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Daten auf der Festplatte optimal ordnen

Eingepasst

Mit Defragfs optimieren Sie die Dateien im System. So laden Videos schneller, und große Archive öffnen sich im Handumdrehen.

Im Zeitalter der digitalen Inhalte wachsen auch in Haushalten die Datenbestände rasant Waren vor wenigen Jahren Festplatten mit einigen hundert GByte Größe vollkommen ausreichend, kommen mittlerweile immer häufiger Datenträger mit mehreren TByte Speicherkapazität zum Einsatz.

Obwohl herkömmliche Festplatten wartungsfrei arbeiten, fragmentieren die Daten bei zunehmender Laufzeit und zahlreichen Schreib- und Löschvorgängen. Das bremst nicht nur die Festplatte selbst, sondern das komplette System aus --manchmal merklich. Daher empfiehlt es sich insbesondere für Power-User auch unter Linux, gelegentlich die Datenbestände zu reorganisieren.

Zersplittert

Das Fragmentieren geschieht primär bei größeren Dateien, die mangels ausreichend großem, zusammenhängendem Speicherplatz nicht komplett in freie Bereiche einer Festplatte passen, sondern in unterschiedlichen Segmenten liegen (siehe Kasten "Theorie"). Beim Lesen einer solchen Datei fahren die Leseköpfe mehrfach an eine neue Position, um die einzelnen Teile zu sammeln. Dieses ständige Bewegen nimmt Zeit in Anspruch. Bei stark fragmentierten Datenträgern wächst der Zeitbedarf zunehmend.

Theorie

Eine Computerfestplatte braucht mindestens eine Partition, die wiederum ein Dateisystem enthält. Üblicherweise befinden sich auf Speicherboliden mit einigen hundert GByte Kapazität mehrere Partitionen – etwa, um Betriebssystem und Daten sauber zu trennen.

In jeder Partition ist dabei das Dateisystem für die Struktur der Daten zuständig, wobei es diese in Blöcken auf der Festplatte ablegt. Ein Block hat bei kleineren Festplatten einen Umfang von 512 Byte.

Seit relativ kurzer Zeit bieten Hersteller Advanced Format Drives (AFD) an, deren Blockgröße bei 4 KByte liegt. Diese Festplatten weisen sehr hohe Speicherkapazitäten von mehreren hundert GByte bis hin zu einigen TByte auf und verfügen über eine Elektronik, die für ältere Betriebssysteme eine Blockgröße von 512 Byte emuliert.

Doch nicht nur die Daten der Anwender tragen zur Fragmentierung bei, auch das Betriebssystem selbst leistet dem Zersplittern Vorschub: Experimentierfreudige Power-User, die gern und häufig Software ausprobieren, tragen mit der Installation neuer Programme und deren anschließendem Löschen ebenfalls ihren Teil bei.

Partitionen, deren Kapazität zu deutlich mehr als der Hälfte belegt ist, fragmentieren Daten ebenfalls stärker, da das System hier aufgrund des verminderten freien Speicherplatzes größere Dateien auf immer mehr unterschiedliche Bereiche aufteilt.

Letztendlich verschlechtern unter Umständen eigentlich nützliche Tools wie Bleachbit [1] oder Rpmorphan [2] durch das Entfernen nicht mehr benötigter Dateien die Situation, da das Löschen zwischen belegten Segmenten wiederum versprengte freie Blöcke erzeugt.

Prophylaxe

Um das Fragmentieren von Dateien möglichst gering zu halten, bringen die gängigen Dateisysteme Ext2 sowie dessen Nachfolger Ext3 und Ext4 einige Mechanismen mit, die dem Zersplittern entgegenwirken: So behalten die Dateisysteme die zu schreibenden Daten über einen längeren Zeitraum im RAM, um sie komplett in einen einzigen freien Bereich auf der Festplatte zu kopieren, sobald die endgültige Größe feststeht. Zusätzlich reservieren die Dateisysteme freie Blockgruppen auf der Festplatte, um wachsende Dateien darin komplett abzulegen.

Doch selbst solche vorausschauenden Mechanismen kommen dem Problem nicht komplett bei. Linux bringt jedoch für viele Problemstellungen, bei denen andere Betriebssysteme zusätzliche und meist teuer zu erwerbende Software benötigen, entsprechende Lösungen bereits von Haus aus mit – so auch in diesem Falle. Dabei gibt es unterschiedliche Wege, um das Problem zu beheben.

Bevor Sie jedoch einen – je nach Größe der Partition unter Umständen recht lange dauernden – Defragmentierungslauf starten, sollten Sie zunächst prüfen, ob die fragliche Festplatte überhaupt von dem Problem betroffen ist. Ein geringer Datendurchsatz im System deutet nicht zwangsläufig auf einen fragmentierten Datenträger hin. Insbesondere bei den neuen AFD-Festplatten führt eine falsch eingestellte Partition zu erheblichen Einbußen bei der Geschwindigkeit, auch ganz ohne fragmentierte Daten.

Um den Grad der Zersplitterung zu ermitteln, installieren Sie zunächst – sofern nicht bereits bei der ersten Konfiguration geschehen – das Paket e2fsprogs. Die Tools aus diesem Paket liefern wichtige Daten zu den Dateisystemen Ext2/3/4.

Achten Sie darauf, dass Sie die entsprechende Partition zuvor ausgehängt haben. Das erledigen Sie bei Bedarf mithilfe des folgenden Befehls:

$ umount Gerätedatei

Anschließend rufen Sie mit administrativen Rechten im Terminal den folgenden Befehl auf:

# e2fsck -fn Gerätedatei

Sie erhalten nach dem Prüfen der Partition eine Ausgabe, die in der letzten Zeile in einer Prozentangabe den Wert der nicht zusammenhängenden Blöcke ausweist (non-contiguous). Lassen Sie sich dabei von vermeintlich hohen Werten nicht erschrecken: Unter Linux lohnt sich das Defragmentieren erst, wenn das Tool Werte von mehr als 20 Prozent bei den nicht zusammenhängenden Blöcken anzeigt (Abbildung 1).

Abbildung 1: Aussagekräftige Angaben zum Dateisystem liefert Linux mit Bordmitteln.

Möchten Sie den Grad der Fragmentierung der betreffenden Partition noch genauer ermitteln, so nutzen Sie alternativ den folgenden Befehl:

# dumpe2fs Gerätedatei

Damit verschaffen Sie sich einen detaillierten Überblick. Das Tool listet zunächst Angaben zur Beschaffenheit des Dateisystems auf und anschließend die einzelnen Blockgruppen sowie deren Daten.

In der Liste der Gruppen sollten Sie vor allem die Zeile Freie Blöcke: näher in Augenschein nehmen. Steht hier nur ein Bereich, ist alles OK. Finden Sie mehrere freie Blöcke, so sind die in dieser Gruppe befindlichen Daten teilweise fragmentiert. Je mehr Blöcke das Tool ausgibt und je mehr Blockgruppen dies betrifft, umso stärker sind die Daten auf der Partition verstreut (Abbildung 2).

Abbildung 2: Hier hat das Dateisystem nur wenige Dateien aufgespalten.

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