磁盘碎片

档案碎片及碎片重组演示

在计算领域，档案系统碎片（英语：File system fragmentation，或称磁碟碎片、档案系统老化）是档案系统将档案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。磁碟碎片会增加磁碟磁头移动频率，即增加了寻道时间，会降低磁碟读写性能，进而影响操作系统及软件性能。另外，档案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，是将档案和可用空间重新组织为连续区域的过程。

固态磁碟（SSD）不是真正的磁碟，也不是“旋转的”，所以没有档案碎片问题。

原因

在分区上首次初始化档案系统时，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，意味着档案系统能将新档案放在分区任何位置。在档案系统建立后的一段时间内，其档案布局近乎最佳，当安装操作系统或软件或解包存档时，单独的档案按顺序生成，因此相关档案的位置接近。

删除或截断某档案可能会腾空区块；但加到档案的新内容可能会放在分开区块而非档案结束处，因为该处可能已分配给另一份档案，因此档案会有新片段。随着时间过去，相同因素使可用空间以及频繁附加的档案变碎。可用空间变短也意味档案系统不能再为新档案分配连续空间，而必须将它们拆碎。当储存空间变满且无大量连续的可用空间时尤其如此。

简单范例

对自由空间碎片和档案碎片发生过程的简单示例

磁碟中5份档案甲、乙、丙、丁、戊按顺序连续储存，每份档案占10区，（例子中每区大小不重要）剩余区域即是可用空间，因此可在档案戊之后新增档案。

类型

以下几个层次可能会出现档案系统碎片：

• 各个档案中的碎片
• 可用空间碎片
• 在独立但相关档案间之访问局部性减少

档案分散

参见：文件序列

档案分割，也称为相关档案碎片，或者应用程序级（档案）碎片，指缺乏引用的局部性（在存储介质中）在相关档案之间。

消极后果

对于消费级硬盘驱动器而言，磁碟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碟上的格式，还取决于它的实现。相对于机械磁碟，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，文件系统还需要储存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碟中，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

碎片重组是减少档案碎片的过程，将档案片段集合连接起来。部份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。

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