Что такое размер кластера при форматировании жесткого диска

Определение размера кластера при форматировании

В процессе форматирования винчестера, флэшки или SD-карты, пользователю предлагается выбрать размер кластера при форматировании и тут же определить необходимый тип файловой системы. Узнать размер кластера можно из отчета стандартного дефрагментатора системы Windows.

Кластер по определению считается минимальным необходимым количеством памяти для одного документа. Память дробится на ячейки, в которых потом будут располагаться данные. Важным этапом является определение величины сектора, именно от этого будет зависеть количество ячеек для записи файла. Например, вместительность ячейки — 4096 байт, а записываемый файл весит 300 байт. В таком случае файл займет сектор целиком. Файл весом уже 4000 байт тоже займет весь сектор.

Определение объема сектора

Стандартный размер кластера напрямую зависит от выбранной файловой системы:

Для правильного определения вместительности ячейки следует заранее определиться, какие данные будут храниться на носителе, каков их тип и объем. Для фотографий, видеозаписей или музыки предпочтительнее выбирать максимальный объем ячейки. Если же диск будут использовать для документов, то рекомендуется остановить свой выбор на небольшом объеме.

Если есть сомнения, какой размер кластера выбрать при форматировании, рекомендуется оставить изначально предложенное значение по умолчанию.

На скорость работы носителя в первую очередь влияет размер кластера. Чем меньше объем, тем больше операций производится системой, и тем ниже скорость записи или удаления данных. Иными словами, скорость работы определяет размер сектора: чем он больше, тем быстрее работает носитель.

Форматирование диска немного отличается от флешки. Если вы форматируете данные на флешке, то систему и размер ячейки лучше оставить как есть.

Повреждение и восстановление кластеров

Из-за перепада напряжения или заводского брака появляются сбойные сектора жесткого диска, поэтому время от времени рекомендуется проверять HDD на наличие поврежденных ячеек, а в случае их обнаружения — восстановить.

Для восстановления битых секторов можно использовать программу Victoria, HDDRegenerator или стандартную утилиту Скандиск. Восстановление кластеров:

Профилактика и уход

Изредка, проводя подобные процедуры, можно существенно повысить срок работы носителя информации:

Рекомендуется также следить за температурным контролем и вибрацией как встроенного диска, так и съемного.

Избегайте механических повреждений и не пренебрегайте дефрагментацией время от времени.

Источник

Форматирование диска: какой размер кластера предпочтителен

Илья – главный редактор сайта softdroid.net. Является автором нескольких сотен руководств и статей по настройке Android. Около 15 лет занимается ремонтом техники и решением технических проблем iOS и Android. Имел дело практически со всеми более-менее популярными марками мобильных смартфонов и планшетов Samsung, HTC, Xiaomi и др. Для тестирования используется iPhone 12 и Samsung Galaxy S21 с последней версией прошивки.

Вопрос.

Я купил жесткий диск, размер 1 Тб, на нем размещен 1 NTFS раздел. Я собираюсь хранить все данные на нем. При форматировании требуется указать размер кластера. Размеры варьируются от 512 байт до 64 Кб. Какую опцию использовать при форматировании, или можно не менять стандартный размер кластера?

Что такое размер кластера

Размер кластера (единицы распределения) – другими словами, минимальный размер блоков на жестком диске или другом носителе информации, необходимый для хранения файлов.

Применительно к большинству HDD/SSD и пользовательских задач, можно оставить стандартную настройку, предлагаемую ОС – то есть, 4096 байт. Этот размер кластера является штатным в Windows практически для всех дисков, чей размер не превышает 16 Тб.

Общие советы

Вкратце, чем меньшего размера файлы будут храниться на диске, тем меньше нужно задавать размер кластера. Благодаря этому, вы сможете немного повысить производительность жесткого диска или SSD за счет того, что большее количество блоков будет задействовано.

Соответственно, если у вас много крупных файлов (видео, loseless музыка и прочее), можете задать больший размер кластера. Таким образом, пространство диска будет использоваться более экономно.

При чтении / записи больших файлов производительность увеличится, при этом КПД диска немного упадет.

Подводные камни. Специализированный софт и системные утилиты (сканирование диска, дефрагментация) могут испытывать затруднения при использовании нестандартных размеров кластера – учитывайте это.

Как узнать размер кластера на диске

Инструкция актуальна для Windows любой версии, включая Windows 10.

fsutil fsinfo ntfsinfo C:

где C – название диска, для которого нужно получить данные.

