ファイルの断片化（フラグメンテーション）とは？Windows 10で起こる仕組みとデフラグツールの進化

Windowsには標準でデフラグツールが搭載されており、一度は使ったことがある方も多いのではないでしょうか。Windowsのファイル保存アルゴリズムでは、一時ファイルの影響で過度な断片化が起きやすいという特性があります。おそらくそれこそが、Microsoftがデフラグツール（本記事では「Windowsデフラグツール」と呼びます）を標準搭載している理由です。

ファイルの断片化とは何か

Windowsはハードディスク上にファイルをどのように保存しているのでしょうか。ご存じの方も多いかもしれません。Windowsは、ファイルサイズに相当する空きセクターをハードディスク上で探し、そこにファイルを書き込みます。このとき、将来のファイル拡張に備えて余分な領域（パディング）も一緒に確保されます。ただし、パディングの計算は正確とは言えません。ファイルが後からどれだけ大きくなるかは、ユーザーの使い方次第だからです。

例えば、Word文書を作成して2語だけ入力し、保存ボタンを押したとしましょう。Windowsはその2語がちょうど収まる程度のスペース（パディング込み）を見つけて保存します。その後、文書に言葉を書き加えていくと、Windowsは最初に確保しておいた予備スペースに新しい内容を収めようとします。

しかし、Windowsはユーザーが今後どれだけ多くの言葉を追加するかを知ることはできません。そのため、ファイル末尾の予備スペースを使い切ると、Windowsはそれより先の空き領域を探しに行き、追加部分をハードディスク上の別のセクター——場合によっては異なるトラックやプラッター——に書き込むことになります。

さらに、ファイルを扱う際（特にソフトウェアのインストール時やOfficeファイルを開くとき）、Windowsが一時ファイルを作成することにお気づきでしょうか。これらの一時ファイルも通常のファイルと同じようにハードディスクへ書き込まれます。つまり、ファイル作業中は連続した空き領域が一時ファイルに占有されるため、保存ボタンを押すたびに断片化したファイルが生まれやすくなります。インストール完了後に一時ファイルが削除されても、あなたのファイルはディスク全体に分散し、複数のセクターやプラッターにまたがって保存されているのです。

要するに、ファイルの保存・変更・削除を行うたびに断片化は発生します。ファイルへの変更は別の場所に保存されることが多く、さらなる変更はさらに多くの場所に記録されていきます。時間が経つにつれてファイルもハードディスク自体も断片化し、1つのファイルを開くだけでコンピューターはあちこちを探し回らなければならなくなり、動作が少しずつ遅くなってしまうのです。

この仕組みを踏まえたうえで、次にMicrosoftがこの問題にどう対処してきたのか、ディスク デフラグ ツールの改良点と、より快適なデフラグ体験について見ていきましょう。

Windowsデフラグツールの改良点

Windows XPまでのデフラグツールは、メモリとCPUリソースを大量に消費することで知られていました。Windows XP以前でディスク デフラグを実行すると、処理が完了するまで他の作業がほとんどできないのは周知の事実でした。システム標準のソフトウェアでありながら、ネイティブのデフラグツールはあまりにも多くのリソースを浪費していたのです。

ハードディスクの大容量化やサードパーティ製デフラグソフトへの移行が進む中、MicrosoftはWindows Vistaでより優れたデフラグツールを搭載し、Windows 10/8/7でさらに改良を重ねました。新しいWindowsデフラグツールは完全に作り直されており、その速度は期待以上です。また、コンピューターがアイドル状態のときにバックグラウンドで自動的に動作するため、作業中のシステムリソースを圧迫することもありません。

Windows 7（正確にはVista以降）のもう一つの重要な改良点は、作業中のファイルを保存する前に、OSが最大の連続空き領域を探すようになったことです。これにより、Windowsは次の2つの方法で断片化の発生を抑えようとします。

1. 比較的大きな空き領域の塊を見つける
2. ファイルの末尾にパディングを追加する

デフラグ処理自体も、現在は2つの重要なフェーズで構成されています。

1. 空き領域を特定し、断片化されたファイルのすべての部分を隣接するトラックとセクターへ移動して、連続的に配置し直す。
2. 空き領域をひとまとめにし、今後Windowsが断片化していない状態でファイルを保存できるようにする。

つまり、Windowsデフラグツールを実行すれば、既存ファイルの断片化を解消できるだけでなく、将来の断片化をある程度防ぐためのディスク領域の最適化も同時に行えるのです。

この記事が、Windowsで断片化が発生する理由と、Windowsデフラグツールを活用した断片化対策を理解する助けになれば幸いです。

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