichiers qui s'y trouve), mais pensez essentiellement à votre conduire comme une grande brique muette de stockage avec des fonctionnalités de performance bonus occasionnels.

2. Votre système d'exploitation ne recherche pas non plus d'endroits où placer des choses. Il n'y a pas de recherche. De nombreux efforts ont été déployés pour résoudre ce problème, car il est essentiel aux performances du système de fichiers. La manière dont les données sont réellement organisées sur votre lecteur est déterminée par votre système de fichiers. Par exemple, FAT32 (anciens PC sous DOS et Windows), NTFS (éditions ultérieures de Windows), HFS + (Mac), ext4 (certains systèmes Linux) et bien d’autres. Même les concepts de «fichier» et de «répertoire» ne sont que des produits de systèmes de fichiers classiques: les disques durs ne connaissent rien aux mystérieuses bêtes nommées des dossiers. Les détails sortent du cadre de cette réponse. Cependant, tous les systèmes de fichiers courants disposent de moyens permettant de suivre l’espace disponible sur un lecteur, de sorte qu’une recherche d’espace libre est généralement inutile (par exemple, des systèmes de fichiers en bon état). Exemples:

NTFS a une table de fichiers maître, qui inclut les fichiers spéciaux $ Bitmap, etc., et beaucoup de métadonnées décrivant le lecteur. Essentiellement, il garde la trace des prochains blocs libres de sorte que les nouveaux fichiers puissent être écrits directement dans des blocs libres sans avoir à analyser le lecteur à chaque fois..

Autre exemple: Ext4 a ce qu'on appelle l'allocateur de bitmap, une amélioration par rapport à ext2 et ext3 qui l'aide en réalité à déterminer directement où sont les blocs libres au lieu d'analyser la liste des blocs libres. Ext4 prend également en charge allocation différée, c'est-à-dire la mise en mémoire tampon des données dans la RAM par le système d'exploitation avant de l'écrire sur le lecteur afin de prendre de meilleures décisions quant à l'emplacement de celle-ci afin de réduire la fragmentation.

Beaucoup d'autres exemples.

"Ou avec le déplacement de choses pour créer un espace suffisamment long et continu pour sauver quelque chose?"

Non, cela ne se produit pas, du moins avec aucun système de fichiers à ma connaissance. Les fichiers finissent par être fragmentés.

Le processus consistant à «déplacer les objets pour constituer un espace suffisamment long pour sauvegarder quelque chose» s’appelle défragmenter. Cela ne se produit pas lorsque des fichiers sont écrits. Cela se produit lorsque vous exécutez votre défragmenteur de disque. Sur les éditions plus récentes de Windows, au moins, cela se produit automatiquement selon un planning, mais cela n'est jamais déclenché par l'écriture d'un fichier..

Être capable de éviter Déplacer des éléments de cette manière est essentiel pour les performances du système de fichiers. C'est pourquoi la fragmentation se produit et que la défragmentation existe séparément..

«Combien d’espace libre devrais-je laisser libre sur un disque dur?

C'est une question plus délicate à répondre (et cette réponse s'est déjà transformée en un petit livre).

Règles de base:

1. Pour tous types de lecteurs:

Surtout, laissez assez d’espace libre pour vous utilisez votre ordinateur efficacement. Si vous manquez d'espace pour travailler, vous aurez besoin d'un disque plus gros..

De nombreux outils de défragmentation de disque requièrent un minimum d’espace libre (je pense que celui avec Windows en requiert 15%, dans le pire des cas) pour pouvoir fonctionner. Ils utilisent cet espace pour stocker temporairement des fichiers fragmentés lorsque d’autres éléments sont réorganisés..

Laissez de la place pour d'autres fonctions du système d'exploitation. Par exemple, si votre ordinateur ne dispose pas de beaucoup de RAM physique et que la mémoire virtuelle est activée avec un fichier de page de taille dynamique, vous souhaiterez laisser suffisamment d'espace pour la taille maximale du fichier de page. Ou, si vous avez un ordinateur portable que vous mettez en mode veille prolongée, vous aurez besoin de suffisamment d'espace libre pour le fichier d'état d'hibernation. Des choses comme ça.