Источник

Форматирование диска: какой размер кластера предпочтителен

Приветствую своих читателей и сегодня мне очень приятно перейти от теории поближе к практике. Сегодня мы будем выяснять, какой размер кластера выбрать при форматировании NTFS. Именно НТФС зачастую стоит у большинства пользователей, поэтому коснёмся её. Эта реальная задача постоянно возникает при подготовке жесткого диска к переустановке Windows. А так же в других ситуациях.

Для начала вспомним, что такое кластер и NTFS и какая связь между этими понятиями. Итак, память компьютера (или флешки, или карты памяти) разбивается на отдельные сектора объемом 512 байт или 4 Кб, которые в свою очередь группируются в кластеры. Соответственно, размер кластера кратен объему сектора.

Файловая система среди прочих функций определяет возможный размер кластера:

Вводная

Для начала разберемся, что есть кластер. Все файловые системы, которые используются Windows, организуют ваш жесткий диск на основе такой штуки как размер кластера (также известного как размер блока распределения).

Размер же кластера представляет собой наименьший объем дискового пространства, который можно использовать для хранения файла.

Если размеры файлов не достигают четного кратного размера кластера, для хранения файла необходимо использовать дополнительное пространство (до следующего кратного размера кластера). В типичном разделе жесткого диска средний объем пространства, который теряется таким образом, может быть рассчитан с использованием уравнения:

(размер кластера) / 2 * (количество файлов)

Профилактика и уход

Изредка, проводя подобные процедуры, можно существенно повысить срок работы носителя информации:

Рекомендуется также следить за температурным контролем и вибрацией как встроенного диска, так и съемного.

Избегайте механических повреждений и не пренебрегайте дефрагментацией время от времени.

(0 голосов, среднее: 0 из 5)

Поделитесь с друзьями!

Размер кластера в виде наглядного примера

Возможно последнее предложение и формула несколько Вас смутили. Давайте попробуем объяснить проще и нагляднее. Наверняка, открыв свойства какой-то папки, Вы сталкивались с такой картиной:

Т.е размер папки с файлами и фактический размер занятого пространства на диске, собственно, отличаются в большую или меньшую сторону. Это как раз связано с размером кластера, выбранным Вами (или системой) при форматировании/создании раздела.

Еще раз, — кластер, — это наименьший логический объем дискового пространства, который может быть выделен для хранения файла. Теперь попробуйте представить, что Ваш диск состоит из множества множества ячеек со своей нумерацией, куда можно положить файл. Наиболее наглядно это видно при дефрагментации (хотя там наиболее часто показан блок файловой системы, а не кластер, но всё же):

Размер этих ячеек и есть размер кластера. Теперь о том, как с этим взлетать.

Зачем выполнять форматирование

В первую очередь эта операция делается для полной очистки диска. Если его пространство занято множеством файлов, то при обычном их удалении система будет стирать их по очереди, что в некоторых случаях может повлиять на скорость выполнения всей процедуры в целом.

Если же выполнять форматирование, то не обязательно физически удалять данные из каждой ячейки отдельно – можно выбрать такой параметр, как «быстрая очистка оглавления». При этом способе стирается не содержимое диска в целом, а только записи из каталога. Системе будет дана команда воспринимать кластеры как не содержащие данных, соответственно, при записи нового файла старые данные будут просто замещены на новые. Это используют некоторые программы, восстанавливающие удаленные файлы – пока в кластеры не записано что-то новое, их бывшее содержимое еще можно извлечь.

Второй причиной, при которой и нужно решить вопрос, какой размер кластера при форматировании необходимо выбрать, будет изменение файловой системы.

Как с этим взлетать и что стоит понимать

Визуально Вы думаю представили, как оно выглядит. Давайте разбираться как работает.

Предположим, что размер кластера равен 4 КБ (как правило, — это значение по умолчанию, не считая самых старших версий систем). Так устроено, что файл, меньшего размера, помещенный туда всё равно будет занимать 4 КБ. Наглядный пример:

Два файла меньшего размера уже 8 Кб:

Т.е, условно говоря, в показанном выше примере, — Вы теряете место, — ибо хранение небольших файлов в файловой системе с большими (чем размер файлов) кластерами приведет к, условно, потери (простою) места на диске.

Но при этом хранение больших файлов на малом размере кластера привет к излишней фрагментации (не критично для SSD) этого файла на много маленьких кусочков, что потребует большего времени доступа к нему и скажется на производительности. При этом, зачастую (но не всегда), свободное место теряться не будет.

