Je­de Fest­plat­te ist ein in­di­vi­du­el­les Ver­schleiß­teil. Das wird sich wahr­schein­lich auch nie­mals än­dern. Schließ­lich funk­tio­nie­ren selbst hoch­mo­der­ne So­lid-Sta­te-Dri­ves nur we­ni­ge Jah­re, da die in­te­grier­ten Spei­cher­zel­len le­dig­lich ei­ne be­stimm­te An­zahl¹ von Schreib­vor­gän­gen ver­kraf­ten. Da­für sind die schnel­len Halb­lei­ter­lauf­wer­ke völ­lig war­tungs­frei. Ganz im Ge­gen­satz zu me­cha­ni­schen Plat­ten­spei­chern, bei de­nen vor al­lem die La­ger- und Le­se­kopf­stell­mo­to­ren dar­über be­stim­men, wie lan­ge die­se vo­lu­men­rei­chen Da­ten­trä­ger noch ver­lust­frei ar­bei­ten. Um die Le­bens­dau­er von ma­gne­ti­schen Spei­cher­me­di­en zu er­hö­hen, ist es al­so hin und wie­der emp­feh­lens­wert, die sen­si­ble Fein­me­cha­nik im Lauf­werk­ge­häu­se zu ent­las­ten. Da­für gibt es die De­frag­men­tie­rungs­funk­ti­on, die Ubun­tu be­reits von Haus aus mit­bringt.

Bei die­ser um­fang­rei­chen Da­ten­trä­gerwar­tung ord­net das Be­triebs­sys­tem die Da­tei­en auf ei­ner Fest­plat­te neu an. Ziel da­bei ist es, dass ver­wand­te In­for­ma­tio­nen nach der De­frag­men­tie­rung lü­cken­los ne­ben­ein­an­der­lie­gen. Das ver­rin­gert dann nicht nur die La­tenz­zeit, son­dern ver­län­gert zu­dem noch das Le­ben des stark be­an­spruch­ten Ak­tua­tor­arm­s². Schließ­lich muss die­ses hoch­fra­gi­le Bau­teil nach der Fest­plat­ten­be­rei­ni­gung nicht mehr so wei­te We­ge zu­rück­le­gen, um be­nö­tig­te Ele­men­te auf dem Spei­cher­me­di­um zu fin­den.

Doch war­um ist es nicht mög­lich, ei­ne Fest­plat­te dau­er­haft oh­ne ei­nen zer­stü­ckel­ten Spei­cher­raum zu be­trei­ben? Das liegt an der Art und Wei­se, wie Da­tei­sys­te­me ar­bei­ten. Denn al­lei­ne die­se ima­gi­nä­ren La­ger­meis­ter be­stim­men dar­über, wo und wie an­kom­men­de Da­tei­en auf ei­nem Mas­sen­spei­cher ab­ge­legt wer­den.

Die Vorteile des Extended File Systems

Ubun­tu ver­wen­det stan­dard­mä­ßig das so­ge­nann­te ext-Da­tei­sys­tem, wel­ches oh­ne­hin ver­sucht ei­ne star­ke Frag­men­tie­rung zu ver­mei­den.

Da­mit nur we­nig Lü­cken und Bruch­stü­cke auf ei­nem Da­ten­trä­ger ent­ste­hen, nutzt der fin­di­ge Ubun­tu-La­ger­meis­ter ein in­tel­li­gen­tes Puf­fer­sys­tem. Da­bei wer­den die ein­tref­fen­den Da­ten nicht so­fort auf die Fest­plat­te ge­schrie­ben, son­dern erst ein­mal im Ar­beits­spei­cher zwi­schen­ge­la­ger­t³.

• Gleich­zei­tig sucht das ext-Da­tei­sys­tem auf dem Ziel­spei­cher­me­di­um nach frei­en Da­ten­blö­cken, die phy­si­ka­lisch ne­ben­ein­an­der­lie­gen und die in der Sum­me so groß sind, dass sie das ge­park­te Da­tei­vo­lu­men auf­neh­men kön­nen.
• So­bald der künst­li­che La­ge­rist fün­dig ge­wor­den ist, re­ser­viert er die be­nö­tig­ten Sek­to­ren und lässt den ei­gent­li­chen Schreib­vor­gang be­gin­nen.

Im Ge­gen­satz da­zu schreibt das Win­dows-Da­tei­sys­tem NTFS zu spei­chern­de In­for­ma­tio­nen so­fort in den ers­ten frei­en Da­ten­block, den es fin­den kann.

