簡介

操作系統能夠維持最佳可靠性和最佳性能非常重要，Windows 2000 操作系統通過稱為“磁盤碎片整理程序”的內置系統工具來實現這一點。磁盤碎片整理程序通過 Microsoft Corporation 和 Executive Software International 之間的相互協作開發而成。繼續看下去可了解有關磁盤碎片和碎片整理，及磁盤碎片整理程序如何支持維護磁盤效率方面的更多信息。

碎片類型

碎片是由于創建和刪除文件及文件夾、安裝新軟件、從 Internet 下載文件所致。計算機不必在硬盤的一個空間中保存整個文件和文件夾，它們保存在首先可用的空間中。在大部分硬盤空間使用后，多數后續的文件和文件夾將在整個卷中保存為幾段。（在此論述中，術語磁盤和卷經常互換使用。） 當刪除文件或文件夾后，隨后空出的空間被新儲存的文件隨機填充。這就是碎片產生的過程。卷的碎片越多，計算機文件的輸入和輸出性能就會越低。磁盤碎片主要有兩種類型： 文件碎片和可用空間碎片。

文件碎片

文件的所有部分儲存在磁盤的一個位置中稱為“連續”。如果一個文件不是連續的，則被分散到磁盤各處形成多塊碎片。所有 Windows NT 和 Windows 2000 文件類型（文件分配表 （FAT） 和 NTFS 文件系統 （NTFS））都容易產生碎片。

產生文件碎片后，由于磁頭在讀取分散的文件部分時需要花費更多的時間在磁盤不同點來回移 動，從而降低了磁盤的性能。這是系統性能逐漸降低的主要原因—也是讀取和重新開機時間延長的特定原因。

可用空間碎片

一個局部充滿的磁盤包含有未使用的空間，即我們所說的可用空間。理想情況下，此空間應為硬盤上的一些連續可用部分。我們有可用空間是件好事，但是若被分割成碎片就不怎么樣了。可用空間碎片指文件空間被分為多段，而沒有連接在一起。對此碎片類型，由于磁頭要在硬盤上不同的點進行移 動來查找可用空間，然后寫入文件，從而降低了硬盤性能。產生碎片的可用空間在文件大于要寫入的硬盤空間時，還會增加文件破碎（形成文件碎片）的可能性。

分析碎片整理

碎片整理是將非連續文件重新寫到硬盤連續扇區的過程，其結果可以增加數據存取和檢索的速度。由于 FAT 和 NTFS 磁盤可能隨著時間的流逝而退化并產生更多的碎片，因此進行碎片整理來優化系統性能非常重要。

碎片分析研究

系統是如何形成碎片的？ 1999 年 6 月，加利福尼亞 Irvine 的 American Business Research Corporation 對碎片進行了分析，發現在 100 個未使用碎片整理程序的企業辦公室中，有 50% 的被調查者，其服務器文件具有 2，000 到 10，000 塊碎片—另有 33% 的被調查者，其文件被分割成 10，333 到 95，000 塊。各種情況的結果相似： 服務器和工作站的性能明顯降低。

好管家

即便是新的計算機系統也會發生因加載操作系統而形成文件和可用空間碎片的情況。可以通過在新機器上加載操作系統，然后運行磁盤碎片整理程序的分析功能來對此進行測試（如下所述）。

對于個人用戶，應在加載操作系統之后即運行磁盤碎片整理程序，然后定期進行人工檢查。根據正在進行的工作類型，確定碎片整理的時間—切記計算機的一般及日常使用會產生碎片。應考慮在壓縮及解壓文件和安裝操作系統及應用程序之后進行碎片整理。通常，對中度和繁重的使用情況，可每星期進行一次碎片整理，斷斷續續的使用可減少整理頻率。

在確定是否要進行磁盤碎片整理之前，可用磁盤碎片整理程序對磁盤進行分析。磁盤分析之后，會顯示一對話框提示您卷中碎片文件和文件夾的比例并建議您采取一系列行動。定期分析卷并在“磁盤碎片整理程序”建議進行碎片整理時實施操作。

對于所有基于 Windows 2000 的服務器和工作站應定期進行磁盤分析和碎片整理，以確保磁盤以最佳狀態運行。

安全的碎片整理

在 Windows NT 的開發階段，開發了碎片整理應用程序編程接口 （API），并將其內置到 Windows NT 中，以確保在操作系統運行的同時，可以安全移 動文件（不會發生丟失數據、系統崩潰或遭到破壞的情況）。在 Windows 2000 中，Microsoft 進一步完善、測試和認證了這些碎片整理 API，確保使用 Windows 2000 創建的文件可以毫無風險地進行碎片整理。

