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Défragmentation

Dernière mise à jour : 2016-12-03T00:00 - 03.12.2016 - 00h00
21.04.2014 - 00h00 - Paris - (Assiste - Pierre Pinard) - Mise à jour

Défragmentation : Pourquoi ? Quand ? Comment ?
Fragmentation et défragmentation concernent les fichiers stockés sur disques durs, mais, s'il y a besoin de défragmenter, c'est qu'il y a eu fragmentation.

Défragmentation

Dossier : Défragmentation

Défragmentation - Pourquoi, quand, comment
Défragmentation automatique Windows Vista et Windows 7
Défragmentation automatique Windows XP
Notion de Secteur, Cluster, etc. ...
Mémoire virtuelle (PageFile) de Windows
Système de fichiers - FAT et NTFS
Nettoyage et défragmentation du Registre
Améliorer vitesse et performances de Windows

Logiciels de défragmentation
Acebyte Utilities
Advanced System Optimizer
AML Free Disk Defrag
Auslogics Disk Defrag
Contig (SysInternals) avec Power-Defragmenter-GUI
Defrag for Windows
Defraggler (Piriform)
Diskeeper (Executive Software International Inc.)
Fonction défragmentation de Windows
FragExt
Glarysoft Disk SpeedUp
IObit SmartDefrag
JK Defrag
MyDefrag (anciennement JKDefrag)
O&O Defrag
O&O Defrag Professional Edition
PD Defrag Micro Application
PerfectDisk
Powerdefrag
Puran Defrag
Smart Defrag Server
Smashing Defrag
UltimateDefrag
UltraDefrag (Open Source)
Vopt

Astuce : copier sur autre disque > effacer > recopier
Windows 7... : défragmentation légère en arrière plan


Logiciels de défragmentation
Acebyte Utilities
Advanced System Optimizer
AML Free Disk Defrag
Auslogics Disk Defrag
Contig (SysInternals) avec Power-Defragmenter-GUI
Defrag for Windows
Defraggler (Piriform)
Diskeeper (Executive Software International Inc.)
Fonction défragmentation de Windows
FragExt
Glarysoft Disk SpeedUp
IObit SmartDefrag
JK Defrag
MyDefrag (anciennement JKDefrag)
O&O Defrag
O&O Defrag Professional Edition
PD Defrag Micro Application
PerfectDisk
Powerdefrag
Puran Defrag
Smart Defrag Server
Smashing Defrag
UltimateDefrag
UltraDefrag (Open Source)
Vopt

Astuce : copier sur autre disque > effacer > recopier
Windows 7... : défragmentation légère en arrière plan

Défragmentation - Défragmenter avec l'outil intégré de WindowsDéfragmentation - Défragmenter avec l'outil intégré de WindowsDéfragmentation - Défragmenter avec l'outil intégré de Windows

Avec le temps, les fichiers deviennent " fragmentés ". Cela est normal, mais les pointeurs, pour aller d'un morceau de fichier à un autre, rendent les accès disque de plus en plus lents à cause du déplacements des têtes de lecture / écriture un peu partout sur la surface du disque. Il faut défragmenter afin que les fichiers soient, chacun, d'un seul tenant, et déplacer les fichiers pour que tout l'espace libre restant, sur le disque, soit, lui aussi, d'un seul tenant.

Carte SSD

Ne tentez jamais de défragmenter une carte SSD.

Les SSD, basées sur de la mémoire flash, ont un nombre fixe d'écritures qu'elles peuvent supporter avant d'atteindre un point où le taux d'erreurs dépasse les capacités de détection et correction d'erreurs du contrôleur ECC (Error Checking and Correcting - ou parfois, par erreur, Error Correction Code) de la carte SSD. Cela conduit, à terme, à une totale défaillance du dispositif. Pour prolonger l'efficacité du dispositif SSD, ne jamais tenter de le défragmenter (sans compter que la technologie elle-même est balbutiante).

