Defragmentierung

Was ist Defragmentierung?

Bei der Defragmentierung, auch Defragging oder Defrag, werden die Daten auf einem Speichermedium, zum Beispiel einer Festplatte (HDD), neu angeordnet, um eine effiziente Speicherung und einen effizienten Zugriff zu ermöglichen.

Die Defragmentierung einer Festplatte kann die Leistung und Geschwindigkeit eines Computers oder Laptops verbessern. Um Fragmentierung zu verringern, verwendet ein Festplattenoptimierungsprogramm in der Regel Verdichtung, um größere Speicherbereiche freizugeben. Bestimmte Festplattendefragmentierungs-Tools versuchen, kleinere Dateien zusammenzuhalten, vor allem, wenn auf sie häufig sequenziell zugegriffen wird.

In Linux-basierten Dateisystemen kommt es nicht so häufig zu einer Fragmentierung, da das Linux-Journaling-System die Daten an mehreren Stellen auf der Festplatte speichert und sie automatisch verschiebt, sobald es eine Fragmentierung feststellt.

Interfile- und Infrafile-Fragmentierung im Vergleich

Beim Speichern, Löschen und Ändern von Dateien treten zwei Arten von Fragmentierung auf: die Interfile-Fragmentierung und die Infrafile-Fragmentierung. Erstere führt bei mechanischen Laufwerken zu Latenzen, da Dateien, die kurz nacheinander abgerufen werden und sich zum Beispiel in der Benutzeroberfläche im selben Ordner befinden, auf der Festplatte nicht unbedingt direkt nebeneinander liegen. Viele Betriebssysteme speichern Dateien nämlich nicht nebeneinander, sondern dort, wo gerade Platz ist. Eine Verzögerung entsteht dann dadurch, dass der Lesekopf erst an die andere Stelle wandern muss, um die nächste Datei zu ziehen.

Infrafile-Fragmentierung entsteht auch, weil Betriebssysteme jede Lücke im Speicher ausnutzen. Wenn Sie Dateien gelöscht haben, die kleiner waren als die Datei, die Sie als nächstes speichern möchten, teilt das System die Datei in die kleineren Speicherlücken auf, aus denen es sie beim Abrufen wieder zusammensetzt, um den Speicher effizient zu nutzen. Infrafile-Fragmentierung kann auch auftreten, wenn Sie eine Datei ständig erweitern. Da sie auf dem Speichermedium direkt neben einer anderen Datei liegt, kann man sie nicht einfach zusammenfügen. Der zusätzliche Speicherplatz wird dann in der nächsten Lücke belegt.

Je mehr fragmentierte Dateien sich auf der Festplatte befinden und je weiter die Fragmente auseinander liegen, desto öfter und weiter muss der Lesekopf auf der Festplatte wandern und desto länger dauert es, die Datei zu laden. Außerdem führt Fragmentierung zu einem Anschwellen der Metadaten, in denen das Dateisystem aufzeichnet, wo sich welche Dateifragmente befinden, und lässt Festplatten vorzeitig altern.

Warum ist eine Defragmentierung erforderlich?

Die Defragmentierung kann Probleme wie langsame Geschwindigkeiten, Einfrieren und verlängerte Boot-Zeiten eines Computers lösen und abmildern. Wenn nicht genügend zusammenhängender Speicherplatz für vollständige Dateien auf einer Festplatte vorhanden ist, können die Dateien fragmentiert werden, und die Storage-Algorithmen auf der Festplatte trennen die Daten, um sie in den verfügbaren Speicherplatz einzupassen. Durch die Defragmentierung werden diese fragmentierten Dateien konsolidiert, so dass alle zusammengehörigen Teile aneinandergereiht werden.

Eine fragmentierte Festplatte ist vergleichbar mit einer riesigen, durcheinander geworfenen Wäscheladung, bei der die verschiedenen Kleidungsarten und -farben durcheinandergeraten sind. Sobald die Festplatte defragmentiert ist, verbessert sich die Systemleistung, da alle durcheinander geratenen Daten neu geordnet und in geeigneter Weise gespeichert werden.

