ĐỒ ÁN PHÂN MẢNH MÁY TÍNH

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

1

LỜI GIỚI THIỆU

Bước vào thế kỉ 21, dường như Công nghệ thông tin đã không còn xa lạ với con người
Việt Nam. Máy tính và internet ngày càng trở nên thân thuộc hơn với cuộc sống của con
người. Ta sử dụng máy tính cho nhiều mục đích như: học tập, giải trí, công việc, liên
lạc,…Việc tìm hiểu kiến thức về máy tính, phần cứng cũng như phần mềm đã không còn quá
xa vời với sự phát triển rộng rãi của internet…
Cùng với những tiến bộ nhanh chóng của kĩ thuật máy tính điện tử, tin học đã dần dần
hình thành và phát triển thành ngành khoa học độc lập từ những năm 1960. Nội dung của tin
học là việc mô phỏng các cơ chế hoạt động thông tin của bộ óc con người, trên cơ sở đó tạo ra
các máy móc thực hiện tự động các quá trình xử lí thông tin và tri thức với tốc độ nhanh, khả
năng lưu trữ thông tin lớn, từ đó mở rộng ứng dụng vào mọi lĩnh vực hoạt động của con người.
Các lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu của tin học bao gồm: thuật toán và cấu trúc dữ liệu, kiến trúc
máy tính, hệ điều hành, tính toán số và kí hiệu, ngôn ngữ lập trình, phương pháp luận và công
nghệ phần mềm, cơ sở dữ liệu và các hệ tìm kiếm thông tin, trí tuệ nhân tạo và người máy,
giao tiếp người - máy". Công nghệ thông tin là ngành quản lý công nghệ và mở ra nhiều lĩnh
vực khác nhau như phần mềm máy tính, hệ thống thông tin, phần cứng máy tính, ngôn ngữ lập
trình nhưng lại không giới hạn một số thứ như các quy trình và cấu trúc dữ liệu. Tóm lại, bất
cứ thứ gì mà biểu diễn dữ liệu, thông tin hay tri thức trong các định dạng nhìn thấy được,
thông qua bất kỳ cơ chế phân phối đa phương tiện nào thì đều được xem là phần con của lĩnh
vực công nghệ thông tin. Công nghệ thông tin cung cấp cho các doanh nghiệp bốn nhóm dịch
vụ lõi để giúp thực thi các chiến lược kinh doanh đó là: quá trình tự động kinh doanh, cung
cấp thông tin, kết nối với khách hàng và các công cụ sản xuất.
Qua nhiều thời gian, đi kèm với sự phát triển của phần cứng máy tính là sự tìm tòi phát
triển không ngừng của các hệ điều hành máy tính. Nhiều hệ điều hành được tạo ra để đáp ứng
nhu cầu sử dụng của con người như Windows, Linux,…và qua đây chúng ta sẽ tìm hiểu một
số thao tác đơn giản trên máy tính, cách cài đặt và sử dụng một số Hệ điều hành thân thuộc

này.

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

2


LỜI CẢM ƠN

Thông qua bài đồ án này em và các bạn trong nhóm R2 cùng gửi lời cảm ơn đến thầy
Dương Trọng Đính. Chính thầy là người đưa ra đồ án để chúng em có thể tìm tòi, học hỏi và
trao dồi kiến thức để mở mang tầm hiểu biết. Lời cảm ơn thực sự có ý nghĩa khi mỗi thành
viên trong nhóm có thể nỗ lực phấn đấu và hoàn thành bài đồ án như mong muốn và hạn chế
lỗi nhiều. Và khi mỗi chúng ta bắt tay vào làm thì mới thấy được muốn làm bất cứ một việc
nào cũng không hề dễ dàng, nó chỉ dễ khi chúng ta biết cách làm và đã làm nhiều lần tới quen
thuộc. Cuối cùng, một lần nữa xin chân thành cảm ơn thầy Dương Trọng Đính.
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

3

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

4

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ổ cứng − Hard Disk Drive − HDD.
Phân vùng − Partition.
Hệ thống tập tin hiệu năng cao HPFS − High Performance File System – HPFS.
Bảng cấp phát tập tin − File Allocation Table – FAT.
Hệ thống tập tin công nghệ mới − New Technology File System − NTFS.