Il est d'ailleurs recommandé de ne pas utiliser une carte SSD à plus de 60% de sa capacité de manière à permettre à la logique de gestion de la carte SSD d'utiliser, à tour de rôle, toutes les puces de la carte, afin de répartir leur usure.

Les SSD ont des temps moyen d'accès aux données proche de zéro (il n'y a aucun déplacement mécanique). Une défragmentation sur une carte SSD aura un impact zéro en terme de performances, mais entraînera un risque de destruction totale de la carte SSD.

Lire ce document, en anglais, page 7. La défragmentation est inutile (il n'y a pas de déplacement mécanique de têtes de lecture, comme sur un Disque dur) et est une perte de temps sur les SSD.
http://ocz.com/enterprise/download/guides/talos2_installation_guide.pdf

Notez que les outils de défragmentation disposent de réglages permettant de désactiver la fonction de défragmentation pour certains volumes (cases à décocher).

Faire :
Démarrer > Ordinateur > Clic sur le volume (la partition) à défragmenter afin de la sélectionner > Clic droit sur le volume (la partition) à défragmenter > Propriétés > Selectionner l'onglet "Outils" > Clic sur "Défragmenter maintenant".

Cette opération peut durer plusieurs heures, en fonction du nombre de fichiers récents sur le disque, leur fragmentation, la taille du disque et l'espace libre sur le disque.

Le paramétrage d'une défragmentation automatique est possible à partir de Windows 7.

Defragmentation - Defragmenter avec Contig de SysinternalsDefragmentation - Defragmenter avec un outil tiersDefragmentation - Defragmenter avec Contig de Sysinternals

Contig, de SysInternals
Contig est l'un de ces fabuleux petits outils développés par SysInternals (que Microsoft à racheté et qui est désormais un département de Microsoft toujours dirigé par l'ancien de SysInternals, Mark Russinovich).
Téléchargement et utilisation de Contig.

Defraggler de Piriform
Du même auteur que CCleaner, un bon outil de défragmentation, prudent et fiable (et très lent).
Téléchargement et utilisation de Defraggler

Fragmentation et DéfragmentationFragmentation et DéfragmentationFragmentation et Défragmentation

La fragmentation et la défragmentation concernent la représentation physique des fichiers sur un disque magnétique et leur morcellement en fragments, eux-mêmes constitués de " clusters ".

La fragmentation et l'hyper fragmentation ne posent pas de problème particulier pour Windows et les logiciels qui manipulent les fichiers. Les systèmes de gestion de fichiers FAT32 et NTFS ne sont pas gênés par cela et il n'y a pas de risque pour les données.

Par contre, l'hyper fragmentation engendre un ralentissement des applications manipulant massivement les fichiers physiques (en particulier Windows lui-même et son fichier de mémoire virtuelle (pagefile.sys)) à cause des innombrables accès mécaniques (déplacement des têtes de lecture) aux pistes magnétiques sur la surface du disque.

L'hyper fragmentation provoque également une usure prématurée de la mécanique des disques durs, due à cette inflation des déplacements des têtes de lecture pour atteindre le patchwork des fragments des fichiers, dispersés un peu partout sur toute la surface d'un disque.

Avertissement :

A partir de Windows 7, une défragmentation légère et approximative est faite en continue et en arrière plan. Cette disposition préservant la santé des disques durs, il est recommandé de ne pas la désactiver.


Fragmentation et DéfragmentationFragmentation et Défragmentation - Notions de Secteur, Cluster, Gap, CylindreFragmentation et Défragmentation

Si l'utilisateur a la notion de " fichiers ", le système d'exploitation qu'il utilise, lui, a aussi la notion de " cluster " et réduit ses entrées / sorties (lecture / écriture) de/vers les disques durs à cette notion de " clusters ". L'électronique du Disque dur, elle, ne connaît qu'une seule autre unité de mesure, le " secteur ", et reçoit, du système d'exploitation, des ordres de lire ou d'écrire, à la volée, des groupes de " secteurs " contiguës formant les " clusters ". Entre les secteurs, il y a des Gap et, lorsque le disque est constitué de plusieurs plateaux empilés, apparait la notion de cylindre.