磁盤碎片整理的執行過程

為確保防止數據丟失、系統崩潰和文件破壞，Windows 2000 磁盤碎片整理程序可以和文件系統及 API 一起使用。

磁盤碎片整理程序可以通過以下操作優化磁盤并保持磁盤的高效運行：

1、查找整個磁盤中每個文件的碎片。

2、將其連續復制到一個新位置。

3、確保該副本是原件的精確復制。

4、更新主文件表 （MFT），以便設置新文件的位置。

5、取消分配原位置并將其重新劃分為可用空間。

謹記事項

是文件系統而不是磁盤碎片整理程序負責所有的數據移 動。

API 不支持 MFT、頁面文件、FAT 目錄，或獨占使用打開文件（如 Windows 注冊表）的碎片整理。

NTFS 目錄可在 Windows 2000 中進行碎片整理。

磁盤碎片整理過程的要素

要維持磁盤的高效運行，需了解和控制以下幾個關鍵部分： 主文件表、頁面文件、休眠文件和目錄。

主文件表

NTFS 中包含一個稱為主文件表 （MFT） 的文件。MFT 是一個映射磁盤中儲存的所有對象的索引文件。在 MFT 中，NTFS 磁盤上的每個文件（包括 MFT 自身）至少有一映射項。MFT 中的各項包含如下數據： 大小、時間及時間戳、安全屬性和數據位置。

一但 MFT 產生碎片，磁盤碎片整理程序無法對其進行碎片整理。但是，由于可以持續使用 MFT 來存取磁盤上所有的其它文件，因此它也會逐漸形成碎片，從而導致磁盤存取時間加長，降低磁盤性能。NTFS 通過保留 1/8 的磁盤空間留作 MFT 專用而將此影響降至最低。磁盤的此區域（稱為 MFT 區域）盡可能在 MFT 增加時保持其連續性。

頁面文件

頁面文件是 Windows 2000 用來從或向隨機存取存儲器 （RAM） 交換數據的磁盤空間。當存儲器所需空間超出物理 RAM 總數時，虛擬內存管理器將 RAM 中儲存的最早的數據轉移到頁面文件。這樣使 RAM 可以用于優先級更高的使用中。如果頁面文件形成碎片，可能會由于磁盤輸入和輸出次數增加而嚴重影響磁盤性能。

當 Windows 2000 啟動后，磁盤空間被分配給 MFT 和頁面文件，供其專用。了解啟用安全碎片整理的 API 不支持這些文件的移 動非常重要，此時這些文件無法安全移 動。因此，建議 MFT 和頁面文件要在沒有運行 Windows 2000 時進行碎片整理。但是，由于此方法超出了日常碎片整理的范圍，標準的解決方案是在啟動期間，使用第三方企業級碎片整理程序來整理 MFT 和頁面文件的碎片。

休眠文件

休眠文件是計算機關閉時內存數據儲存的磁盤空間。由于休眠文件的位置是在啟動過程的最初階段確定的，故不可以移 動。但是，它可以在啟動時使用第三方企業級碎片整理程序進行碎片整理。

目錄

目錄也可能形成碎片，從而增加存取文件所需的時間。NTFS 上的 Windows 2000 目錄可以在操作系統運行期間進行碎片整理。但是，FAT 目錄只能在啟動時進行碎片整理。

Windows 2000 磁盤碎片整理程序

磁盤碎片整理是一個壓縮的手動系統工具，它支持 FAT 16、FAT 32 和 NTFS（支持壓縮和加密文件）。其中包括一個分析程序，用來說明磁盤碎片的程度。“分析顯示”說明碎片整理之前的磁盤狀況，而“碎片整理顯示”表明磁盤整理后的情況。對于個人用戶，“磁盤碎片整理程序”完全可以滿足維護高水平磁盤性能作業的需要。

使用“磁盤碎片整理程序”

“磁盤碎片整理程序”簡單易用的界面提供了兩個磁盤管理選項： 分析和碎片整理。

圖1 分析和碎片整理選項

分析和碎片整理

“分析”是一個診斷工具，用來檢查所選磁盤的狀況，并顯示是否需要進行磁盤碎片整理。下例中在使用了“分析”工具后，顯示不必對卷 （C：） 進行碎片整理。如果需要對磁盤進行碎片整理，消息框就會顯示相應信息，僅需按 'Defragment' 按鈕，碎片整理過程就會自動開始。

