La desfragmentación de disco, explicada.

¿Qué es la fragmentación de disco?

Un sistema de archivos no guarda un archivo byte a byte. Reparte el espacio en trozos de tamaño fijo llamados clústeres (o unidades de asignación, o bloques): la cantidad mínima de espacio en disco que puede ocupar un archivo. Un archivo de 10 KB en un disco con clústeres de 4 KB ocupa tres.

Lo ideal es que los clústeres de un archivo estén uno junto a otro. Cuando no es así y el archivo queda guardado en varios tramos separados, repartidos por el disco, el archivo está fragmentado.

Sucede solo, a medida que se usa el disco:

• Borrar deja huecos. Si eliminas un archivo, sus clústeres se convierten en un hueco. El siguiente archivo que llegue puede ser más grande que ese hueco, así que se divide: una parte va al hueco y el resto, adonde haya sitio.
• Los archivos crecen. Añade una página a un documento o un día más a un archivo de registro, y a menudo los clústeres nuevos no pueden ir justo detrás de los antiguos, porque ahí ya hay otro archivo.
• El sistema de archivos busca rapidez, no orden. FAT, el sistema de archivos de MS-DOS y de Windows 95 y 98, suele continuar a partir del último clúster que asignó y toma el siguiente libre. Es rápido y, con el tiempo, desperdiga los archivos.

En realidad hay dos tipos. La fragmentación de archivos es un archivo partido en trozos. La fragmentación del espacio libre es el espacio vacío partido en pequeños huecos, y es la causa de la primera: cuando ningún hueco es lo bastante grande, cada archivo nuevo llega en trozos.

Por qué la fragmentación ralentizaba los discos duros

Un disco duro es una pila de platos que giran, con un cabezal de lectura y escritura en un brazo que oscila. Antes de poder leer nada, el brazo tiene que llevar el cabezal hasta la pista correcta (el tiempo de búsqueda) y luego esperar a que el punto exacto del plato pase por debajo (la latencia rotacional). Solo entonces fluyen los datos, y fluyen rápido mientras estén en un único tramo continuo.

Cada fragmento de más supone otra búsqueda y otra espera. Los ingenieros de Microsoft llamaron a estos dos retrasos «los dos grandes culpables». Un archivo en 50 trozos paga ese precio 50 veces en lugar de una.

Unos milisegundos parecen nada, pero en ese tiempo el mismo disco podría haber leído de corrido decenas o incluso cientos de kilobytes. Por eso un disco fragmentado se notaba lento: los programas tardaban más en arrancar y se oía traquetear el disco mientras el cabezal saltaba de un lado a otro.

También importa dónde están los datos. Con la grabación de bits por zonas (zoned bit recording), las pistas exteriores tienen más sectores que las interiores, así que el principio del disco (el borde exterior) es la parte más rápida. Los buenos desfragmentadores lo aprovechaban.

Qué hace realmente un desfragmentador de disco

Un desfragmentador es un transportista de mudanzas muy cuidadoso. Para cada archivo fragmentado busca un tramo libre lo bastante grande, copia allí los trozos en orden, comprueba la copia, indica al sistema de archivos la nueva ubicación y solo entonces libera los clústeres antiguos. Si algo falla a medio camino, el original sigue donde estaba.

Por el camino, un buen desfragmentador también:

• Agrupa el espacio libre en una sola zona grande, para que los archivos nuevos tengan sitio para llegar de una pieza.
• Coloca los archivos con criterio: los del sistema y los que más se usan, cerca del rápido principio del disco; los que apenas se usan, más lejos. Windows 98 llegó incluso a colocar los archivos de programa en el orden en que los programas los cargaban realmente.
• Deja algunas cosas en paz. En Windows 2000, los archivos que el sistema mantenía abiertos, como el archivo de paginación y la tabla maestra de archivos (MFT) de NTFS, no se podían mover con Windows en marcha. Algunas herramientas se ocupaban de ellos en una pasada especial durante el arranque.

Desfragmentar no borra nada ni hace el disco más grande. Solo mueve los datos para que el disco pueda leerlos con menos viajes del cabezal.

El Desfragmentador de disco de Windows 95 y 98

Para mucha gente, este es el desfragmentador: una ventana llena de cuadraditos que cambiaban de color poco a poco mientras el programa avanzaba por la unidad C. Venía con Windows 95 y, como el comando DEFRAG de MS-DOS 6, lo había hecho Symantec, la empresa de Norton Utilities y de su Speed Disk.

