Розмір кластера при форматуванні

Рано чи пізно на будь-якому комп'ютері потрібно виконати таку процедуру, як форматування диска. При цьому, щоб її запустити, системі потрібно відповісти на питання, який виставити розмір кластера, що нерідко ставить у безвихідь початківців (і не тільки) користувачів ПК.

Як в комп'ютері зберігаються дані

Щоб зрозуміти, який краще вибирати оптимальний розмір кластеру диска, потрібно розглянути його роботу в цілому. Якщо дуже сильно все спростити, можна образно уявити пам'ять накопичувача у вигляді кімнати, по стінах якої розташовано безліч пронумерованих маленьких шухлядок.




Окремо буде знаходитися каталог (карта диска), який потрібен для того, щоб система не переглядала всі «скриньки», а відразу знала, наприклад, що файл з певною аудіозаписом знаходиться у скриньках з номерами від 45 до 62. Також може бути варіант, що при запису файлів у пам'ять не знайшлося порожніх скриньок, що стоять поспіль, і комп'ютер записав файл скриньки від 45 до 50 і від 65 до 77. Відповідно, це відображається в каталозі, і коли системі треба дістати файл для роботи, вона «дивиться» в карту диска і «дістає» потрібну запис з шухлядок. Розмір кластера при цьому можна образно порівняти з величиною скриньки. Тут треба взяти до уваги той факт, що комп'ютер не може в один ящик покласти шматочки різних файлів, інакше буде плутанина в каталозі. Відповідно, файл або його частина може займати весь обсяг скриньки, а може бути менше. З наведеного прикладу зрозуміло, що обсяг однієї скриньки - це мінімально можлива одиниця пам'яті, що виділяється для зберігання шматочка файлу, яку і називають «розмір кластера».

Навіщо виконувати форматування

В першу чергу ця операція робиться для повного очищення диска. Якщо його простір зайнятий безліччю файлів, то при звичайному їх видаленні система буде прати їх по черзі, що в деяких випадках може вплинути на швидкість виконання всієї процедури в цілому. Якщо ж виконувати форматування, то не обов'язково фізично видаляти дані з кожної комірки окремо – можна вибрати такий параметр, як «швидка очищення змісту». При цьому способі не стирається вміст диска в цілому, а тільки записи з каталогу. Системі буде дана команда сприймати кластери як не містять даних, відповідно, при записі нового файлу старі дані будуть просто замінено на нові. Це використовують деякі програми, що відновлюють видалені файли – поки в кластери не записано щось нове, їх колишнє вміст ще можна витягти.




Другою причиною, за якої і потрібно вирішити питання, який розмір кластера при форматуванні необхідно вибрати, буде зміна файлової системи.

Відмінності між розмітками дисків

Якщо продовжити аналогію з кімнатою, уставленою скриньками, то буде зрозуміло, що можуть бути різні способи впорядкувати дані в них, а також систематизувати запису в каталозі. Кожен з таких методів буде називатися окремої файловою системою, зі своїми перевагами і недоліками. Яка з них буде використовуватися, залежить в першу чергу від операційної системи і того, як планується використовувати сам комп'ютер, і якої величини файли будуть зберігатися в його пам'яті. Тут потрібно відзначити, що поняття «кластер» відноситься до розмітками, створеним для ОС сімейства Windows та деяким Mac від Apple.

Файлова система FAT

Ця розмітка жорсткого диска використовувалася в операційних системах DOS і ранніх Windows, аж до версії XP. Саме при ній поняття «розмір кластера» прийняло значення мінімального ділянки жорсткого диска, яке може бути виділено під зберігання даних. Уточнення! Фізично найменшим ділянкою диска з даними є сектор, обсягом 512 Байт, яких у кластері, у залежності від файлової системи ОС, може утримуватися від 1 до 128 штук. Відповідно, його величина може бути від 512 Байт до 64 Кбайт. Сама FAT існує в трьох версіях, що відрізняються між собою довжиною запису номера кластера в каталозі. Це FAT 1216 і 32. Зрозуміло, що чим довше може бути номер «скриньки», тим більша їх кількість може «побачити» ОС комп'ютера.