2. Spécifique SSD:

Pour une fiabilité optimale (et dans une moindre mesure, des performances), les disques SSD ont besoin d’un espace libre qui, sans trop entrer dans les détails, est utilisé pour répartir les données sur le lecteur afin d’éviter d’écrire constamment au même endroit (qui les usent). . Ce concept de laisser de l'espace libre est appelé surapprovisionnement. C'est important, mais dans de nombreux disques SSD, il existe déjà un espace obligatoire excédentaire obligatoire. En d’autres termes, les lecteurs disposent souvent de quelques dizaines de Go supplémentaires par rapport au système d’exploitation. Les disques bas de gamme nécessitent souvent que vous quittiez manuellement non partitionné espace, mais pour les lecteurs avec OP obligatoire, vous n'avez pas besoin de laisser d'espace libre. Une chose importante à noter ici est que l'espace sur-approvisionné est souvent pris uniquement à partir d'espace non partitionné. Donc, si votre partition occupe tout votre disque et que vous y laissez de l’espace libre, cela ne toujours compter. Souvent, le surapprovisionnement manuel nécessite de réduire la taille de la partition à la taille du disque. Consultez le manuel d'utilisation de votre SSD pour plus de détails. TRIM, la récupération de place, etc. ont également des effets, mais ceux-ci sortent du cadre de cette réponse..

Personnellement, je prends généralement un disque plus gros quand il me reste environ 20-25% d’espace libre. Ce n’est pas lié à la performance, c’est juste que quand j’arriverai à ce point, je pense que je vais bientôt manquer d’espace pour les données et il est temps d’obtenir un disque plus grand..

Plus important que de regarder l'espace libre est de s'assurer que la défragmentation planifiée est activée le cas échéant (pas sur les disques SSD), de sorte que vous n'arriviez jamais au point où cela devient suffisamment grave pour vous affecter..

Il y a une dernière chose qui mérite d'être mentionnée. L'une des autres réponses mentionnées ici indique que le mode semi-duplex de SATA empêche la lecture et l'écriture en même temps. Bien que cela soit vrai, cela est extrêmement simpliste et n’a pour la plupart aucun rapport avec les problèmes de performances discutés ici. Cela signifie simplement que les données ne peuvent pas être transférées dans les deux sens. sur le fil en même temps. Cependant, SATA a une spécification assez complexe impliquant de très petites tailles de bloc maximum (environ 8 Ko par bloc sur le câble, je pense), des files d'attente d'opérations de lecture et d'écriture, etc., et n'empêche pas les écritures dans les tampons de se produire pendant que des lectures sont en cours, entrelacées. opérations, etc..

Tout blocage qui se produirait serait dû à une compétition pour des ressources physiques, généralement atténuée par une grande quantité de cache. Le mode duplex de SATA est presque entièrement hors de propos ici.

(UNE) «Ralentir» est un terme large. Ici, je l’utilise pour faire référence à des éléments liés aux entrées / sorties (c’est-à-dire si votre ordinateur est assiégé, le contenu du disque dur n’a aucun impact) ou liés au processeur et en concurrence avec des éléments liés Utilisation du processeur (logiciel anti-virus analysant des tonnes de fichiers).

(B) Les disques SSD sont affectés par la fragmentation dans la mesure où les vitesses d'accès séquentiel sont généralement plus rapides que les accès aléatoires, même si les disques SSD ne sont pas confrontés aux mêmes limitations qu'un dispositif mécanique (même dans ce cas, le manque de fragmentation ne garantit pas l'accès séquentiel dû au nivellement par l'usure, etc.). Cependant, dans pratiquement tous les scénarios d'utilisation générale, il ne s'agit pas d'un problème. Les différences de performances dues à la fragmentation sur les disques SSD sont généralement négligeables pour des tâches telles que le chargement d'applications, le démarrage de l'ordinateur, etc..

(C) En supposant qu'un système de fichiers sain ne fragmente pas les fichiers à dessein.

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