La fragmentation des disques est un effet secondaire de la manière dont les données sont écrites dans la mémoire système des disques durs (HDD) et de certains autres types de stockage. Elle se produit lorsqu’un ordinateur écrit les données dans le premier bloc disponible du disque, séparant ainsi les fichiers contigus. Au fil du temps, la fragmentation réduit les vitesses de lecture de l’ordinateur, car il faut davantage de temps pour localiser les fichiers. Pour optimiser les disques durs de votre entreprise et maintenir des vitesses élevées, votre équipe chargée du stockage doit prévoir de gérer la fragmentation de manière constante. Ce guide porte sur les effets de la fragmentation sur les disques durs, ses avantages et ses inconvénients, ainsi que sur sa gestion au fil du temps.
Qu’est-ce que la fragmentation des disques ?
La fragmentation des disques se produit au fil du temps, lorsqu’une machine écrit les données dans le premier bloc disponible d’un disque. Lorsqu’un ordinateur écrit un fichier sur son disque dur, le moyen le plus rapide consiste à choisir le premier bloc de stockage disponible. Cependant, cela divise les fichiers contigus présents sur le disque.
En bref, la proximité est importante. Un système d’exploitation stocke généralement les blocs de stockage des applications et des fichiers à l’emplacement disponible suivant sur un périphérique de stockage. Il ne s’agit pas nécessairement du bloc de stockage directement adjacent au bloc précédent d’une application.
La fragmentation se produit sur les disques durs, mais pas sur les disques SSD. Les SSD ne fragmentent pas les fichiers de la même manière que les disques durs. La fragmentation peut également se produire dans la mémoire système principale (RAM), lorsque les applications et les processus système allouent et utilisent la mémoire dans des blocs non contigus, au fur et à mesure que les registres mémoire existants sont utilisés et réutilisés. Toutefois, cet article se concentre sur la fragmentation des HDD.
La fragmentation des disques augmente généralement au fil du temps, à mesure que les opérations de lecture et d’écriture ont lieu au sein d’un système d’exploitation. Des applications et des fichiers sont ajoutés et supprimés, ce qui laisse différents blocs disponibles de manière non contiguë. Au fil du temps, les fichiers deviennent tellement fragmentés que la lecture des données sur le disque dur est lente. Cela est parfois considéré comme une utilisation inefficace des ressources de stockage de fichiers. En revanche, la capacité d’un système d’exploitation à écrire rapidement des fichiers dans n’importe quel bloc de stockage disponible, sans réallouer au préalable les blocs pour obtenir une lecture séquentielle, accélère les opérations d’écriture des fichiers.
Un certain degré de fragmentation des disques est généralement considéré comme acceptable en contrepartie d’une amélioration des performances et de la simplicité. Cependant, au fil du temps, elle peut entraîner un ralentissement des disques et un gaspillage d’espace. Pour optimiser l’espace et la vitesse de stockage, les entreprises doivent comprendre le fonctionnement de la fragmentation des disques et savoir comment en limiter les effets.
Types de fragmentation
Les deux types de fragmentation les plus courants sont la fragmentation interne et la fragmentation externe.
- Fragmentation interne. En raison de la division de la mémoire en partitions fixes, un fichier peut parfois être mal adapté. Par exemple, si un processus particulier nécessite 4 Mo, mais que le système de stockage lui a alloué un espace de 6 Mo, les six mégaoctets sont utilisés, même si le processus n’en consomme que quatre. Lorsque la mémoire allouée dépasse les besoins d’une écriture, l’espace restant est gaspillé.
- Fragmentation externe. Lorsque les processus d’allocation de mémoire sont inefficaces, ils peuvent laisser sur le disque des fragments d’espace trop petits pour être utiles. Si un processus tente de s’exécuter en utilisant cet espace, il ne pourra pas aboutir, car l’espace libre n’est pas contigu : il est réparti entre des fragments inutilisables du disque.
Pour limiter la fragmentation interne, les administrateurs du stockage doivent utiliser un logiciel d’allocation dynamique, souvent déjà intégré au système d’exploitation, afin d’éviter d’allouer plus de mémoire que nécessaire à l’exécution d’un processus. Pour résoudre les problèmes de fragmentation externe, utilisez des outils de défragmentation qui repositionnent les fragments sur les disques durs afin de libérer davantage d’espace contigu.
Les professionnels du stockage recommandent de défragmenter un disque lorsqu’il est fragmenté à 10 % ou une fois par mois. Les deux options conviennent, mais si un disque particulier écrit et lit constamment des données, veillez à le défragmenter régulièrement.