Ổ lưu trữ thể bền vững hay Ổ cứng điện tử − Solid State Drive – SSD.





















ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

5


DANH SÁCH ẢNH TRONG BÁO CÁO

HÌNH 1: CẤU TẠO Ổ CỨNG. 11

HÌNH 2: CẤU TẠO Ổ CỨNG. 15
HÌNH 3: CẤU TẠO Ổ CỨNG. 16
HÌNH 4: NGUYÊN NHÂN PHÂN MẢNH. 18
HÌNH 5: NGUYÊN NHÂN PHÂN MẢNH. 20
HÌNH 6: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 22
HÌNH 7: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 22
HÌNH 8: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 23
HÌNH 9: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 24
HÌNH 10: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 25
HÌNH 11: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 26
HÌNH 12: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 27
HÌNH 13: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 27
HÌNH 14: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 28
HÌNH 15: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 29
HÌNH 16: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX. 30
HÌNH 17: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN WINDOWS. 31
HÌNH 18: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN WINDOWS. 33
HÌNH 19: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN WINDOWS. 34
HÌNH 20: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN WINDOWS. 36
HÌNH 21: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN WINDOWS. 37
HÌNH 22: TÁC HẠI PHÂN MẢNH. 39
HÌNH 23: TÁC HẠI PHÂN MẢNH. 40
HÌNH 24: CHỐNG PHÂN MẢNH. 41
HÌNH 25: CHỐNG PHÂN MẢNH. 42
HÌNH 26: CHỐNG PHÂN MẢNH. 43
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

6

HÌNH 27: CHỐNG PHÂN MẢNH. 43

HÌNH 28: CHỐNG PHÂN MẢNH. 44
HÌNH 29: CHỐNG PHÂN MẢNH. 45
HÌNH 30: CHỐNG PHÂN MẢNH. 46
HÌNH 31: CHỐNG PHÂN MẢNH. 46
HÌNH 32: CHỐNG PHÂN MẢNH. 47
HÌNH 33: CHỐNG PHÂN MẢNH. 48
HÌNH 34: CHỐNG PHÂN MẢNH. 49
HÌNH 35: CHỐNG PHÂN MẢNH. 50
HÌNH 36: CHỐNG PHÂN MẢNH. 51
HÌNH 37: CHỐNG PHÂN MẢNH. 52
HÌNH 38: Ổ CỨNG. 53
HÌNH 39: CƠ CHẾ PHÂN MẢNH. 54
HÌNH 40: NGĂN CHẶN PHÂN MẢNH. 55

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

7

MỤC LỤC TỰ ĐỘNG

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU 9
CHƯƠNG 2 : TÌM HIỂU VỀ ĐỀ TÀI 10
I. Vấn đề phân mảnh: 10
1. Cấu tạo và thông tin về của ổ cứng: 10
a. Thông tin sơ bộ: 10
b. Cấu tạo chi tiết: 11
2. Các khái niệm khác: 12
a. Đĩa từ : 13
b. Track : 13
c. Sector : 13

d. Cylinder : 13
e. Trục quay : 13
f. Đầu đọc/ghi : 14
g. Cần di chuyển đầu đọc/ghi : 14
3. Khái niệm phân mảnh: (chung cho windows và linux) 15
4. Nguyên nhân phân mảnh: 17
5. Cơ chế ghi file lên ổ cứng: 21
a. Cơ chế ghi dữ liệu trên Linux: 21
b. Cơ chế ghi dữ liệu trên Windows : 31
6. Tác hại của phân mảnh dữ liệu : (linux và window) 39
II. Chống Phân Mảnh (cách giải quyết) : 41
1. Chống phân mảnh (Defragmenter): 41
2. Các phần mềm khác: 47
a. Piriform Defraggler : 47
b. IObit Smart Defrag: 48
c. Auslogics Disk Defrag Free: 49
d. MyDefrag: 50
e. Glarysoft Disk SpeedUp: 51
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

