Как мы мерили

Никакую настоящую флешку мы не портили. Сделали файл-образ ровно на 64 000 000 000 байт — столько байт производитель и продаёт под именем «64 ГБ». Дальше форматировали копии этого образа стандартными утилитами Linux и считывали, сколько места файловая система отдаёт под данные. Смотрели не на глаз по проводнику, а по внутренним счётчикам самой файловой системы: число кластеров и их размер.

Три варианта покрывают почти всё, с чем вы сталкиваетесь. FAT32 — флешки и карты памяти до 32 ГБ. NTFS — диски в Windows. Ext4 — внутренняя память Android и диски в Linux.

Одну систему мы намеренно не трогали — exFAT. По стандарту SD Association карты крупнее 32 ГБ с завода идут именно в ней: до 32 ГБ это SDHC с FAT32, а всё, что выше, — SDXC с exFAT. Утилиты для неё под рукой не оказалось, поэтому своих цифр по exFAT у нас нет и выдумывать их мы не будем.

Пропажа первая: 64 гигабайта производителя — не те гигабайты

Самая большая потеря случается до всякого форматирования, и виновата тут не техника, а арифметика.

Производитель считает гигабайт круглым: миллиард байт ровно. Так устроена система СИ, и так удобно печатать на коробке. Компьютер считает двойками: у него в килобайте 1024 байта, а в гигабайте 1 073 741 824.

Делим 64 000 000 000 на 1 073 741 824 и получаем 59,60. Ни один байт никуда не делся.

Это как помидоры на рынке. Продавец насыпал вам ведро и назвал его десятью килограммами — у него так принято мерить. Дома вы поставили то же ведро на кухонные весы и увидели девять с небольшим. Помидоры те же, ведро то же, никто ничего не воровал — просто мерили разными приборами. Разница у флешки — 6,9%, и чем крупнее носитель, тем она заметнее: у терабайтного диска это уже почти 70 гигабайт.

Пропажа вторая: разметка

Носитель надо разметить — записать оглавление, таблицы, служебные записи. Вот что показали замеры.

FAT32 и NTFS потратили на разметку сущие копейки — десятки мегабайт на шестьдесят гигабайт. А вот ext4 забрала больше четырёх гигабайт, и на то есть две причины.

Первая — служебные структуры: по нашим замерам 324 149 блоков по 4 КБ, около 1,24 ГиБ. Ext4 заранее размечает таблицы для файлов, ведёт журнал изменений и хранит копии критичных данных, чтобы после сбоя питания диск можно было починить. FAT32 так не умеет: она проще, но и восстанавливать после сбоя там почти нечем.

Вторая причина интереснее. Ext4 сразу отложила 781 250 блоков, ровно 5% объёма, — это резерв для системных задач. Обычному пользователю эти 2,98 ГиБ недоступны. Когда диск заполняется под завязку, файлы начинают дробиться на кусочки по всему носителю, и система тормозит; пятипроцентная заначка не даёт довести дело до края.

Кстати, о претензиях к производителю: обмана в этих цифрах нет. На коробке указано настоящее количество байт, а система пересчитывает их в свои единицы. Обман — это когда продали 64 ГБ, а внутри оказалось 8, и вот такое действительно встречается.

Пропажа третья, самая обидная: мелкие файлы

Потерять на этом можно куда больше, чем на всех пересчётах.

Файловая система не выдаёт место побайтово. Она нарезает носитель на одинаковые куски — кластеры — и любой файл занимает целое их число. Файл на 100 байт займёт целый кластер. Файл на 33 килобайта при кластере в 32 — уже два, и второй будет почти пустым.

Проверили. Создали две тысячи файлов ровно по 1000 байт: суммарно 1,91 МБ данных. На диске с блоком в 4 КБ они заняли 7,9 МБ вместе со служебными записями каталога — вчетверо больше, чем весят.

Теперь пересчитаем на флешку. У нашего образа в FAT32 кластер оказался 32 килобайта, и всего их получилось 1 952 645 — утилита сама выбирает такой размер для носителей этого объёма.

Выбор не произвольный. FAT32 адресует кластеры номерами ограниченной длины, и таблица этих номеров лежит на самом носителе. Чем мельче кластеры, тем их больше и тем толще таблица — на большом диске она разрослась бы до неприличия. Поэтому с ростом объёма кластер укрупняют, и заодно растёт наценка на каждый мелкий файл.

Считаем: те же две тысячи файлов заняли бы на такой флешке 62,5 МБ вместо 1,91 — в тридцать три раза больше.

Вот и ответ на вечное «скопировал папку, а места ушло втрое». Крупные файлы — фильмы, фотографии, архивы — теряют на округлении доли процента. А тысячи мелочей вроде переписки, кэша приложений или коллекции документов расходуют место с чудовищной наценкой.

Почему на телефоне и ноутбуке пропадает ещё больше

Наши замеры показывали чистый носитель. В реальном устройстве добавляется то, что мы измерить не могли, — сама система.

Посчитаем на привычном примере, взяв пропорции из замеров. Внутренняя память смартфона размечена в ext4 или похожей системе: она заберёт под служебные структуры около двух с половиной процентов и ещё пять отложит в резерв. От «128 ГБ» остаётся примерно 118 — и только потом на этот объём ложится сама Android с предустановленными приложениями. Вот откуда ощущение, что половину съели, хотя ни один гигабайт не пропал.

У SSD есть своя особенность — резерв, который контроллер держит для себя. Часть ячеек системе не показывается вообще: они идут на замену изношенным и на служебные операции. Отсюда странные цифры вроде 240 или 480 гигабайт вместо круглых 256 и 512 — производитель отдал разницу под запас. Подробнее о том, сколько на самом деле живёт SSD, разбирали отдельно.

Что из этого следует при покупке

Из четырёх пунктов техника отвечает за три. Четвёртый — решение печатать на коробке 64 вместо 59,6. Формально всё по стандарту СИ, но сноску «1 ГБ = 1 000 000 000 байт» набирают самым мелким кеглем не случайно: производителю выгоднее круглое число, и он его берёт.

Практический вывод простой: берите носитель с запасом, а не впритык. Нужно перевезти 60 гигабайт — флешка на 64 не подойдёт, на неё физически влезет 59,59. И держите часть места свободным даже там, где резерва нет: забитый под завязку носитель работает заметно медленнее.

Ещё пара частых вопросов. Стоит ли отключать пятипроцентный резерв? На системном диске Linux — не стоит, он держит место для служебных процессов. А на съёмном носителе с одними данными резерв бесполезен, и команда tune2fs -m 0 вернёт эти три гигабайта. Портятся ли данные от всего этого? Разметка на сохранность не влияет, а вот само хранение — да: заряд в ячейках утекает, если носитель годами лежит без дела, и это мы разбирали отдельно.

Что показал замер

Из 64 гигабайтов, обещанных на коробке, до ваших файлов доходит от 59,6 до 55,4 — смотря чем размечен носитель. Больше половины недостачи не имеет отношения к технике вообще: это разница между тем, как считают люди и как считают компьютеры.

А настоящая потеря прячется там, где её не ищут. Не в пересчёте единиц, о котором спорят в отзывах, — в тридцатидвухкилобайтных кластерах, где файл на тысячу байт занимает место как тридцать два. Скопируйте на флешку папку с мелочью и сравните её вес с тем, сколько места убыло. Разница удивит сильнее, чем недостающие 4,4 гигабайта.

Если статья помогла — поделитесь с теми, кому может пригодиться. И заходите в наш канал в MAX, Telegram и Дзен — там анонсы новых материалов.