Говоря проще, отсюда стоит вынести следующее:

Но это еще не всё. Для адептов последнего пути, далее приводится набор таблиц, которые используются Miscrosoft по умолчанию, в зависимости от размера носителя, т.е это значения по умолчанию, задаваемые системой. Пользоваться ими или нет, — дело Ваше.

Как в компьютере хранятся данные

Чтобы понять, какой лучше выбирать оптимальный размер кластера диска, нужно рассмотреть его работу в целом. Если очень сильно все упростить, то можно образно представить память накопителя в виде комнаты, по стенам которой расположено множество пронумерованных маленьких ящичков.

Отдельно будет находиться каталог (карта диска), который нужен для того, чтобы система не пересматривала все «ящички», а сразу знала, например, что файл с определенной аудиозаписью находится в шкатулках с номерами от 45 до 62. Также может быть вариант, что при записи файла в память не нашлось пустых шкатулок, стоящих подряд, и компьютер записал файл в шкатулки от 45 до 50 и от 65 до 77.

Соответственно, это отображается в каталоге, и когда системе нужно достать файл для работы, она «смотрит» в карту диска и «достает» нужную запись из ящичков. Размер кластера при этом можно образно сравнивать с величиной шкатулки.

Здесь нужно принять во внимание тот факт, что компьютер не может в один ящик положить кусочки разных файлов, иначе будет путаница в каталоге. Соответственно, файл или его часть может занимать весь объем шкатулки, а может быть меньше. Из приведенного примера ясно, что объем одной шкатулки — это минимально возможная единица памяти, выделяемая для хранения кусочка файла, которую и называют «размер кластера».

Тип файловой системы

Как уже говорилось, диапазон доступного размера кластера зависит от файловой системы. Узнать её можно, нажав правой кнопкой мыши на диске в проводнике («Мой компьютер»), и выбрав пункт «Свойства».

В соответствующей колонке вы увидите, что за файловая система у Вас выбрана при форматировании для диска или внешнего накопителя (если Вы работаете с ним).

Чтобы узнать текущий размер файла, запустите командную строку («поиск — cmd» или «WIN+R» на клавиатуре — cmd) и введите:

fsutil fsinfo ntfsinfo X:

Результат не заставит себя ждать (не кликабельно):

Различия между разметками дисков

Если продолжить аналогию с комнатой, уставленной шкатулками, то будет понятно, что могут быть различные способы упорядочить данные в них, а также систематизировать записи в каталоге. Каждый из таких методов будет называться отдельной файловой системой, со своими преимуществами и недостатками.

Какая из них будет использоваться, зависит в первую очередь от операционной системы и того, как планируется использовать сам компьютер, и какой величины файлы будут храниться в его памяти.

Здесь нужно отметить, что понятие «кластер» относится к разметкам, созданным для ОС семейства Windows и некоторым Mac от Apple.

Размер кластера по умолчанию для NTFS

В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:

Звездочка (*) означает, что она не поддерживается из-за ограничений основной загрузочной записи (MBR).

Определение объема сектора

Стандартный размер кластера напрямую зависит от выбранной файловой системы:

Для правильного определения вместительности ячейки следует заранее определиться, какие данные будут храниться на носителе, каков их тип и объем. Для фотографий, видеозаписей или музыки предпочтительнее выбирать максимальный объем ячейки. Если же диск будут использовать для документов, то рекомендуется остановить свой выбор на небольшом объеме.

Если есть сомнения, какой размер кластера выбрать при форматировании, рекомендуется оставить изначально предложенное значение по умолчанию.

На скорость работы носителя в первую очередь влияет размер кластера. Чем меньше объем, тем больше операций производится системой, и тем ниже скорость записи или удаления данных. Иными словами, скорость работы определяет размер сектора: чем он больше, тем быстрее работает носитель.

Форматирование диска немного отличается от флешки. Если вы форматируете данные на флешке, то систему и размер ячейки лучше оставить как есть.

Повреждение и восстановление кластеров

Из-за перепада напряжения или заводского брака появляются сбойные сектора жесткого диска, поэтому время от времени рекомендуется проверять HDD на наличие поврежденных ячеек, а в случае их обнаружения — восстановить.

Для восстановления битых секторов можно использовать программу Victoria, HDDRegenerator или стандартную утилиту Скандиск. Восстановление кластеров:

Размер кластера по умолчанию для FAT32

В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:

Почему не нужен TRIM в серверах

Для начала стоит разобраться с тем, как работает SSD, что такое сборка мусора, как работает TRIM и главное — почему он не нужен в серверах. SSD отличается от HDD не только ограниченным ресурсом ячеек. Есть еще множество архитектурных особенностей.