8

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 53
1. Ổ cứng là phần chậm nhất trong hệ thống máy: 53
2. Phân mảnh trong ổ cứng gây nhiều hiệu quả xấu: 53
3. Cài cho máy tính một công nghệ cải thiện tốc độ: 53
4. Máy chủ thường xuyên bị ảnh hưởng: 53
5. Điều hành hệ thống không bị ngắt đoạn: 54
6. Chống phân mảnh mặc dù dung lượng trống còn ít: 54
7. Ngăn chặn sự phân mảnh trước khi nó xảy ra: 54

8. Tự động chống phân mảnh mang lại sức sống mới cho hệ thống: 55
9. Phân tích biểu hiện của hệ thống mạng: 55
















ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

9

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU

KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI:
Đề tài: Vấn đề phân mảnh trong các hệ điều hành và cách giải quyết.
Phân vùng:
HDD khi gắn vào máy, thường thì không để nguyên một khối mà phân chia nó thành các
Partition để tiện trong việc lưu trữ dữ liệu, dễ dàng sao lưu, phục hồi khi máy gặp sự cố cần
phải cài đặt lại hệ điều hành.

Ổ cứng vật lý được chia thành nhiều phân vùng: C, D, E , , Z.
Ở đây, ổ C gọi là 1 phân vùng trên ổ cứng.
Phân mảnh:
Là hiện tượng 1 file khi lưu trên 1 phân vùng nào đó sẽ bị chia cắt thành nhiều phần để lưu
vào nhiều vị trí khác nhau trên phân vùng.
Chống/Giải phân mảnh:
Là việc tổ chức lại các vùng trống trên phân vùng để 1 file có thể được lưu trên 1 vị trí trống
của phân vùng.
Liên quan tới vấn đề này có 2 nhóm câu hỏi quan trọng đặt ra:

1. Hiện tượng bị Phân mảnh trên ổ cứng là gì?Nguyên nhân?Cơ chế? Tác hại?Khắc phục phân
mảnh?
2. Chống phân mảnh là làm gì? Họat động của các chương trình chống phân mảnh?

Để trả lời được 2 câu hỏi trên chúng ta cùng tìm hiểu nội dung chi tiết.

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

10

CHƯƠNG 2 : TÌM HIỂU VỀ ĐỀ TÀI

I. Vấn đề phân mảnh:
1. Cấu tạo và thông tin về của ổ cứng:
a. Thông tin sơ bộ:
Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa
hình tròn phủ vật liệu từ tính.
Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi" (non-volatile), có nghĩa là chúng không bị
mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng.
Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng chứa dữ liệu thành

quả của một quá trình làm việc của những người sử dụng máy tính. Những sự hư hỏng của các
thiết bị khác trong hệ thống máy tính có thể sửa chữa hoặc thay thế được, nhưng dữ liệu bị mất
do yếu tố hư hỏng phần cứng của ổ đĩa cứng thường rất khó lấy lại được.
Ổ cứng thường được gắn liền với máy tính để lưu trữ dữ liệu cho dù chúng xuất hiện
muộn hơn so với những chiếc máy tính đầu tiên.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, ổ đĩa cứng ngày nay có kích thước càng
nhỏ đi đến các chuẩn thông dụng với dung lượng thì ngày càng tăng lên. Những thiết kế đầu
tiên ổ đĩa cứng chỉ dành cho các máy tính thì ngày nay ổ đĩa cứng còn được sử dụng trong các
thiết bị điện tử khác như máy nghe nhạc kĩ thuật số, máy ảnh số, điện thoại di động thông
minh (SmartPhone), máy quay phim kĩ thuật số, thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân
Không chỉ tuân theo các thiết kế ban đầu, ổ đĩa cứng đã có những bước tiến công nghệ
nhằm giúp lưu trữ và truy xuất dữ liệu nhanh hơn: ví dụ sự xuất hiện của các ổ đĩa cứng lai
giúp cho hệ điều hành hoạt động tối ưu hơn, giảm thời gian khởi động của hệ thống, tiết kiệm
năng lượng, sự thay đổi phương thức ghi dữ liệu trên các đĩa từ làm cho dung lượng mỗi ổ đĩa
cứng tăng lên đáng kể.

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

11

b. Cấu tạo chi tiết:


HÌNH 1: CẤU TẠO Ổ CỨNG.

