Hvad er fragmentering i computing? Video

Hvad er fragmentering i computing? Definition, betydning, koncept. I et andet indlæg havde jeg talt om vigtigheden af at defragmentere harddisken. I dag er jeg vendt tilbage for at forsøge at forklare, især for lægfolk, lidt mere udtrykket. Startet? Generelt er fragmentering handlingen med fragmentering, fragmentering, opdeling i mindre stykker, opdeling i flere stykker.

Contents

Harddisk: Hvad er fragmentering i computing?

Fragmentering er et udtryk, der beskriver tilstanden af data, der gemmes ikke-sammenhængende på en lagerenhed, såsom en harddisk, hukommelsesmodul eller flashdrev. Fragmentering opstår, når data skrives, slettes eller ændres på lagerenheden, hvilket efterlader huller eller huller mellem datablokke. Disse huller gør det vanskeligt for enheden at få adgang til data hurtigt og effektivt, da den skal hoppe fra et sted til et andet for at læse eller skrive hele filen.

Typer af fragmentering

Der er forskellige typer fragmentering, der kan påvirke ydeevnen og kapaciteten af en lagerenhed. Nogle af de almindelige typer er:

Intern fragmentering: Dette sker, når lagerenheden tildeler mere plads end nødvendigt til en fil eller datablok, hvilket efterlader ubrugt plads inden for den tildelte plads. For eksempel, hvis et filsystem tildeler 4 KB for hver fil, men en fil kun har brug for 3 KB, er der 1 KB intern fragmentering.
Ekstern fragmentering: Dette sker, når lagerenheden har mange mellemrum eller huller mellem datablokke, hvilket gør det vanskeligt at finde sammenhængende plads til nye filer eller datablokke. For eksempel, hvis et filsystem sletter mange små filer, vil der være mange små mellemrum mellem de resterende filer, hvilket skaber ekstern fragmentering.
Datafragmentering: Dette sker, når en fil eller datablok opdeles i flere dele og gemmes forskellige steder på lagerenheden. For eksempel, hvis et filsystem skriver en stor fil, der ikke passer ind i et sammenhængende rum, vil det opdele den i mindre dele og gemme dem, hvor der er ledig plads, hvilket skaber datafragmentering.

Problemer og ulemper

Fragmentering kan forårsage flere problemer for en lagerenhed, f.eks.:

Lagerfejl: Fragmentering kan øge risikoen for datatab eller korruption, da lagerenheden skal arbejde hårdere for at få adgang til fragmenterede data. Hvis der er strømafbrydelse eller hardwarefejl, kan nogle af datastykkerne gå tabt eller blive beskadiget.
Forringelse af ydeevne: Fragmentering kan reducere lagerenhedens hastighed og effektivitet, fordi den skal bruge mere tid og ressourcer på at finde og få adgang til fragmenterede data. Dette kan påvirke den samlede ydeevne for det system, der bruges af lagerenheden.

Kapacitetsreduktion: Fragmentering kan spilde værdifuld lagerplads ved at efterlade ubrugt plads inden for eller mellem datablokke. Dette kan reducere den tilgængelige plads til nye filer eller datablokke.

Opløsning

For at løse disse problemer er der flere løsninger, der kan hjælpe med at reducere eller forhindre fragmentering på en lagerenhed. Nogle af de almindelige løsninger er:

Defragmentering: Dette er en proces, der omorganiserer data på lagerenheden for at eliminere eller minimere huller og huller mellem datablokke. Defragmentering kan forbedre lagerenhedens ydeevne og kapacitet ved at gøre det nemmere at få adgang til og gemme data. Defragmentering kan udføres manuelt eller automatisk ved hjælp af specialiserede softwareværktøjer.

Allokeringsstrategier: Dette er metoder, der bestemmer, hvordan lagerenheden tildeler plads til nye filer eller datablokke. Allokeringsstrategier kan hjælpe med at reducere fragmentering ved at vælge optimale placeringer og størrelser til datablokke. Nogle af de almindelige tildelingsstrategier er den første pasform, den bedste pasform, den værste pasform og den næste pasform.
Filsystemer: Dette er strukturer, der organiserer og administrerer data på lagerenheden. Filsystemer kan hjælpe med at forhindre fragmentering ved at bruge effektive teknikker til at gemme og få adgang til data. Nogle af de almindelige filsystemer er FAT, NTFS, ext4 og APFS.

Fragmentering baseret på operativsystem

En af de udfordringer, udviklere står over for, når de bygger apps til forskellige platforme, er fragmentering. Fragmentering henviser til mangfoldigheden og inkonsekvensen af hardware, software og brugerpræferencer på tværs af enheder. For eksempel fungerer en app, der fungerer godt på en Android-telefon, muligvis ikke problemfrit på en iOS-tablet eller omvendt.