Les notions de " Secteurs ", de " Clusters ", de " Gap " et de " Cylindres ".

Secteurs et Clusters sur un disque dur
Secteurs et Clusters sur un Disque dur

  • La notion de " Secteur ".
    Après formatage " de bas niveau " (fait en usine - non-accessible aux utilisateurs normaux), la totalité de l'espace disque est constitué de morceaux appelés " Secteurs ".

    Les secteurs, depuis les années 1980, font 512 octets. Un disque de 2TO aura environ 3 906 250 secteurs.

    Secteur - Au niveau du matériel (du hardware - du disque dur) :

    Le secteur est la plus petite quantité de données (le plus petit nombre de caractères - d'octets) que l'électronique du matériel sait manipuler. Par exemple, les secteurs peuvent être de 256 octets ou 512 ou 1024 ou 2048 ou 4096 octets. Chaque fois que quelque chose est lu ou écrit, c'est par secteurs que cela se passe.


  • La notion de " Cluster ".
    Après formatage " de haut niveau " (le formatage fait par le système d'exploitation - accessible aux utilisateurs) d'un volume (d'une partition), l'espace disque est disponible au système d'exploitation, d'un seul tenant, sous forme de blocs appelés " Clusters ".

    Cluster - Au niveau du système d'exploitation (Windows...) :

    Un " Cluster " est la plus petite quantité d'informations que le système d'exploitation sait manipuler en une fois et est un multiple de " secteurs ". Windows optimise la taille des cluster, lors du formatage " de haut niveau ", en fonction du matériel. Par exemple, un " Cluster " = " Quatre secteurs ". Si le secteur fait 2048 caractères, le cluster fait 8192 caractères et Windows manipule donc 8192 caractères " à la volée ".

    Si un fichier ne contient qu'un seul caractère, il occupera, sur le disque, un " cluster " entier.


  • La notion de " Gap "
    Des espaces, entre les secteurs, permettent de les séparer. Chaque secteur commence par un entête de synchronisation et se termine par un chiffre clé de contrôle d'intégrité (ECC). Entre les deux se trouve une zone appelée GAP, utilisée diversement par les constructeurs, selon de très nombreux brevets.

    Les secteurs, depuis les années 1980, font 512 octets. Un disque de 2TO aura environ 3 906 250 secteurs. Des secteurs plus grands diminuent le nombre d'ECC, de synchronisations et de GAPs, mais les ECC doivent être plus grands. Ces choix relèvent du constructeur et du « formatage de bas niveau », pas accessible à l'utilisateur « normal ».

  • La notion de " Cylindre ".
    Lorsqu'un disque est constitué de plusieurs plateaux empilés, les mêmes pistes, sur l'ensemble des plateaux, forment un cylindre (le numéro du cylindre est le même que celui des pistes qui le constituent).

    L'un des cylindres, au début, au milieu ou à la fin, selon les constructeurs, est un cylindre de position de repos des têtes, lorsque le disque est à l'arrêt.

  • Le flottement des têtes de lecture / écriture sur un coussin d'air.
    Les têtes de lecture ne frottent pas sur la surface des disques, comme sur les bandes magnétiques, sinon elles brûleraient instantanément, les disques tournant entre 5400 et 15 000 tours / minute. Elles flottent à quelques microns de cette surface par le coussin d'air créé par la vitesse de rotation, d'où la sensibilité à la pression atmosphérique et aux chocs. Le coussin d'air, entretenu par la vitesse de rotation des plateaux du disque et la géométrie des têtes de lecture, chasse les têtes qui sont maintenues, sans aucun mécanisme, à une distance de 10 nanomètres de la surface du disque (10 billionièmes de mètre) - mesure en 2006 - cette distance ne cesse de diminuer. A l'arrêt, les têtes ne flottent plus et, avant l'arrêt, les têtes sont rangées au-dessus d'une zone dite de " parking ", ne comportant aucune donnée, soit au-dessus du vide, au-delà des plateaux.