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

12

Ổ đĩa cứng gồm các thành phần, bộ phận có thể liệt kê cơ bản và giải thích sơ bộ như

sau:
 Cụm đĩa: Bao gồm toàn bộ các đĩa, trục quay và động cơ.
 Đĩa từ.
 Trục quay: truyền chuyển động của đĩa từ.
 Động cơ: Được gắn đồng trục với trục quay và các đĩa.
 Cụm đầu đọc:
 Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi dữ liệu.
 Cần di chuyển đầu đọc (head arm hoặc actuator arm).
 Cụm mạch điện:
 Mạch điều khiển: có nhiệm vụ điều khiển động cơ đồng trục, điều khiển sự di chuyển
của cần di chuyển đầu đọc để đảm bảo đến đúng vị trí trên bề mặt đĩa.
 Mạch xử lý dữ liệu: dùng để xử lý những dữ liệu đọc/ghi của ổ đĩa cứng.
 Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá trình đọc/ghi dữ liệu.
 Dữ liệu trên bộ nhớ đệm sẽ mất đi khi ổ đĩa cứng ngừng được cấp điện.
 Đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ đĩa cứng.
 Đầu kết nối giao tiếp với máy tính.
 Cầu đấu thiết đặt (tạm dịch từ jumper) thiết đặt chế độ làm việc của ổ đĩa cứng: Lựa
chọn chế độ làm việc của ổ đĩa cứng (SATA 150 hoặc SATA 300) hay thứ tự trên các
kênh trên giao tiếp IDE (master hay slave hoặc tự lựa chọn), lựa chọn các thông số làm
việc khác
 Vỏ đĩa cứng:
Vỏ ổ đĩa cứng gồm các phần: Phần đế chứa các linh kiện gắn trên nó, phần nắp đậy lại để
bảo vệ các linh kiện bên trong.
Vỏ ổ đĩa cứng có chức năng chính nhằm định vị các linh kiện và đảm bảo độ kín khít để
không cho phép bụi được lọt vào bên trong của ổ đĩa cứng.
Ngoài ra, vỏ đĩa cứng còn có tác dụng chịu đựng sự va chạm (ở mức độ thấp) để bảo vệ ổ đĩa
cứng.
2. Các khái niệm khác:
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

13

a. Đĩa từ :
Đĩa từ (platter): Đĩa thường cấu tạo bằng nhôm hoặc thuỷ tinh, trên bề mặt được phủ
một lớp vật liệu từ tính là nơi chứa dữ liệu. Tuỳ theo hãng sản xuất mà các đĩa này được sử
dụng một hoặc cả hai mặt trên và dưới. Số lượng đĩa có thể nhiều hơn một, phụ thuộc vào
dung lượng và công nghệ của mỗi hãng sản xuất khác nhau.
Mỗi đĩa từ có thể sử dụng hai mặt, đĩa cứng có thể có nhiều đĩa từ, chúng gắn song
song, quay đồng trục, cùng tốc độ với nhau khi hoạt động.
b. Track :
Trên một mặt làm việc của đĩa từ chia ra nhiều vòng tròn đồng tâm thành các track.
Track có thể được hiểu đơn giản giống các rãnh ghi dữ liệu giống như các đĩa nhựa (ghi âm
nhạc trước đây) nhưng sự cách biệt của các rãnh ghi này không có các gờ phân biệt và chúng
là các vòng tròn đồng tâm chứ không nối tiếp nhau thành dạng xoắn trôn ốc như đĩa nhựa.
Track trên ổ đĩa cứng không cố định từ khi sản xuất, chúng có thể thay đổi vị trí khi định dạng
cấp thấp ổ đĩa (low format ).
c. Sector :
Trên track chia thành những phần nhỏ bằng các đoạn hướng tâm thành các sector. Các
sector là phần nhỏ cuối cùng được chia ra để chứa dữ liệu. Theo chuẩn thông thường thì một
sector chứa dung lượng 512 byte.
Số sector trên các track là khác nhau từ phần rìa đĩa vào đến vùng tâm đĩa, các ổ đĩa
cứng đều chia ra hơn 10 vùng mà trong mỗi vùng có số sector/track bằng nhau.
d. Cylinder :
Tập hợp các track cùng bán kính (cùng số hiệu trên) ở các mặt đĩa khác nhau thành các
cylinder. Nói một cách chính xác hơn thì: khi đầu đọc/ghi đầu tiên làm việc tại một track nào
thì tập hợp toàn bộ các track trên các bề mặt đĩa còn lại mà các đầu đọc còn lại đang làm việc
tại đó gọi là cylinder (cách giải thích này chính xác hơn bởi có thể xảy ra thường hợp các đầu
đọc khác nhau có khoảng cách đến tâm quay của đĩa khác nhau do quá trình chế tạo).
Trên một ổ đĩa cứng có nhiều cylinder bởi có nhiều track trên mỗi mặt đĩa từ.
e. Trục quay :