Размеры секторов

Стандартный размер сектора для большинства блочных устройств (жестких дисков и систем хранения данных) равен 512 байт (на некоторых SAS/SCSI дисках возможны 520/528 байт для дополнительного контроля целостности данных). Последние несколько индустрия пытается перейти на секторы 4096 байт (4 КиБ), т.н. Advanced Format.

Продвигается процесс медленно, все пока что остановилось на 512e

, т.е. дисках с 4K-секторами внутри, но с эмуляцией 512 байт секторов для хоста. На дисках
512e
могут возникать проблемы с производительностью: при необходимости записать блок данных размером меньше 4 КиБ контроллеру диска приходится считывать сектор, менять в нем данные и только потом записывать обратно.

Для SSD ситуация с записью небольших блоков еще сложнее:

Контроллер SSD по-прежнему вынужден прикидываться блочным устройством с 512 байт сектором. Но внутри все сложнее: ячейки объединены в страницы размером, как правило, 4-8 КиБ, т.е. это минимально доступный для чтения или записи объем.

Записать данные в ячейку/страницу просто так нельзя, для этого нужно предварительно выполнить операцию стирания, а стереть можно только целый блок, состоящий из нескольких десятков (например, 64 или 128, в зависимости от архитектуры SSD) страниц, т.е.

минимально доступный для стирания блок может оказаться размером, например, в 512 КиБ.

Write amplification (усиление записи)

Данный термин означает соотношение между объемом данных, который фактически приходится записывать на флеш-память, и объемом, который пишет хост. Предположим, что у нас есть блок 512 КиБ с данными и нужно поменять небольшой фрагмент. Для модификации сектора в 512 байт контроллеру SSD приходится делать несколько операций (ситуация напоминает write penalty для RAID-5/6):

Т.е. для размера транзакции в 512 байт на SSD с размером блока страниц в 512 КиБ получаем write amplification = 1024 раза. Это не самым лучшим образом сказывается а) на производительности

и
б) ресурсе, который по-прежнему составляет несколько тысяч циклов перезаписи для MLC SSD
.

Copy on write

Проблема усиления записи имеет простое решение: нужно стараться записывать данные в уже предварительно стертые блоки. На помощь приходит классический алгоритм copy-on-write, разновидности которого используются для оптимизации записи в RAID-DP у Netapp или в ZFS (только слоем выше — на уровне файловой системы).

Суть алгоритм copy-on-write заключается в записи в «выгодные» участки носителя, т.е. в случае SSD — на чистые (стертые) блоки. В нижеприведенном примере модифицируется содержимое страницы «B». Вместо чтения/стирания/записи всего большого блока достаточно лишь прочитать содержимое страницы, модифицировать ее и записать в другое место. При этом необходимо поменять указатель, чтобы те же LBA указывали на новое физическое место размещения данных.

В качестве дополнительного средства борьбы с write amplification большинство современных контроллеров SSD используют сжатие данных.

Где взять чистые блоки?

На новом SSD все блоки являются чистыми и готовыми к записи. Дальше есть резервная область, которая на самом деле, используется всегда, так как помимо оптимизации записи необходимо обеспечить еще и равномерность износа ячеек SSD.

Как быть, если после непрерывной записи чистых блоков уже не осталось? Для можно каким-либо образом узнать, где на SSD находятся пользовательские данные, а где размещены невалидные данные, оставшиеся после удаления файлов. Собственно, этим и занимается TRIM.

SSD, как и любое другое блочное устройство, ничего не знает, о том, какие именно данные на нем хранятся. ОС может взаимодействовать как со слоем файловой системы, так и с блочным устройством, т.е. после удаления файла ОС передает на SSD вместе с командой TRIM (или UNMAP для SCSI) список LBA, по которым находились удаленные данные.

SSD получает в распоряжение блоки с невалидными данными, и эти блоки можно в дальнейшем использовать для записи.

Background garbage collection (фоновая сборка мусора)

Второй очевидный способ обнаружения невалидных данных — повторные запросы на запись от хоста по тем же LBA. Для хоста это выглядит, как перезапись одних и тех же секторов, но SSD все время старается писать в разные блоки. В вышеприведенной иллюстрации работы copy-on-write актуальные данные содержатся в новой странице «B’», после чего в исходной странице остаются невалидные данные.

Области с невалидными данными могут быть сильно фрагментированы, т.е. содержать ячейки с нужными данными. Остается последний шаг — дефрагментировать эти области, получив набор целых свободных блоков и выполнить их стирание.

Собственно, за все это и отвечает сборка мусора.