Al hacer clic en Mostrar detalles se abría el famoso mapa. Su leyenda explicaba cada cuadradito:

• Datos optimizados (desfragmentados)Archivos ya terminados: en una sola pieza y en su sitio.
• Datos sin optimizarDatos que aún hay que mover, marcados según el lugar al que pertenecen: al principio, en medio o al final de la unidad.
• Espacio libreClústeres vacíos, a la espera de que alguien los llene.
• Datos que no se moveránArchivos que el desfragmentador debe dejar exactamente donde están.
• Área defectuosa (dañada) del discoClústeres marcados como inutilizables. Windows los dibujaba como un cuadro blanco atravesado por una línea roja.
• Datos que se están leyendoLos bloques que el cabezal está recogiendo ahora mismo.
• Datos que se están escribiendoEl lugar donde se van depositando esos bloques.

Abajo del todo aparecía la frase que explica toda la imagen: «Cada cuadro representa un clúster del disco» (en inglés, «Each box represents one disk cluster»). Los colores de aquí son los del tema Classic 98 de Defragment.

Windows 98 añadió una casilla: «Reorganizar los archivos de programa para que mis programas se inicien más rápido» (en inglés, «Rearrange program files so my programs start faster»). Detrás estaba el Intel Application Launch Accelerator: un pequeño programa llamado Task Monitor anotaba qué partes de qué archivos leía cada programa al arrancar, y el desfragmentador colocaba esas partes exactamente en ese orden. En la prueba de la propia Intel, en 1997, los programas de Office arrancaban en unos 3,7 segundos en lugar de 11,3.

También explica una molestia famosa. Si otro programa escribía en el disco mientras el desfragmentador trabajaba (un salvapantallas era el culpable típico), el mapa que había construido quedaba desfasado y volvía a empezar. Mucha gente recuerda una desfragmentación que nunca parecía pasar del 10 %.

Breve historia de la desfragmentación

1. 1986

   Diskeeper y DiskExpress

   Executive Software lanza Diskeeper para los miniordenadores VAX/VMS, y Alsoft saca DiskExpress para el Mac.

2. 1987

   Norton Speed Disk

   Speed Disk llega con Norton Utilities 4.0 Advanced Edition y se convierte en uno de los desfragmentadores más conocidos de la era DOS.

3. 1993

   MS-DOS 6.0: DEFRAG

   DOS estrena su propio comando DEFRAG: una versión reducida de Speed Disk, con licencia de Symantec.

4. 1995

   Windows 95

   El Desfragmentador de disco, de nuevo con código de Symantec, lleva el mapa de clústeres a millones de pantallas.

5. 1996

   Windows NT 4.0

   No trae desfragmentador, pero nuevas funciones del sistema permiten a herramientas como Diskeeper mover clústeres de forma segura con Windows en marcha.

6. 1998

   Windows 98

   El desfragmentador aprende a colocar los archivos de programa en el orden en que se cargan, con el Application Launch Accelerator de Intel.

7. 2000

   Windows 2000 y XP

   Un desfragmentador hecho junto con Executive Software, los creadores de Diskeeper. Sus barras muestran los archivos fragmentados en rojo, los contiguos en azul, los inamovibles en verde y el espacio libre en blanco.

8. 2003

   Mac OS X 10.3 Panther

   El sistema de archivos del Mac empieza a desfragmentar por sí solo los archivos pequeños y muy fragmentados al abrirlos.

9. 2007

   Windows Vista

   La desfragmentación pasa a hacerse en segundo plano, de forma programada, y el mapa desaparece.

10. 2009

    Windows 7

    El progreso vuelve a verse, se pueden desfragmentar varias unidades a la vez y los SSD quedan fuera de la desfragmentación.

11. 2012

    Windows 8: Optimizar unidades

    La herramienta cambia de nombre y aprende a tratar los SSD de otra manera: en lugar de mover datos, les envía TRIM.

12. 2017

    APFS

    El nuevo sistema de archivos de Apple está diseñado para el almacenamiento flash. En un SSD, desfragmentar deja de plantearse siquiera.

Desfragmentar en Windows 10 y 11

Windows todavía lo hace; simplemente no lo ves. La herramienta se llama ahora Optimizar unidades (busca «Desfragmentar y optimizar unidades» en el menú Inicio) y, de forma predeterminada, se ejecuta sola una vez a la semana.

• En un disco duro, analiza la unidad y la desfragmenta.
• En un SSD, en cambio, envía un retrim: le indica a la unidad qué bloques ya no están en uso.
• En una memoria USB o tarjeta SD extraíble formateada con FAT, no hace nada.