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

14

Trục quay là trục để gắn các đĩa từ lên nó, chúng được nối trực tiếp với động cơ quay
đĩa cứng. Trục quay có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơ đến các đĩa từ.
Trục quay thường chế tạo bằng các vật liệu nhẹ (như hợp kim nhôm) và được chế tạo
tuyệt đối chính xác để đảm bảo trọng tâm của chúng không được sai lệch - bởi chỉ một sự sai
lệch nhỏ có thể gây lên sự rung lắc của toàn bộ đĩa cứng khi làm việc ở tốc độ cao, dẫn đến
quá trình đọc/ghi không chính xác.
f. Đầu đọc/ghi :
Đầu đọc đơn giản được cấu tạo gồm lõi ferit (trước đây là lõi sắt) và cuộn dây (giống
như nam châm điện). Gần đây các công nghệ mới hơn giúp cho ổ đĩa cứng hoạt động với mật
độ xít chặt hơn như: chuyển các hạt từ sắp xếp theo phương vuông góc với bề mặt đĩa nên các
đầu đọc được thiết kế nhỏ gọn và phát triển theo các ứng dụng công nghệ mới.
Đầu đọc trong đĩa cứng có công dụng đọc dữ liệu dưới dạng từ hoá trên bề mặt đĩa từ
hoặc từ hoá lên các mặt đĩa khi ghi dữ liệu.
Số đầu đọc ghi luôn bằng số mặt hoạt động được của các đĩa cứng, có nghĩa chúng nhỏ hơn
hoặc bằng hai lần số đĩa (nhỏ hơn trong trường hợp ví dụ hai đĩa nhưng chỉ sử dụng 3 mặt).
g. Cần di chuyển đầu đọc/ghi :
Cần di chuyển đầu đọc/ghi là các thiết bị mà đầu đọc/ghi gắn vào nó. Cần có nhiệm vụ
di chuyển theo phương song song với các đĩa từ ở một khoảng cách nhất định, dịch chuyển và
định vị chính xác đầu đọc tại các vị trí từ mép đĩa đến vùng phía trong của đĩa (phía trục
quay).
Các cần di chuyển đầu đọc được di chuyển đồng thời với nhau do chúng được gắn
chung trên một trục quay (đồng trục), có nghĩa rằng khi việc đọc/ghi dữ liệu trên bề mặt (trên
và dưới nếu là loại hai mặt) ở một vị trí nào thì chúng cũng hoạt động cùng vị trí tương ứng ở
các bề mặt đĩa còn lại.

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

15

3. Khái niệm phân mảnh: (chung cho windows và linux)

HÌNH 2: CẤU TẠO Ổ CỨNG.
Trước tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu một số khái niệm liên quan đến ổ cứng : Bên trong ổ
cứng gồm các phiến đĩa xếp chồng lên nhau theo trục đứng. Mỗi mặt của phiến đĩa (gọi là
head) chia thành nhiều vòng tròn đồng tâm gọi là track. Trên các phiến đĩa, tập hợp các track ở
cùng vị trí gọi là cylinder. Các cylinder bên ngoài có thể lưu trữ nhiều dữ liệu hơn vì chúng có
chu vi lớn hơn. Mỗi track được chia thành nhiều đoạn nhỏ gọi là sector, các sector trên cùng 1
track kết hợp với nhau thành cluster (trên Windows) hay còn gọi là inode (trên Linux); dữ liệu
được lưu trên các cluster (inode).
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