Nachfolgend sind die wichtigsten Vorteile der Defragmentierung einer Festplatte aufgeführt:

• Die Dateien bleiben geordnet: Im Laufe der Zeit kann das Hinzufügen und Löschen von Dateien auf einer Festplatte dazu führen, dass die Daten verstreut werden, insbesondere wenn der Speicherplatz knapp wird. Durch die Defragmentierung werden die einzelnen Dateien geordnet, was zu einer höheren Geschwindigkeit der Festplatte führt.
• Ungenutzter Speicherplatz wird frei gemacht: Ungenutzter Speicherplatz auf einer Festplatte kann durch Defragmentierung maximiert werden. Manchmal kann auch mehr nutzbarer Speicherplatz geschaffen werden, wenn Datenreste von gelöschten Dateien übrig sind.
• Die Lebensdauer der Festplatte wird verlängert: Bei regelmäßiger Defragmentierung bleiben die Dateien auf einer Festplatte geordnet. Das bedeutet, dass die mechanischen und rotierenden Komponenten einer Festplatte nicht so stark beansprucht werden, was wiederum die Lebensdauer einer Festplatte verlängert.

Wie kommt es zur Fragmentierung?

Fragmentierung entsteht mit der Zeit und kann viele Ursachen haben. Im Folgenden werden einige Gründe für die Fragmentierung auf einer Festplatte genannt:

• Wenn eine übermäßig große Datei, zum Beispiel eine Medien- oder Filmdatei, nicht in den leeren Speicherplatz einer Festplatte passt, kommt es zu einer Fragmentierung.
• Wenn eine bestehende Datei aktualisiert wird, aber der Platz, den sie einnimmt, keinen Platz für neue Änderungen bietet, kommt es zur Fragmentierung.
• Das Dateisystem – der Teil des Betriebssystems, der steuert, wie Dateien gespeichert werden – kann die Dateien in kleinere Teile zerlegen, wenn es versucht, sie schnell zu speichern.

Defragmentierung, SSDs und Flash-Speicher

Die beschriebenen Fragmentierungsprobleme treten in dieser Form nur bei Festplatten auf – SSDs und Flash-Speicher haben keine beweglichen Leseköpfe und mechanischen Teile und leiden daher nicht unter Fragmentierung. Sie können auf alle Speicherbereiche mit exakt gleicher Geschwindigkeit zugreifen und verteilen die Daten daher absichtlich gleichmäßig über den Speicherplatz, um sicherzustellen, dass kein Speicherbereich schneller verschleißt als andere – diese Praxis wird als Wear Leveling bezeichnet.

SSD sollten daher auf keinen Fall defragmentiert werden. Denn dabei werden Daten in großer Zahl und wiederholt gelöscht und überschrieben. Dadurch wird die Lebensdauer einer SSD begrenzt, bis es zu Abnutzungserscheinungen kommt. Die automatische Defragmentierung von Windows und macOS funktioniert daher nicht bei Festplatten, die sich selbst als SSD ausweisen.

Auch bei Flash-Speichern würde eine Defragmentierung aus den gleichen Gründen das Gerät vorzeitig altern lassen und ist völlig überflüssig.

So führen Sie eine Defragmentierung durch

Die meisten modernen Betriebssysteme verfügen über integrierte Tools zur Defragmentierung der Festplatte, die den Defragmentierungsprozess automatisch durchführen. Einige Betriebssysteme, zum Beispiel Microsoft Windows 7 und höher, können jedoch auch manuell defragmentiert werden.

Gehen Sie wie folgt vor, um eine Festplatte auf einem Windows-11-Rechner manuell zu defragmentieren:

1. Öffnen Sie die Suchleiste im Startmenü und geben Sie defrag ein.

2. Wählen Sie unter der Option Laufwerke defragmentieren und optimieren das Laufwerk aus, das defragmentiert werden muss, und klicken Sie auf Optimieren.

Dieser Vorgang ist fast identisch mit der Defragmentierung einer Serverfestplatte, wie zum Beispiel einer Festplatte von Windows Server 2016 oder Windows Server 2022.

Wie oft müssen Sie eine Festplatte defragmentieren?

Die Häufigkeit der Defragmentierung einer Festplatte hängt von ihrer Nutzung ab.

Da moderne Versionen von Windows und macOS über integrierte Optimierungs-Tools verfügen, ist eine manuelle Defragmentierung nicht erforderlich, insbesondere wenn der Computer ständig eingeschaltet ist. Wenn ein Gerät jedoch routinemäßig heruntergefahren wird, kann es sein, dass die integrierten Defragmentierungsprogramme nicht automatisch ausgeführt werden.

In solchen Fällen ist es wahrscheinlich eine gute Idee, das Defragmentierungsprogramm einmal im Monat auszuführen.