圖2 “分析”消息框

無論是對卷進行分析還是碎片整理，“磁盤碎片整理程序”每次僅能在一個卷上運行，每個卷都要通過單擊進行手動選擇。選擇好卷和要執行的操作后，該界面顯示一說明磁盤當前碎片狀態的圖形。

運行“磁盤碎片整理程序”

以下步驟詳細說明了使用“磁盤碎片整理程序”的過程：

1、單擊“開始”，指向“附件”，“系統工具”并單擊“磁盤碎片整理程序”。

2、選擇要檢查碎片的卷。

3、單擊“分析”并等待消息框顯示是否需要進行碎片整理。

4、如果需要進行碎片整理，單擊“碎片整理”。

注意 盡管在“磁盤碎片整理程序”對卷進行碎片整理時，可以執行其它任務，但不建議您這樣做。這是因為碎片整理過程有可能降低整個系統的響應時間。建議您在計算機完成當天的使用后，運行“磁盤碎片整理程序”。

5、當碎片整理過程完成后，選擇下一個要進行碎片整理的卷（如果有其它卷的話），直至所有卷碎片整理及合并完畢。

了解顏色代碼顯示圖

“磁盤碎片整理”使用顏色代碼系統來顯示卷中不同文件類型和可用空間的組織情況。碎片文件編為紅色，連續文件為藍色，系統文件（包括 MFT 和頁面文件）為綠色，可用空間為白色。顯示圖上每個顏色塊的大小代表每個文件元素在卷中占有空間的多少及其相對位置。

圖3 顏色代碼顯示圖

了解顏色代碼圖所代表的磁盤的“大概”狀況非常重要。實際上，每個象素行（72 個象素＝ 1英吋）通常代表數千個簇，其中有一些可能混合包含有碎片文件、連續文件、可用空間和系統文件。考慮到這一點，算法根據組成磁盤扇區（由各個象素行表示）的主要特定文件元素確定要顯示為什么顏色。另外，由于為近似表示，“磁盤碎片整理程序”顯示出略有偏差的磁盤狀況。

例如，如果所顯示的象素行代表 1000 個簇，其中的 51% 為連續，49% 為可用空間，則“磁盤碎片整理程序”將此段顯示為表示連續的藍色。結果隱藏了可用空間，并使顯示圖上的可用空間總數似乎遠小于 Windows 資源管理器所報告的實際數量。但是，磁盤碎片整理成功后，顏色顯示將表示出更為準確的磁盤狀況，所代表的可用空間數也更為準確。

碎片整理需要磁盤上有足夠的空間

如果要進行碎片整理的磁盤中碎片已經非常嚴重，則該磁盤上可能沒有足夠的空間來運行碎片整理過程。這是因為在原有簇標記為可用之前，要在碎片整理后的新位置對碎片整理過的文件進行完整備份。

磁盤碎片整理之后，“磁盤碎片整理程序”可能仍會報告： 'It is recommended that you defragment this disk.'（建議您對該磁盤進行碎片整理。） 這表示磁盤上的可用空間太少，無法有效執行碎片整理程序。此時，應進行如下操作：

。從磁盤中臨時刪除一些大型文件。。刪除不再需要的文件。

計算所需的可用空間

如上所述，在描述主文件表的扇區中，磁盤的 1/8 分配給 MFT 區域。雖然該區域被標為可用空間，但僅被 Windows 2000 保留為 MFT 專用。當進行碎片整理時，“磁盤碎片整理程序”無法將文件移至 MFT 區域以利用該空間。因此當計算碎片整理的可用空間總數時，必須從 Windows 資源管理器所報告的可用空間中減去 12%.建議使 NTFS 格式磁盤保留有 30% 的可用空間，以確保有足夠空間用于有效的碎片整理。

總結

文件碎片可能對操作系統的速度和性能造成負面影響。為了保持使用 Windows 2000 時的最佳性能，應定期對磁盤狀況進行分析（對于中度和繁重使用的情況最好每周一次，斷續使用情況可以減少頻率）并按需要進行碎片整理。

“磁盤碎片整理程序”主要用于單機和具有管理員權限的用戶， 而不用于網絡碎片整理。需要網絡控制、自動計劃、和對多個分區以及 MFT 和分頁文件同時進行碎片整理功能的管理員，應考慮升級為可在網絡執行的第三方碎片整理程序。