磁盘碎片

文件碎片及碎片重组演示

在计算领域，文件系统碎片（英语：File system fragmentation，或称磁盘碎片、文件系统老化）是文件系统将文件内容非连续排列以方便就地修改其内容的结果，亦是碎片化的特例。磁盘碎片会增加磁盘磁头移动频率，即增加了寻道时间，会降低磁盘读写性能，进而影响操作系统及软件性能。另外，文件系统不能承受无限制的碎片。对现有碎片的更正称为碎片重组，是将文件和可用空间重新组织为连续区域的过程。

固态磁盘（SSD）不是真正的磁盘，也不是“旋转的”，所以没有文件碎片问题。

原因

在分区上首次初始化文件系统时，它只包含一些小的内部结构，其他区域则是一块连续的可用空间，意味着文件系统能将新文件放在分区任何位置。在文件系统建立后的一段时间内，其文件布局近乎最佳，当安装操作系统或软件或解包存档时，单独的文件按顺序生成，因此相关文件的位置接近。

删除或截断某文件可能会腾空区块；但加到文件的新内容可能会放在分开区块而非文件结束处，因为该处可能已分配给另一份文件，因此文件会有新片段。随着时间过去，相同因素使可用空间以及频繁附加的文件变碎。可用空间变短也意味文件系统不能再为新文件分配连续空间，而必须将它们拆碎。当存储空间变满且无大量连续的可用空间时尤其如此。

简单范例

对自由空间碎片和文件碎片发生过程的简单示例

磁盘中5份文件甲、乙、丙、丁、戊按顺序连续存储，每份文件占10区，（例子中每区大小不重要）剩余区域即是可用空间，因此可在文件戊之后新增文件。

类型

以下几个层次可能会出现文件系统碎片：

• 各个文件中的碎片
• 可用空间碎片
• 在独立但相关文件间之访问局部性减少

文件分散

参见：文件序列

文件分割，也称为相关文件碎片，或者应用程序级（文件）碎片，指缺乏引用的局部性（在存储介质中）在相关文件之间。

消极后果

对于消费级硬盘驱动器而言，磁盘碎片是个很严重的问题。因为增大差距在顺序访问速度和旋转延迟（以及较小程度上寻道时间）之间其上文件系统通常放置。因此，碎片是在文件系统的研究与设计的一个重要问题。碎片的遏制不仅很大程度上依赖于文件系统在磁盘上的格式，还取决于它的实现。相对于机械磁盘，文件系统碎片对固态硬盘造成的性能影响较小，因为不涉及机械寻道时间。但是，文件系统还需要存储另一个元数据对于相对应的文件，每条元数据本身需要占用空间，并且需要处理动力和处理器时间。如果达到碎片的最大极限，将会导致写入请求失败。

在简单的文件系统基准测试中，往往省略了碎片因素，因为模拟现实的老化和碎片化是困难的。

缓和

防止碎片

为了避免产生碎片，文件系统或操作系统会通过写入缓存区，将待写入的数据缓存在内存中，一段时间后才连续写入到磁盘中，避免直接写入大量小数据包的；又或者为一个文件对象分配一段连续的可用空间（如Extent技术）以方便连续写入。对于应用程序，如果在知道文件大小固定的情况下，也可以直接建立相应文件大小的空白文件作为预分配处理，虽然这不及由文件系统分配连续空闲空间直接和高效。

碎片重组

主条目：碎片重组

碎片重组是减少文件碎片的过程，将文件片段集合连接起来。部分碎片整理软件会将经常按顺序读取的小文件放在一个目录中。

固态磁盘采用快闪记忆技术，没有移动部件，运作方式与传统硬盘不同，无须以重组碎片改善读取速度，但故障前写入次数有限，所以重组其文件碎片弊多于利（除了缓解灾难性故障）。