Fragmentation interne ou externe
Le tableau suivant présente les différences entre la fragmentation interne et la fragmentation externe, ainsi que les moyens d’en limiter les effets.
| Fragmentation interne | Fragmentation externe | |
|---|---|---|
| Pourquoi elle se produit | La fragmentation interne se produit parce que la mémoire et le stockage sont généralement partitionnés en unités de taille fixe. | La fragmentation externe résulte du partitionnement de la mémoire en blocs de taille variable, alloués dynamiquement par différents processus. |
| Résultat | Lorsqu’un espace alloué ne remplit pas complètement une unité de taille fixe, un fragment résiduel subsiste. | Lorsque des processus utilisent un espace sur un disque, puis le libèrent, un fragment peut subsister. |
| Comment résoudre le problème | Utilisez les outils d’allocation dynamique du système d’exploitation pour réduire l’espace gaspillé. | Utilisez un logiciel de défragmentation. |
Avantages de la fragmentation
Les avantages de la fragmentation des disques comprennent des temps d’écriture plus rapides, une réduction des échecs d’écriture et une optimisation de l’espace de stockage. La fragmentation des disques n’est pas toujours négative ; elle constitue plutôt un compromis pour les systèmes de stockage qui doivent améliorer leurs performances d’écriture.
Temps d’écriture plus rapides
Comme les données sont écrites dans le bloc immédiatement disponible sur le disque, l’ordinateur peut les écrire plus rapidement. Le système ne tente pas de réorganiser le stockage pour permettre des écritures de données contiguës, ce qui améliore la vitesse des processus d’écriture.
Moins d’échecs
Dans un système qui n’autorise pas la fragmentation, l’écriture échoue s’il n’y a pas suffisamment d’espace séquentiel. En revanche, dans un système fragmenté, le processus d’écriture n’échoue pas automatiquement simplement parce qu’il n’y a pas assez d’espace contigu. Les fichiers d’une même application peuvent être écrits à différents emplacements du disque.
Optimisation du stockage
En utilisant chaque bloc de stockage disponible, un système fragmenté peut potentiellement exploiter davantage un périphérique de stockage. L’optimisation de l’espace disque peut également permettre de réaliser des économies. Les disques durs de haute qualité peuvent être coûteux, et les entreprises doivent en acheter un grand nombre. La fragmentation aide les HDD à utiliser une plus grande partie de l’espace disponible sur le disque, même si cet avantage devient moins pertinent lorsqu’un disque est fortement fragmenté et que l’espace disponible dans les blocs est très limité pour l’exécution des processus.
Inconvénients de la fragmentation
Si la fragmentation est initialement bénéfique pour les performances des disques, elle ralentit considérablement les systèmes au fil du temps si elle n’est pas surveillée. Elle pose problème, car elle ralentit les temps de lecture des données et nécessite une maintenance régulière de la part des équipes chargées du stockage.
Vitesses de lecture réduites
La fragmentation peut ralentir les lectures, car les fichiers nécessaires à l’exécution d’une application ne se trouvent pas forcément tous au même endroit. L’ordinateur doit parcourir des emplacements non contigus pour trouver tous ces fichiers, ce qui peut prendre du temps. Même si cela n’est pas très visible sur un ordinateur portable grand public, le phénomène se manifeste rapidement sur les machines professionnelles, en particulier les ordinateurs puissants qui exécutent des applications critiques.
Nécessité d’une défragmentation régulière
La fragmentation nécessite une intervention pour être corrigée. Pour la fragmentation interne, les administrateurs doivent utiliser des outils d’allocation de mémoire afin d’éviter de gaspiller de l’espace sur les périphériques de stockage ou dans la RAM. Pour la fragmentation externe, ils doivent utiliser des outils de défragmentation pour réorganiser la mémoire restante afin que les nouveaux processus disposent de suffisamment d’espace pour s’exécuter.
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En résumé : la fragmentation des disques
Bien que la fragmentation soit une composante inévitable des disques durs, il est possible de la gérer. Votre équipe informatique ou chargée du stockage doit surveiller régulièrement les périphériques de stockage fréquemment utilisés afin de détecter les problèmes de fragmentation. Les faibles vitesses de lecture peuvent notamment constituer un indicateur.
Pour gérer la fragmentation interne, utilisez des outils d’allocation dynamique de la mémoire, qu’ils soient déjà intégrés à votre système d’exploitation ou que vous en ajoutiez un tiers. Pour gérer la fragmentation externe, utilisez une solution de défragmentation professionnelle très bien évaluée. La fragmentation des disques est nécessaire pour accélérer les écritures de données, mais elle exige une maintenance régulière pour que les disques restent utilisables à long terme.
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Sean Michael Kerner a contribué à ce rapport.