    On comprend donc qu'en fonctionnement, un disque dur ne doit supporter aucun choc et que, d'autre part, aucune imperfection ni aucune poussière ou trace de doigt n'est tolérable.

  • Le crash ou l'atterissage des tête.
    Les dégâts sur une tête rencontrant une trace de doigt ou une poussière, entre tête et plateau, seraient équivalant à ceux que subirait une voiture lancée à 1000 Km /h, rencontrant un tronc d'arbre de 5 mètres de diamètre en travers de sa route.

    Cylindre sur un disque dur
    Cylindre sur un Disque dur

Survenance de la fragmentation et effet de la d?fragmentationSurvenance de la fragmentation et effet de la défragmentationSurvenance de la fragmentation et effet de la d?fragmentation

Pourquoi et comment naît la fragmentation ?
Pourquoi faut-il défragmenter de temps en temps ?

Notion de « Pistes magnétiques »
Les surfaces magnétiques des disques durs sont organisées en « Pistes magnétiques » concentriques (ne pas imaginer une unique spirale qui ferait penser à un sillon de microsillon).

Notion de « Secteurs »
Les pistes sont divisées en blocs constituant la plus petite unité physique de stockage de données, la plus petite quantité de données que peut manipuler, en une fois, l'électronique du disque, en lecture comme en écriture. Ces petits blocs sont appelés « secteurs » et font, historiquement (du temps des disquettes) 256 octets ou 512 octets

Selon la taille du Disque dur et les choix du constructeur du disque dur, lors du « Formatage physique » (« Formatage de bas niveau » une forme de formatage qui n'a rien à voir avec celle que peuvent faire les utilisateurs lorsqu'ils préparent (« formatent ») ou ré-initialisent (« reformatent ») un disque - à ne jamais faire sans connaître les données techniques du disque - sa géométrie), ces « secteurs » font parfois 1024 octets, 2048 octets ou 4096 octets).

Les systèmes d'exploitation d'ordinateurs (il en existe des centaines, comme Windows, Mac OS/X, OS/2, NeXtStep, Unix, Linux, Solaris (Sun, SystemV), BSD, Android, etc. ... voir Systèmes d'exploitation (liste)), lors du « Formatage logique » (« Formatage de haut niveau » que peuvent pratiquer les utilisateurs), imposent un « Système de Gestion de Fichiers » (« SGF » ou « Système de Fichiers », « FS », « File System », « FileSystem »). Il en existe plusieurs, les plus connus dans le monde Microsoft Windows étant FAT32 (apparu en 1996 dans indows 95b) et NTFS (apparu en 1993 dans Windows NT 3.1).

Lors de ce formatage, les " secteurs " sont regroupés en blocs logiques faits d'un multiple de secteurs. Ainsi, un bloc (appelé " cluster " en anglais), fait, par exemple, 4 secteurs. Le " cluster " est la plus petite unité logique de données que le système d'exploitation manipule en une fois. Le choix de la taille des " clusters " influe directement sur les performances du disque.

Fichiers de plus de 4GO (films...) et système de fichiers FAT

Les fichiers, sous le système de gestion FAT32, ne peuvent dépasser 4GO par fichier (d'où l'incapacité de copier des fichiers de plus de 4GO tels que des films en haute résolution). Il faut passer le disque en NTFS, ce qui se fait sans perte de données.

Voir quel est votre système de fichiers actuel sur l'un de vos disques et passer de FAT à NTFS.