Hay una excepción que pilla a muchos por sorpresa. Si Restaurar sistema u otras instantáneas de volumen están activadas, Windows también desfragmenta un SSD, más o menos una vez al mes. El equipo de almacenamiento de Microsoft explicó que un volumen muy fragmentado ralentiza las instantáneas y puede toparse con el límite del sistema de archivos sobre cuántos fragmentos puede tener un archivo.

Si prefieres la línea de comandos, defrag C: /A analiza una unidad, defrag C: /O aplica la optimización adecuada a su tipo y defrag C: /L hace un retrim de un SSD. Una desfragmentación completa necesita al menos un 15 % de la unidad libre.

¿Se debe desfragmentar un SSD?

No. Un SSD no tiene cabezal ni platos que giren, así que no hay tiempo de búsqueda ni espera. Su controlador mantiene su propio mapa entre las direcciones que usa el ordenador y las celdas flash donde están realmente los datos, y reparte a propósito las escrituras por todo el chip. Un archivo que a Windows le parece fragmentado puede estar en cualquier parte del SSD, y se lee igual de rápido en un caso que en otro.

Desfragmentar solo volvería a escribir datos que están bien donde están, y la memoria flash aguanta un número limitado de escrituras. Samsung, uno de los mayores fabricantes de SSD, afirma sin rodeos que la desfragmentación no es necesaria y recomienda desactivar la desfragmentación automática en sus unidades.

Lo que un SSD sí necesita es TRIM: que el sistema operativo le diga qué bloques están libres, para que la unidad pueda borrarlos por adelantado y seguir escribiendo rápido. Windows y macOS lo hacen automáticamente, y la mayoría de las distribuciones de Linux lo tienen programado para que se ejecute periódicamente.

¿Es necesario desfragmentar un Mac?

Casi nunca. En la época del Mac OS clásico se usaban herramientas como DiskExpress y PlusOptimizer de Alsoft, el Speed Disk de Norton Utilities o TechTool Pro. Desde Mac OS X, el propio sistema se encarga de casi todo.

• Mac OS X 10.2 añadió la asignación diferida: el sistema de archivos espera antes de decidir dónde poner los datos nuevos, para poder encontrarles un único sitio contiguo.
• Mac OS X 10.3 Panther añadió la desfragmentación automática. Cuando se abre un archivo de menos de 20 MB que está dividido en más de ocho trozos, se traslada discretamente a una sola pieza.
• Hot File Clustering reúne los archivos pequeños que más se leen del disco de arranque en una zona «caliente» reservada del disco.

El consejo de la propia Apple en aquella época era que con Mac OS X probablemente no tendrías que optimizar nada. Los Mac de hoy usan APFS en SSD, donde la fragmentación no importa. Para APFS en un disco duro mecánico, macOS tiene un interruptor: diskutil apfs defragment seguido del volumen y status, enable o disable.

Desfragmentar en Linux

Los sistemas de archivos de Linux están pensados para evitar la fragmentación más que para repararla, así que rara vez hace falta desfragmentar.

• ext4 mantiene los archivos juntos gracias a los extents (un único registro para un tramo largo de bloques), a la asignación diferida y a que guarda los datos de un archivo cerca de sus metadatos. Para algún caso puntual existe e4defrag.
• XFS incluye xfs_fsr, que reorganiza los archivos más fragmentados, de forma predeterminada durante un máximo de dos horas por ejecución.
• Btrfs tiene btrfs filesystem defragment y la opción de montaje autodefrag, desactivada de forma predeterminada. Cuidado con las instantáneas: desfragmentar rompe lo que un archivo comparte con sus copias en las instantáneas, y el espacio ocupado puede crecer.

Por qué a la gente le encantaba mirarlo

En algún punto entre el traqueteo del disco y los cuadraditos que pasaban de claro a oscuro, desfragmentar se convirtió en un espectáculo. Un proceso lento y metódico, con un final a la vista, en el que cada paso deja todo un poco más en su sitio, tiene algo curiosamente relajante.

La gente todavía lo busca. En 2018, TechCrunch escribió sobre un canal de Twitch que no hacía otra cosa que desfragmentar un disco de DOS día y noche, y en YouTube se siguen viendo grabaciones de horas de Windows 98 desfragmentando, con ruido de disco duro incluido.

Esa es toda la idea de Defragment: la calma de ver cómo se ordena un disco, sin un disco real que lo necesite. Tu iPhone o iPad muestra un disco de mentira que se desfragmenta para siempre, con seis temas, entre ellos Classic 98, y con la hora al lado si quieres.

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