«Правильные» SSD, рассчитанные на интенсивную запись, имеют достаточный over-provisiong (резервную область) в качестве «пространства для маневра» и эффективный контроллер с достаточным объемом кэша (разумеется, защищенного конденсаторами) для размещения метаданных и буферизации чтения/записи.

Если контроллер не успевает быстро подготовить место для быстрой записи, то это неминуемо отразится на производительности, будет периодический рост задержек в несколько раз относительно среднего значения, как на данной картинке с www.storagereview.com:

TRIM и реальность

Для работы TRIM помимо выполнения множества условий (поддержка со стороны ОС и файловой системы) необходимо разобраться с другими слоями абстракции, например, RAID.

Пересчитать адреса пришедшие на с TRIM на контроллер от хоста и раскидать их по отдельным дискам теоретически возможно, но никто (ни LSI, ниAdaptec by PMC) не торопится с реализацией.

Причина проста — за пределами домашних систем или рабочих станций такая простая вещь, как удаление файла встречается крайне редко. В серверах, как правило, встречаются совершенно другие нагрузки, к которым TRIM не может иметь никакого отношения:

Размер кластера по умолчанию для FAT16

В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:

Звездочка (*) означает, что она доступна только на носителе с размером сектора более 512 байт.

Размер, имеющий значение

Информация файла вносится в эти кластеры, каждый из которых имеет свой адрес. Это облегчает и определяет механизм ее считывания или записи. Важным для дальнейшего понимания процесса является условие, по которому в один кластер могут помещаться только данные одного файла.

Например, мы имеем файл размером 260 Кб и кластеры по 32 Кб. Значит, в 8-и из них будет храниться 32 х 8 = 256 Кб и еще 4 Кб в 9-ом. То есть, в данном случае на диске будет занят объем, соответствующий размеру девяти кластеров 288 Кб, а это уж никак не наши 260 Кб, а на целых 10% больше чем мы предполагали задействовать.

Процент здесь указан просто для иллюстрации того, что не все место диска эффективно используется. Будь у нас файлик поменьше, например 33 Кб (ну, чтоб не помещался в один кластер) это показатель был бы вообще пугающим: 2 кластера по 32 Кб = 64 Кб для хранения 33-ёх.

КПД памяти – чуть более 50%. Этот пример четко показывает, что размер кластера должен быть сопоставим с объемом используемых в системе файлов.

Но это скорее частный редкий случай. Поскольку сейчас используются относительно большие файлы, намного превышающие размер кластеризации. И вот здесь проявляют себя другие факторы:

Выше приведенный пример показывает, что в последнем кластере теоретически может быть использован всего 1 Кб, соответственно, чем больше его размер, тем больше остается незадействованной памяти. Данный эффект усиливается с ростом количества файлов. Поэтому вполне логично, что чем меньше размер кластера, тем более эффективно мы сможем использовать носитель информации;

Размер кластера по умолчанию для exFAT

В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:

Ну и напоследок послесловие, которое немного резюмирует всё это дело. Еще раз, да.

Послесловие

С точки зрения эффективности пространства, т.е сохранения свободного места на диске, конечно маленький кластер выглядит очень привлекательно и позволяет не терять большие объемы на ровном месте. С другой стороны, собственно, диски чем дальше, тем больше и дешевле, посему порой можно и принебречь потерями в угоду производительности, и, меньшей фрагментированности данных. С другой стороны, стоит ли заморачиваться, если есть SSD. С другой, — маловерятно, что на SSD вы храните терабайты фильмов, музыки, фото и других файлов, размером более мегабайта.

Что делать? Как и в случае с файлом подкачки, выбирать решение под свои цели, задачи и железо, либо попросту не заморачиваться, но тогда решительно не понятно зачем Вы это читали

Как и всегда, если есть какие-то вопросы, разумные мысли и послезные дополнения, то добро пожаловать в комментарии к этому материалу.

Какой класстер выбрать

В первую очередь чтобы определиться с тем, какой кластер выбрать при форматировании флешки, необходимо отталкиваться от размера носителя и от размеров данных, которые будут на него записываться и храниться.

Если флешка будет применяться для хранения крупных данных, например, игр, фильмов и музыки, то следует остановить свой выбор на большем размере кластера, от 32 Кб и больше, что позволит считывать данные более быстро. Если же носитель данных предназначен для работы с множеством файлов с небольшим размером, то целесообразно установить кластер меньшего объема, например, от 4КБ и ниже, при этом процесс введения и вывода данных будет максимально оптимизирован.

Источник