16


HÌNH 3: CẤU TẠO Ổ CỨNG.
Như vậy, ổ cứng của chúng ta về đơn vị cơ sở là sector (1 sector = 512bytes). Và dữ
liệu khi lưu trữ ở mặt phần cứng nó sẽ hiểu theo từng sector như vậy , tức là dữ liệu sẽ được
lưu trên các sector riêng biệt.
Khi dữ liệu của tập tin được ghi, dữ liệu sẽ được ghi từ các sector trống đầu tiên cho
tới sector trống cuối cùng của phân vùng. Trong quá trình sử dụng, chúng ta sẽ có lúc xóa đi 1
vài hay là nhiều file, vậy là chỗ file bị xóa đi sẽ có nhiều chỗ trống, chỗ trống này có thể ghi
dữ liệu vào. Dữ liệu được ghi từ đầu tới cuối nghĩa là dù bạn có xóa file rồi bỏ 1 file vào thì
file bạn mới bỏ vào sẽ không nằm tại chỗ bạn vừa xóa, mà nó nằm ở sau phần dữ liệu cuối
cùng. Phần kia thì vẫn để trống. Còn khi bạn muốn tăng kích thước của một file đã ghi trước
đó, thì dữ liệu được thêm vào cũng sẽ nằm ở phân vùng sau phần dữ liệu cuối cùng. Khi phân

vùng đã được sử dụng tới sector cuối cùng thì nó sẽ ghi dữ liệu trở lại vào vùng trống do bạn
xóa file mà ra, do đó dữ liệu trên ổ cứng trở nên rời rạc, tốc độ truy xuất chậm vì cần thời gian
để đầu đọc di chuyển đến. Điều này chính là khái niệm phân mảnh mà ta nói: Là hiện tượng 1
file khi lưu trên 1 phân vùng nào đó sẽ bị chia cắt thành nhiều phần để lưu vào nhiều vị trí
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

17

khác nhau trên phân vùng, làm dữ liệu một file bị chia ra rời rạc gây khó khăn cho việc truy
xuất.

4. Nguyên nhân phân mảnh:
a. Đối với Windows:
Khi dữ liệu được ghi vào những vùng trống như ở trên khái niệm ta nói thì có 2
trường hợp:
 Dữ liệu nhỏ hơn vùng trống thì dữ liệu sẽ không sao.
 Dữ liệu lớn hơn vùng trống:
Khi đó dữ liệu sẽ được cắt ra và bỏ vào các vùng trống tiếp theo, vậy là việc phân
mảnh diễn ra (dữ liệu bị chia làm nhiều phần). Nhất là sau khi một phần lớn của đĩa cứng được
sử dụng (dung lượng còn trống ít) thì quá trình phân mảnh diễn ra rất nhanh. Với nhiều người
dùng thích thử nghiệm, cài đặt, gỡ bỏ phần mềm liên tục, tải file từ Internte về nhiều, copy di
chuyển file nhiều, nguy cơ ổ cứng bị phân mảnh là rất cao do dữ liệu nằm rải khắp nơi trên
đĩa cứng. Đầu đọc phải di chuyển “vất vả” hơn để truy xuất đầy đủ dữ liệu của tập tin đó nên
thời gian truy xuất chậm hơn, làm chậm tốc độ hệ thống hay thậm chí có thể gây treo máy
(tạm thời) trên những hệ thống cũ, tốc độ chậm.
VD: Đơn vị lưu trữ file mà hệ điều hành Windows sử dụng là Cluster. Giả sử bạn có 1
file chỉ chừng 200bytes (khoảng 200 ký tự) thì trên ổ cứng nó vẫn phải dùng hết 4KB (vì
cluster là đơn vị cơ sở gồm nhiều sector, 1 cluster = 8 sector chứa 4KB), do đó bạn để ý khi
xem properties kích thước file thì nó sẽ có 2 dạng kích thước là size và size on disk.
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

18



HÌNH 4: NGUYÊN NHÂN PHÂN MẢNH.

