Что такое кластеры?
Кластеры в файловых системах
Кластер (Cluster) — это минимальная единица хранения данных на жестком диске или SSD, состоящая из одного или нескольких секторов.
1. Почему используются кластеры?
Жёсткие диски и SSD работают с секторами — стандартный размер сектора на большинстве современных устройств составляет 512 байт или 4096 байт (4К Advanced Format). Однако операционные системы не работают с секторами напрямую, а группируют их в кластеры для более эффективного управления файлами.
- Если файловая система использует кластеры размером 4 КБ (8 секторов по 512 байт), то даже файл размером 1 байт займёт целый кластер (4 КБ).
2. Размер кластера
Размер кластера задаётся при форматировании и зависит от файловой системы:
Чем меньше размер кластера, тем меньше потерь дискового пространства, но возрастает нагрузка на файловую систему.
Чем больше размер кластера, тем меньше фрагментация, но больше потерь на маленьких файлах.
- На диске с кластерами 64 КБ, если файл весит 65 КБ, он займёт 2 кластера (128 КБ).
- Если на том же диске хранить 1000 файлов по 1 КБ, они займут 1000 × 64 КБ = 64 МБ вместо 1 МБ.
3. Как кластеры хранят данные?
Каждый файл занимает целое число кластеров. Если файл меньше размера кластера, неиспользуемая часть кластера остаётся пустой (это называется внутренней фрагментацией).
- Фрагментированные файлы — если файл разбит на несколько несмежных кластеров, он становится фрагментированным, что замедляет чтение на HDD (но не на SSD).
4. Различия в FAT32 и NTFS
- FAT32 использует таблицу FAT для отслеживания кластеров, что приводит к фрагментации.
- NTFS хранит информацию о кластерах в MFT и поддерживает разреженные файлы (sparse files), уменьшая потери пространства.
Вывод
Кластеры — это блоки, в которых хранятся файлы. Их размер влияет на скорость работы и использование дискового пространства.