¿ Qué es la Defragmentación ?

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La defragmentación es un concepto informático ligado a la forma en que los ordenadores guardan los datos en los discos duros.

Para entender el sentido de la defragmentación, primero explicare de la forma más sencilla que pueda en qué consiste la fragmentación:

Creo que la forma más facil de entender un concepto informático de cierta dificultad es con símiles, por lo que empezaremos imaginándonos el disco duro del ordenador como una caja grande  pero que tiene compartimentos más pequeños.

Ahora vienen los archivos, los archivos será lo que guardamos en el disco duro del ordenador, pero cada archivo ocupa varios compartimentos dependiendo el tamaño del archivo.

Y el otro factor que interviene es lo que en informática se denomina Sistema de Archivos (FAT32, NTFS, EXT3, etc), que viene a ser la forma en la que guardamos los archivos en el disco duro, la forma de guardar los archivos es importante porque realemnte es la que influye en la Fragmentación del disco duro.

En la siguiente imagen se puede ver un dibujo representativo del disco duro y de algunos archivos:

Representación de un disco duro y varios archivos.

Representación de un disco duro y varios archivos.

Ahora es cuando viene la tarea dificil, tenemos varios archivos y un disco duro dónde guardarlos, la pregunta es: ¿Cómo? Pues aunque la respuesta pueda parecer fácil, no lo es, al menos si quermos evitar la fragmentación en la medida de lo posible.

Forma sencilla de guardar los archivos.

Forma sencilla de guardar los archivos.

En la imagen superior podemos ver una forma simple de ordenar los archivos, no hay problemas porque tenemos pocos archivos y porque no los modificamos, de forma que en un disco duro, si hay pocos archivos y no se modifican no hay fragmentación.

Ahora vamos a sumoner que modificamos la película y le añadimos subtítulos, con lo que la película ocuparía una celda más, y para guardar estas modificaciones en el disco necesitaremos realizar dos operaciones:

1.- Mover la foto entera una celda hacia la derecha.

2.- Guardar las modificaciones de la película en el hueco.

Dfragmentación 3

Si hubieramos guardado la foto de forma que no hubiera estado pegada a la película, a la hora de añadir el subtítulo sólo hubieramos realizado una operación, con lo que habríamos tardado mucho menos. Si extrapolamos esta situación a un elevado número de modificaciones que se hacen en los archivos durante el uso del ordenador, obtendríamos que el ordenador va lento, en cambio con un sistema de archivos más previsible, que deja espacios para que los archivos se modifiquen, iría más rápido.

El siguente método de almacenar archivos es mejor cuando los archivos guardados van a sufrir muchas modificaciones, y conseguirán que nuestro ordenador vaya más rapido, por contra, como se puede observar, genera un desperdicio de espacio en memoria bestial, ya que si suponemos que cada fila de cuadritos es de 1GB cada una, y el ejemplo fuera un pendrive de 4GB, ya estaría lleno.

Este sistema de archivos funciona muy rápido pero desperdicia espacio en el disco.

Este sistema de archivos funciona muy rápido pero desperdicia espacio en el disco.

A nadie le gustaría comprarse un pendrive de 4GB(por motivos de nomenclatura el tamaño siempre es menos 3,7GB aprox.) y que para colmo el sistema de archivos le diga que guardando 1GB de información ya se le ha llenado. Por este motivo este sistema de archivos no es factible, aunque el ejemplo nos ha servido para darnos cuenta que necesitamos un compromiso entre la velocidad de trabajo (modificaciones en archivos) y el aprovechamiento del espacio en el disco.

Una forma de llevar a cabo ese compromiso es por técnicas de predicción de las modificaciones en el archivo. Por ejemplo, si tenemos una fotografía que ocupa 3MB lo más normal es que las mofificaciones no hagan que la imagen modificada ocupe el doble. En este caso, podriamos dejar 3MB de espacio libre para las modificaciones, y continuar llenando el disco. Otro ejemplo, para una peli de 700MB dejamos 70MB para mofificaciones pues las modificaciones no llegarán a los 700MB, en cambio para un documento de texto que pesa 5kB deberíamos dejar al menos 1MB pues las modificaciones de este tipo de archivos suelen superar muchas veces al tamaño del archivo original.

Otra forma de ordenar, aprovechamos el espacio mejor, pues nos caben el doble de archivos a la vez que funciona rápido para modificaciones que no sean exageradas.

Otra forma de ordenar, aprovechamos el espacio mejor, pues nos caben el doble de archivos a la vez que funciona rápido para modificaciones que no sean exageradas.