Chẳng hạn, với kích thước cluster 8KB thì một tập tin 4KB cũng chiếm hết cluster
đó, vì 1 cluster được hệ thống dành riêng cho file 4KB đó nên phần còn lại bị lãng phí. Một
file lớn có thể được lưu trên hàng trăm hoặc hàng nghìn cluster khác nhau, nằm rải rác trên
khắp HDD (khi bị phân mảnh nhiều). Dữ liệu nằm rải rác trên HDD này vẫn được theo dõi và
quản lý bởi thành phần hệ thống file của hệ điều hành.
Tóm lại 1 tập tin khi được lưu, nó sẽ chia ra và ghi dữ liệu lên nhiều mảnh cluster như
vậy. Ban đầu khi copy file thì các cluster đó có thể nằm liên tiếp (nếu đủ không gian trống cho
kích cỡ file đó), nếu không đủ thì nó sẽ nằm rời rạc khắp phân vùng của ổ cứng, hoặc khi mở
rộng file, dữ liệu được thêm vào sẽ nằm rời rạc trên các phân vùng của ổ cứng. Tất cả những
điều đó dẫn tới phân mảnh.

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

19



Kết luận: Hiện tượng phân mảnh trên Windows do các nguyên nhân điển hình:
 Hiện tượng phân mảnh xuất hiện 1 cách tự nhiên trong quá trình máy tính ghi thêm,
xóa bỏ dữ liệu khỏi các phân vùng của ổ đĩa cứng.
 Xảy ra mạnh hơn khi người dùng thường xuyên cài đặt, gỡ bỏ phần mềm, copy di
chuyển file.
 Các phân vùng gần đầy dữ liệu: Lúc này việc ghi thêm 1 file lớn có thể khiến hệ thống

suy sụp, file này sẽ bị ghi rải rác ở rất nhiều vị trí trên phân vùng. Sự ì ạch sẽ xảy ra
một cách đáng ngạc nhiên khi bạn sử dụng file đó.
 Ngoài ra, việc lựa chọn kích thước cluster không phù hợp khi định dạng (format) phân
vùng đĩa cứng cũng ảnh hưởng đến sự phân mảnh.

ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

20

b. Đối với Linux:
Các hệ thống file ext2, ext3 và ext4 của Linux đặc biệt là ext4 được sử dụng cho
Ubuntu và hầu hết các bản phân phối Linux khác, cấp phát file một cách thông minh hơn.
Thay vì để nhiều file gần nhau trên ổ đĩa cứng, những hệ thống file Linux rải nhiều file khác
nhau trên toàn bộ đĩa cứng, để lại một lượng lớn không gian trống ở giữa chúng. Khi một file
được chỉnh sửa và cần mở rộng thì thường có nhiều không gian trống xung quanh cho file.
Nếu hiện tượng phân mảnh xảy ra, hệ thống file sẽ cố gắng di dời những file xung quanh để
làm giảm phân mảnh tự động mà không cần tiện ích chống phân mảnh.

HÌNH 5: NGUYÊN NHÂN PHÂN MẢNH.
Nhưng không phải như vậy mà Linux không bị phân mảnh, hiện tượng phân mảnh sẽ
xuất hiện nếu hệ thống file đầy. Nếu dung lượng ổ cứng đầy 95% (hoặc thậm chí là 80%),
người dùng sẽ gặp hiện tượng phân mảnh do hệ thống không thể lưu file dung lượng lớn mà
không chia nhỏ nó ra. Tức là Linux trãi tất cả các tập tin của hệ thống trên toàn bộ bề mặt đĩa
(các tập tin không ghi sát nhau như ở hệ điều hành Windows) và dữ liệu của tập tin khi ghi
xuống đĩa được hệ thống cấp phát dung lượng lớn hơn kích thước của tập tin cần ghi, do đó
khi kích thước thay đổi phần dữ liệu mới sẽ được thêm vào phần trống (đã được chừa sẵn từ
trước khi tạo tập tin này), trong trường hợp vùng trống này không đủ thì hệ thống sẽ tìm một
vị trí khác còn trống có thể chứa được tập tin này và dời tập tin này đến vị trí đó, nhưng nếu
file lớn hơn vùng trống đó (do dung lượng ổ cứng đã bị sử dụng gần hết) thì hệ thống sẽ chia
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