Недоліки та обмеження файлових систем FAT

Зворотного стороною медалі є те, що якщо цих скриньок буде більше, ніж може «побачити» система, то не всі з них будуть використані, а лише ті, яким вистачить номерів. З-за цього великий жорсткий диск може або зовсім не отформатироваться у цій файловій системі, або показати менший об'єм після операції. Ще одним мінусом є те, що якщо кластер займає декілька секторів, то можуть бути втрати вільного місця, адже якщо він дорівнює 32 Кбайт, і з них буде зайнятий тільки 1 Кілобайт, то решта 31 залишаться вільними. Обмеження, якщо використовувати мінімальний і максимальний розмір кластера при форматуванні, будуть наступні:

Версія файлової системи FAT



Максимальна кількість кластерів



Мінімальний розмір кластера /Об'єм диску при цьому значенні



Максимальний розмір кластера /Об'єм диску при цьому значенні



Максимально можливий розмір файлу



12



2 12 = 4096



512 б /2 Мб



8192/32 Мб



32 Мб



16



2 16 = 65536



512 б /32 Мб



32768/2 Гб**



2 Гб



32



2 28* = 268435456



512 б /128 Гб



32768/8 Тб**



4 Гб

*З-за особливостей ОС. **Деякі програми або ОС, підтримують FAT, теоретично здатні читати кластери більше 32 Кб. У таких випадках граничним значенням було б 64 Кб і вдвічі більший максимальний об'єм диску. Але втрати місця в такому випадку досягали 50% і питання, який розмір кластера вибрати, був зайвим – набагато вигідніше розділити диск на 2 частини і використовувати «скриньку» об'ємом не більше 32 Кб.

Файлова система NTFS

Створена на зміну застарілим версіями FAT, для підтримки великих дисків обсягів і нових технологій, впроваджуваних в операційні системи. Від попередниць в першу чергу відрізняється можливою кількістю кластерів, число яких може досягати 2 48 . Це дозволяє використовувати NTFS, на дисках об'ємом 16 Ексабайт (16 млн Терабайт), причому величина використовуваних файлів обмежена тільки ємністю носія. Якщо розмір кластера при форматуванні NTFS-розділів може бути обраний приблизно, як і в попередниць – від 512 Байт до 64 Кбайт, то можливості файлової системи для дотримання безпеки на порядок вище. Її записи можуть дотримуватися права доступу кількох власників комп'ютера, є можливість призначати квоти доступного місця на диску, а крім того, самі файли захищені від збоїв, наприклад, при відключенні електроенергії. Так як ця файлова система далека від вичерпання своїх ресурсів, то вирішувати, який розмір кластера потрібно виставити, ще довго доведеться на її прикладі.

На що впливає величина кластера – як підсумок

Найбільша проблема, яку він може створити, – надлишок невикористаного дискового простору. Але тільки в тому випадку, якщо на диску є дуже багато маленьких файлів. Для наочності потрібно уявити, що є накопичувач об'ємом 1 Тб, він повністю зайнятий різними файлами – відео, аудіо і текстовими документами, і кожен з файлів займає зайвий кластер (він або менше, або більше – у будь-якому випадку залишається невикористовуване місце).

Файли



Втрати (Гб), якщо розмір кластера:



Тип



Кількість



Розмір



Заг. розмір



512 б



1024 б



2048 б



4096 б



8192 б



16 Кб



32 Кб



64 Кб



Відео



550



145 Гб



802



00003



00005



0001



0002



0004



0008



0017



0033



Аудіо



20000



8 Мб



156



00095



002



004



008



015



03



06



122



Докум.



100000



100 б



95



00476



0095



019



038



076



153



305



61



Загальна:



120550



-



9675



0057



0115



023



046



092



184



368



736

За замовчуванням розмір кластера при форматуванні виставляється 4 Кб. При цьому якщо на диску є 100 тисяч текстових документів, по 100 байт кожен, втрати складуть 460 мегабайт. Важливо! Потрібно пам'ятати, що чим більший розмір кластера, тим менше навантаження на жорсткий диск. З таблиці видно, що якщо на диску не планується зберігання великої кількості дрібних файлів, тобто він призначений для музики і фільмів, то краще всього виставляти максимальний розмір кластера. В іншому випадку потрібно вибирати між бажанням заощадити кілька сотень мегабайт і потенційно більшим навантаженням на привід носія, а до того ж задуматися, чи набереться на ньому 100 тисяч дрібних файлів. Окрему увагу потрібно звернути на системний розділ диска, на якому встановлена система. Якщо при її установці тому форматується сторонніми програмами, що дозволяють вибрати розмір кластера, то не зайве згадати, що тільки в папці Windows міститься близько 90 тис. файлів, і ще близько 50 тис. - в папці користувача Тому тут краще залишити золоту середину, пропоновану системою.