Taille initiale, extensions successives de taille et fragmentation

Lorsqu'un fichier doit être créé, sur le disque, son nom est inscrit dans la table d'allocation (la table des matières du disque) et un pointeur indique où ce fichier commence (numéro de piste et numéro de secteur). Il utilise le nombre de " clusters " successifs nécessaire à la taille qu'il pèse à cet instant. Puis d'autres fichiers sont créés par l'utilisateur, à la suite du précédent, selon le même principe.

Plus tard, si l'utilisateur revient sur son premier fichier et y ajoute des données, ce fichier doit « grossir ». Le fichier va s'étendre, sur le disque, un peu plus loin, là où il y a de la place. Il est désormais en deux morceaux - le fichier est fragmenté.

Un pointeur est ajouté à la fin du premier morceau pour désigner le début du morceau suivant. Il en va de même de tous les autres fichiers qui sont, eux aussi, en morceaux (en « fragments »).

Puis, un jour, l'utilisateur détruit un fichier et libère ainsi la place de tous les fragments, dispersés sur le disque, que ce fichier occupait. L'effet gruyère, plein de trous, commence !

Un système d'exploitation inscrit et détruit, sans arrêt, des milliers de fichiers, qu'ils soient des fichiers de l'utilisateur ou des fichiers de travail (temporaires). Les fichiers finissent par ressembler à des patchworks de petits morceaux liés entre eux par des chaînages et répartis un peu partout, tandis que les fichiers détruits laissent des zones inutilisées qui font ressembler la surface magnétique d'un disque à un gruyère plein de trous.

Les fichiers sont devenus fragmentés !

Les pointeurs pour aller d'un morceau à un autre rendent les accès de plus en plus lents à cause des déplacements des têtes de lecture / écriture un peu partout sur la surface du disque. Il faut défragmenter les fichiers afin que chaque fichier soit d'un seul tenant (en un seul morceau), et il faut déplacer les fichiers pour que tout l'espace libre soit, lui aussi, d'un seul tenant.

Pour bien comprendre pourquoi et comment des fichiers se fragmentent et pourquoi et comment de « trous » apparaissent, nous allons imaginer un scénario « naïf » de créations / destructions de fichiers provoquant la fragmentation des fichiers et faisant apparaître des trous.

Fragmentation et Défragmentation des fichiers et espaces libres sous Windows
Fragmentation et Défragmentation des fichiers et espaces libres sous Windows

Sur le schéma précédent, étape par étape, on peut voir des fichiers devenir fragmentés et des "trous" se créer.
Accessoirement, chaque "ligne" du tableau représente 1 cluster.
  1. Étape 1
    L'utilisateur crée le fichier "A" (qui occupe 3 clusters même si son besoin réel est inférieur à un multiple de la taille de chaque cluster). On se rend bien compte de cette différence entre taille du fichier et taille occupée sur le disque avec cette capture d'écran :

    Occupation physique d'un fichier et taille réelle du fichier - Plus le fichier est petit, plus la perte de place, sur disque, est importante.
    Occupation physique d'un fichier et taille réelle du fichier - Plus le fichier est petit, plus la perte de place, sur disque, est importante.