21

file đó thành các phần nhỏ và lưu ở các vùng khác nhau trên ổ cứng và gây ra hiện tượng phân
mản dữ liệu.
Kết luận:
Linux rất khó bị phâ mảnh, nó chỉ bị phân mảnh trong trường hợp dung lượng ổ cứng bị sử
dụng quá 80%.
Tổng kết:
Chống phân mảnh đĩa mô tả quá trình củng cố các tập tin bị phân mảnh trên đĩa cứng của máy
tính.
Phân mảnh xảy ra vào một đĩa cứng theo thời gian khi bạn tiết kiệm, thay đổi, hoặc xóa các
tập tin. Những thay đổi mà bạn lưu vào một tập tin thường được lưu trữ tại một vị trí trên đĩa
cứng đó là khác nhau từ các tập tin ban đầu. Thay đổi bổ sung sẽ được lưu vào địa điểm nhiều
hơn. Theo thời gian, cả hai tập tin và đĩa cứng chính nó bị phân mảnh, và máy tính của bạn
chậm lại vì nó có nhìn ở nhiều nơi khác nhau để mở một tập tin.

Disk Defragmenter là một công cụ sắp xếp lại các dữ liệu trên đĩa cứng của bạn và gặp lại các
tập tin bị phân mảnh để máy tính của bạn có thể hoạt động hiệu quả hơn. Trong phiên bản này
của Windows, Disk Defragmenter chạy theo lịch trình, do đó bạn không cần phải nhớ để chạy
nó, mặc dù bạn vẫn có thể chạy nó bằng tay hoặc thay đổi lịch trình nó sử dụng.

5. Cơ chế ghi file lên ổ cứng:
a. Cơ chế ghi dữ liệu trên Linux:
Linux là một hệ điều hành mã nguồn mở, nhiều người dùng Linux sẽ bất ngờ khi
không tìm thấy bất kì một phần mềm chống phân mảnh nào cho riêng nó! Điều này đã phản
ánh cơ chế ghi dữ liệu thông minh trên linux để tránh cho dữ liệu không bị phân mảnh. Sau
đây là phần trình bày về cơ chế ghi dữ liệu trên Linux thông qua hình ảnh ACII có giá trị 1000
chữ để ta hiểu rõ hơn việc tại sao Linux lại không cần chống phân mảnh:
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

22


HÌNH 6: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX.

Mô phỏng ổ cứng:


HÌNH 7: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX.
ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

23



HÌNH 8: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX.


ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

24

Bảng bên trên là một ví dụ về ổ cứng có dung lượng cực kì nhỏ và đang trống rỗng nên
bên trong nó toàn những con số “0”. Các kí tự từ “a” đến “z” ở phía trên và phía bên trái của
bảng thể hiện vị trí của các byte dữ liệu mà ta sẽ lưu sau này.
Bây giờ, một tập tin đơn giản sẽ được luu vào ổ cứng trên, và nó sẽ trở thành như bên
dưới:

HÌNH 9: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX.

Giải thích cho bảng trên: Dòng đầu tiên là mục lục các cột trong bảng, ở dòng thứ 2 ta
thấy có xuất hiện cụm kí tự “ T O C h e l l o . t x t a e l e”. ở đây, “TOC” là nơi lưu trữ vị trí
của tất cà các tập tin trên hệ thống, “helo.txt” là tên của tập tin ta vừa lưu vào ổ cứng, còn
“aele” chính là vị trí lưu của nội dung tập tin “hello.txt” trên ổ cứng, và khi ta nhìn vào vị trí
cột a hàng e sẽ thấy vị trí bắt đầu của nội dung tập tin hello.txt là kí tự “H”, còn khi nhìn vào
vị trí cột l hàng e sẽ thấy được vị trí kết thúc của nội dung tập tin hello.txt là kí tự “d”. Sau khi
xác định được vị trí đầu và cuối thì ta có được nội dung hoàn chỉnh của tập tin hello.txt là
“Hello, World”.





ĐỒ ÁN HỆ ĐIỀU HÀNH

25


Bây giờ, ta lại thêm một tập tin mới khác vào và hình dạng ổ cứng của ta sẽ trông như
bảng bên dưới:

HÌNH 10: CƠ CHẾ GHI DỮ LIỆU TRÊN LINUX.