On NTFS, da­ta is writ­ten to the first open blocks in the path of the head.

Ro­bitza, Wer­ner a.k.a slhck: Why is an Ext4 disk check so much fas­ter than NTFS? superuser.com (02/2018).

Und wenn ei­ne Da­tei zu groß für ei­ne freie Lü­cke ist, dann wird die­se ein­fach zer­teilt. Das führt wie­der­um da­zu, dass sich auf ei­nem Spei­cher­me­di­um mit NTFS-Da­tei­sys­tem un­zäh­li­ge ver­wand­te Bruch­stü­cke be­fin­den, die der Ak­tua­tor­arm je­des Mal neu zu­sam­men­su­chen muss, so­bald ein Do­ku­ment ge­öff­net oder ein Pro­gramm ge­star­tet wer­den soll.

Es kann da­bei pas­sie­ren, dass ei­ne Da­tei, in Dut­zen­de Stü­cke zer­teilt, kreuz und quer ver­streut auf der Fest­plat­te liegt.

Schieb, Jörg: PC kon­kret: Rech­ner be­schleu­ni­gen und auf­räu­men. So be­kom­men Sie Ih­ren PC flott. Ber­lin: Stif­tung Wa­ren­test 2006.

Was erzeugt Fragmente auf einer Festplatte?

Doch auch Ubun­tu kommt nicht oh­ne Bruch­stü­cke aus. Denn lei­der sor­gen vor al­lem tem­po­rä­re Da­tei­en⁴ wie E-Mails oder In­ter­net­coo­kies da­für, dass selbst auf ext-Da­ten­trä­gern zahl­rei­che klei­ne Lö­cher ent­ste­hen. Da­ne­ben rei­ßen vor al­lem Pro­grammd­e­instal­la­tio­nen gro­ße Lü­cken in die be­stehen­de Da­tei­struk­tur.

Die frei ge­wor­de­nen Spei­cher­räu­me müs­sen spä­tes­tens dann wie­der ge­füllt wer­den, so­bald es auf der Fest­plat­te eng wird. In ei­nem sol­chen Sze­na­rio fin­det der Ubun­tu-La­ger­meis­ter näm­lich nicht mehr aus­rei­chend zu­sam­men­hän­gen­den Platz für sei­ne zwi­schen­ge­park­ten Da­tei­en.

• Al­so muss auch das ext-Da­tei­sys­tem mit der Zer­tei­lung be­gin­nen, um die zu spei­chern­den In­for­ma­tio­nen in den ver­blei­ben­den Lü­cken auf dem Da­ten­trä­ger un­ter­zu­brin­gen.

Hin­weis: Wenn Sie Ih­re Fest­plat­ten re­gel­mä­ßig de­frag­men­tie­ren, dann brin­gen Sie Ih­ren La­ge­ris­ten al­ler­dings nie in ei­ne solch miss­li­che La­ge. Schließ­lich wer­den bei die­sem Rei­ni­gungs­vor­gang al­le vor­han­de­nen Da­ten zu­sam­men­ge­scho­ben, so­dass wie­der vie­le an­ein­an­der­lie­gen­de Da­ten­blö­cke frei wer­den.

Speichermedium unter Ubuntu defragmentieren

Sze­na­rio: Bei Li­nux-Dis­tri­bu­tio­nen fin­den auf der Home-Par­ti­ti­on die meis­ten Da­ten­be­we­gun­gen statt. Schließ­lich sind an die­sem Ort sämt­li­che An­wen­der­pro­gram­me und E-Mails ge­spei­chert. Dem­entspre­chend möch­te ich die­sen Teil mei­ner Fest­plat­te de­frag­men­tie­ren. Da­zu muss ich zu­nächst ein­mal ein neu­es Ter­mi­nal-Fens­ter öff­nen.

df -h

Gleich dar­auf las­se ich mir sämt­li­che Par­ti­tio­nen an­zei­gen, die auf mei­nem Sys­tem­lauf­werk vor­han­den sind.

In mei­nem Fall be­fin­det sich das Home-Ver­zeich­nis auf ei­ner Par­ti­ti­on, die von Ubun­tu den Na­men sda3 be­kom­men hat. Al­so baue ich mir zum Star­ten des Rei­ni­gungs­pro­zes­ses den fol­gen­den De­frag­men­tie­rungs­be­fehl zu­sam­men:

sudo e4defrag /dev/sda3

Hin­weis: Na­tür­lich müs­sen Sie das sda3 in die­sem Kom­man­do durch Ih­re in­di­vi­du­el­le Da­ten­trä­ger­be­zeich­nung er­set­zen.