El sistema de archivos anterior, aunque parezca eficiente también desaprovecha un espacio tremendo. Por un lado asigna el doble de espacio o más a los archivos de texto de forma que en vez de ocupar 2 casillas, ahora tiene reservadas 4 aunque no las ocupe. Por otra parte si modificamos el archivo de texto añadiendo información hasta que ocupe 3 casillas, ¿no deberíamos reservar por lo menos otras 2 casillas vacias para futuras modificaciones?

Si decidimos dejar esas casillas, deberemos desplazar todos los archivos una casilla más, lo cual es muy lento y hace necesesarias demasiadas lecturas y escrituras en disco.

Si por el contrario decidimos no dejar esas casillas libres, tendremos que guardar las modificaciones “extra” en otro espacio del disco y almacenar ese “fragmento del archivo” indicando que es la continuación del archivo original. (Hemos llegado a la fragmentación).

Situación del disco antes de modificar la foto.

Situación del disco antes de modificar la foto.

En la imagen anterior queremos modificar la imagen marcada con unos, pero el tamaño final de la imagen ya modificada será el doble, ocupando 6 casillas, de forma que sólo tendremos 2 opciones:

Una forma de actuar al modificar una archivo más de lo previsto.

Una forma de actuar al modificar una archivo más de lo previsto.

  • 1ª opción: Mantener la estructura del sistema de archivos anterior, hacemos las modificaciones y volvemos a reservar a cada archivo sus casillas para futuras modificaciones. Como podemos apreciar en la imagen superior, esto crea ciertos problemas, por un lado el elevado número de escrituras que se hacen sobre las dos ultimas lineas, ya que tenemos que mover toos los archivos que haya detrás de la foto, por otro lado el tamaño realmente libre que nos queda (casilla verde) se ve disminuido fuertemente, pues las casillas blancas están reservadas para cada archivo.
Otra forma de resolver el problema. Ventajas de la fragmentación.

Otra forma de resolver el problema. Ventajas de la fragmentación.

  • 2ª opción: Mantenemos los espacios reservados para modificaciones de cada archivo pero si alguna modificación es más grande de lo prevista y rebasa su espacio reservado, todo lo que no cabe en dicho espacio, se graba en otra zona del disco como fragmento.  Esto tiene grandes ventajas por un lado solo se escriben los datos que queremos (las modificaciones) y por otro lado nos queda más espacio libre (3 casillas verde). Con estas dos ventajas, ahorro de espacio y mayor velocidad, entendemos porqué se usa la fragmentación.

La pregunta que viene ahora es, ¿Cual es la desventaja?

La desventaja de la fragmentación es que con el uso prolongado cada vez son más los archivos que sufren fragmentación y leer un archivo se convierte en buscar donde están cada uno de los fragmentos por separado llegando a producirse un verdadero caos, porque llega un punto que no hay espacio reservado para las modificaciones menores (las previsibles, 4 casillas para películas, etc.) de forma que todas las modificaciones también se fragmentan.

Este caos de fragmentos se traduce en lentitud del ordenador, y por supuesto en menos eficiencia del espacio así como un mayor desgaste del disco duro.

Para corregir este desastre está la defragmentación, ésta consiste en analizar cada archivo e ir ordenandolos poco a poco, con su espacio reservado para modificaciones de forma que el sistema de archivos esté “limpio” y ordenado, este proceso es algo pesado para el disco duro, ya que requiere analizar y mover casi todos los datos, por lo que es algo que no se debería de hacer a diario, ya que durante la defragmentación, el ordenador dispone de menos memoria, y tanto el análisis como la recolocación hace que todo vaya más lento. Mi recomendación es que en sistemas de archivos que usen fragmentación y no defragmenten automáticamente, se debería defragmentar manualmente de una a cuatro veces al año, dependiendo del uso que se le dé al ordenador.

En las siguientes 3 imágenes se ven una serie de representación del disco más grandes dónde vemos el disco cuando lo tenemos nuevo, con pocos archivos y ordenados, luego cómo de va fragmentando y finalmente como queda tras una defragmentación.

Archivoz bien ordenados antes de que se produzca ningún tipo de fragmentación.

Archivoz bien ordenados antes de que se produzca ningún tipo de fragmentación.

Archivos con algo de fragmentacion, se perciba muy bien en la última fila.

Archivos con algo de fragmentacion, se perciba muy bien en la última fila.

Resultado de aplicar una defragmentación, el sistema vuelve a estar limpio, para permitir pequeñas modificaciones sin los problemas graves de la fragmentación.

Resultado de aplicar una defragmentación, el sistema vuelve a estar limpio, para permitir pequeñas modificaciones sin los problemas graves de la fragmentación.

Y esto es todo, cualquier corrección, sugerencia duda o crítica será bien recibida.

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