  2. Étape 2
    L'utilisateur crée le fichier "B" (qui occupe 1 cluster). Le fichier s'implante à la suite du fichier "A".
  3. Étape 3
    L'utilisateur crée le fichier "C" (qui occupe 2 clusters). Le fichier s'implante à la suite du fichier "B".
  4. Étape 4
    L'utilisateur supprime le fichier "B". Son espace devient libre. Il y a un " trou ".
  5. Étape 5
    L'utilisateur crée le fichier "D" (qui occupe 1 cluster). Le fichier s'implante à l'ancienne place du fichier "B".
  6. Étape 6
    L'utilisateur ajoute des données au fichier "A". Ce dernier s'étend là où il y a de la place, soit après le fichier "C". Il est désormais fragmenté en deux morceaux. Des pointeurs sont créés pour assurer la liaison entre les fragments.
  7. Étape 7
    L'utilisateur ajoute des données au fichier "D". Ce dernier s'étend là où il y a de la place, soit après le second fragment du fichier "A". Il est désormais fragmenté, lui aussi, en deux morceaux. Des pointeurs sont créés pour assurer la liaison entre les fragments.
  8. Étape 8
    L'utilisateur supprime le fichier "C". Son espace devient libre. Il y a un " trou ".
  9. Étape 9
    L'utilisateur crée le fichier "E" qui occupe une partie d'un trou.
    Puis l'utilisateur crée le fichier "F" qui est trop grand pour occuper un trou et s'implante un peu plus loin.
    Puis l'utilisateur étend beaucoup le fichier "A". Il n'y a pas de trou assez grand pour la contenir d'un seul tenant et l'extension s'implante un peu plus loin pour ne former qu'un seul fragment, la seconde extension de ce fichier qui est désormais constitué de trois fragments.
  10. Étape 10
    L'utilisateur diminue la taille des données de "F". Il y a création d'un trou.
    L'utilisateur ajoute des données au fichier "D". Ce dernier s'étend dans un trou où il y a suffisamment de place. Seconde extension de ce fichier qui est désormais constitué de trois fragments.
  11. Étape 11
    Extension de "D" suite 3
    Extension de "F"
    Création de "G"
  12. Étape 12
    Suppression de "A"
    Création de "H"
    Création de "I"
  13. Étape 13
    Suppression de "H"
    Suppression de "E"
    Il y a quatre trous et un fichier fragmenté en quatre morceaux.
  14. Étape 14
    Défragmentation. Réorganisation des fichiers fragmentés en un seul segment. Regroupement de tous les espaces libres en un seul segment.

    Notes :

    • Contrairement à ce qui peut être lu parfois, la défragmentation ne consiste absolument pas à trier les fichiers dans un ordre quelconque.
    • Contrairement à ce qui peut être lu parfois, la défragmentation n'a aucune incidence sur la RAM.
    • La défragmentation peut être une opération assez longue si elle est pratiquée rarement sur des dizaines de milliers de fichiers représentant des centaines de milliers de fragments.
    • A partir de Windows 7, le système d'exploitation effectue, de lui-même, en continue (lorsque l'ordinateur n'est pas sollicité), une défragmentation sommaire qui permet d'espacer les défragmentations lancées avec un outil tiers (mais cela ne signifie absolument pas qu'il n'est plus du tout nécessaire de faire des défragmentations épisodiques à partir de Windows 7).
    • La défragmentation a besoin d'un espace de travail où elle va déplacer et regrouper les fragments de chaque fichier avant de déplacer à nouveau le fichier défragmenté vers son nouvel emplacement. L'estimation de cet espace de travail est de 15% de la taille totale du disque. Il faut donc que votre disque dur ne soit pas occupé à plus de 85% pour permettre une défragmentation assez efficace, sinon, elle aura tout de même lieu si vous la forcez, mais certains gros fichiers risques de ne pas être défragmenter et la réorganisation totale du disque risque de ne pas être parfaite.
    • La défragmentation est beaucoup plus compliquée que ce schéma "naïf" ne le laisse entendre. En particulier, certains fichiers sont fixes et ne peuvent être déplacés. C'est le cas du fichier de mémoire virtuelle de Windows et de très nombreux autres fichiers système. La diminution de la taille d'un fichier n'entraîne pas la récupération immédiate de la place libérée.


Exemple réel d'un fichier fragmenté (ici, en 441 fragments)
Exemple réel d'un fichier fragmenté (ici, en 441 fragments)

RéférencesRéférences" Références "


RessourcesRessources" Ressources "

Microsoft - Qu’est-ce que la défragmentation d’un disque ?
Microsoft - Améliorer les performances grâce à la défragmentation du disque dur

Ressources NTFS

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