Nach­dem mei­ne Li­nux-Dis­tri­bu­ti­on die Fest­plat­ten­war­tung er­folg­reich durch­ge­führt hat­te, wur­de mir in mei­nem Ter­mi­nal-Fens­ter ein kur­zer Ab­schluss­be­richt an­ge­zeigt. Dar­in teil­te mir mein Be­triebs­sys­tem mit, dass 875 Da­ten­sät­ze nicht ver­scho­ben wer­den konn­ten. Das ist je­doch völ­lig nor­mal. In der Re­gel han­delt es sich hier­bei um Da­tei­en, die wäh­rend der De­frag­men­tie­rung an­der­wei­tig in Ver­wen­dung wa­ren.

Wich­tig: Falls Sie Ih­ren Da­ten­trä­ger das ers­te Mal un­ter Ubun­tu de­frag­men­tiert ha­ben, dann könn­ten Sie sich im An­schluss dar­an fra­gen, war­um die­ser Vor­gang so schnell von­stat­ten­ging.

• Das liegt nicht nur dar­an, dass das ext-Da­tei­sys­tem ver­hält­nis­mä­ßig we­nig Bruch­stü­cke zu­lässt. Zu­dem mar­kiert⁵ das smar­te Fest­plat­ten­ord­nungs­sys­tem fort­wäh­rend un­be­nutz­te Da­ten­blö­cke.

Die­se wer­den wäh­rend des Auf­räu­mens nicht wei­ter be­ach­tet, so­dass sich der Ubun­tu-La­ger­meis­ter aus­schließ­lich auf die Frag­ment­be­sei­ti­gung kon­zen­trie­ren kann. Hin­ge­gen bei Mi­cro­soft-Be­triebs­sys­te­men fin­det die Spei­cher­raum­ana­ly­se im­mer erst vor der De­frag­men­tie­rung statt, wes­halb die Fest­plat­ten­war­tung un­ter Win­dows auch viel mehr Zeit in An­spruch nimmt.

Ist das Defragmentieren schädlich für Festplatten?

Um Bruch­stü­cke zu be­sei­ti­gen und Lü­cken zu schlie­ßen, muss ein Spei­cher­me­di­um kurz­zei­tig Höchst­leis­tun­gen voll­brin­gen. Aus die­sem Grund sind vie­le Com­pu­ter­nut­zer der Mei­nung, dass die De­frag­men­tie­rung schäd­lich für Fest­plat­ten sei.

Das Ge­gen­teil ist je­doch der Fall. Wie be­reits er­wähnt, ver­län­gert die De­frag­men­tie­rung lang­fris­tig das Le­ben von me­cha­ni­schen Ma­gnet­spei­chern, da die­se Maß­nah­me die Ab­nut­zung der in­ne­ren Bau­tei­le ver­rin­gert.

Das De­frag­men­tie­ren macht die Fest­plat­te so­mit nicht nur schnel­ler, son­dern er­höht auch die Le­bens­zeit durch ge­rin­ge­re Ab­nut­zung.

Ascher­mann, Tim: SSD de­frag­men­tie­ren: Ist das sinn­voll? chip.de (02/2018).

Hin­ge­gen wenn Sie aus­schließ­lich So­lid-Sta­te-Dri­ves be­trei­ben, dann müs­sen Sie sich um die­se in­ten­si­ve Fest­plat­ten­war­tung kei­ne Ge­dan­ken ma­chen. Die elek­tro­ni­schen Spei­cher­me­di­en ver­fü­gen näm­lich we­der über Le­se­köp­fe noch über ei­nen Ak­tua­tor­arm, wes­halb die De­frag­men­tie­rung bei die­sen schnel­len Halb­lei­ter­lauf­wer­ken kei­nen Nut­zen bringt.

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¹Schmidt, Chris­toph: Lan­ges Le­ben für HDD & SSD. In: CHIP Nr. 8 (2014). S. 92.
²brain­fa­qk: Wie funk­tio­niert ei­ne Fest­plat­te? youtube.com (02/2018).
³Di­ed­rich, Oli­ver: Das Li­nux-Da­tei­sys­tem Ext4. heise.de (02/2018).
⁴Mül­ler, Mir­ko: Fest­plat­te auf­räu­men. Baar: eload24 GmbH 2006.
⁵Brad­ley, To­ny: Ubun­tu Li­nux, Day 16: EXT4 vs. NTFS. pcworld.com (02/2018).