Fragmentering kan påvirke flere aspekter af programudvikling, f.eks. kompatibilitet, ydeevne, sikkerhed og brugeroplevelse. For at håndtere fragmentering bør udviklere overveje følgende faktorer:

– Operativsystem: Operativsystemet (OS) er den software, der styrer en enheds grundlæggende funktioner, såsom hukommelse, lagring, input / output og netværk. Forskellige operativsystemer har forskellige funktioner, egenskaber og begrænsninger, der påvirker, hvordan applikationer kører på dem. For eksempel er Android et open source-operativsystem, der giver brugerne mulighed for at tilpasse deres enheder og installere apps fra forskellige kilder, mens iOS er et lukket kildeoperativsystem, der begrænser brugerne til Apples økosystem og appbutik. Udviklere skal sørge for, at deres apps er kompatible med de operativsystemversioner og opdateringer, som deres målbrugere har.

– Hardware: Hardware refererer til de fysiske komponenter i en enhed, såsom processor, hukommelse, batteri, skærm, kamera, sensorer osv. Forskellige hardwarekonfigurationer kan påvirke programmernes ydeevne og funktionalitet. For eksempel fungerer et program, der kræver høj processorkraft, muligvis ikke godt på en enhed med en low-end processor eller begrænset hukommelse. Udviklere skal optimere deres applikationer til forskellige hardwarespecifikationer og teste dem på flere enheder.

– Brugerpræferencer: Brugerpræferencer henviser til de muligheder og indstillinger, som brugerne har på deres enheder, såsom sprog, region, tilgængelighed, skærm, lyd osv. Forskellige brugerpræferencer kan påvirke programmernes udseende og funktionsmåde. En app, der bruger tekst til tale, fungerer f.eks. muligvis ikke korrekt, hvis brugeren har et andet sprog eller en anden accent end forventet af appen. Udviklere bør respektere brugerpræferencer og give tilpasnings- og tilpasningsmuligheder.

OS-baseret fragmentering er en realitet, som udviklere skal håndtere, når de bygger applikationer på tværs af platforme. Ved at forstå de faktorer, der forårsager fragmentering, og anvende bedste praksis for kompatibilitet, ydeevne, sikkerhed og brugeroplevelse kan udviklere bygge apps, der fungerer godt på tværs af forskellige enheder og platforme.

Sådan forhindres RAM-fragmentering i C ++

RAM-fragmentering er et almindeligt problem, der påvirker ydeevnen og pålideligheden af C ++ -applikationer. RAM-fragmentering opstår, når hukommelsesallokatoren ikke kan finde en sammenhængende blok af ledig hukommelse, der er stor nok til at imødekomme en anmodning, selvom der er nok samlet ledig hukommelse tilgængelig. Dette kan føre til hukommelsesallokeringsfejl, øget hukommelsesforbrug og reduceret cacheeffektivitet.

Der er flere faktorer, der kan bidrage til RAM-fragmentering, såsom:

Størrelsen og hyppigheden af hukommelsesallokeringer og deallocations
Rækkefølgen og timingen af hukommelsesallokeringer og deassignmenter.

Justering og udfyldning af hukommelsesblokke
Implementeringen og konfigurationen af hukommelsesallokatoren.

For at forhindre eller reducere RAM-fragmentering kan C++-udviklere bruge nogle af følgende teknikker:

Brug brugerdefinerede mappere, der er skræddersyet til de specifikke behov i dit program eller din datastruktur
Brug hukommelsespuljer eller arenaer, der forudallokerer store dele af hukommelsen og underinddeler dem i mindre blokke
Brug smarte markører eller RAII (Resource Acquisition is Initialization) til at styre levetiden for dynamiske objekter og forhindre hukommelseslækager

Undgå at allokere og frigøre hukommelse på forskellige tråde eller moduler
Undgå at blande forskellige typer hukommelsesallokatorer eller biblioteker
Brug standardbeholdere og algoritmer, der minimerer unødvendig kopiering og ændring af størrelse på hukommelsesblokke

Brug komprimerings- eller serialiseringsteknikker til at reducere størrelsen af datastrukturer
Brug værktøjer og målepunkter til at overvåge og analysere hukommelsesforbrug og programfragmentering

RAM-fragmentering er en lydløs præstationsdræber, der kan påvirke enhver C ++ -applikation. Ved at anvende nogle af de ovennævnte teknikker kan C++-programmører forbedre effektiviteten og robustheden af deres hukommelsesstyring og undgå at spilde værdifulde systemressourcer.

Datapakke

En datapakke er en dataenhed, der overføres via et netværk, såsom internettet. Den består typisk af en header, der indeholder kontroloplysninger, f.eks. kilde- og destinationsadresser, og en nyttelast, der indeholder de faktiske data, der overføres. Datapakker bruges i netværksprotokoller som TCP / IP, som er den mest anvendte protokol til kommunikation over internettet. Datapakker fragmenteres og overføres til diskrete enheder, så de effektivt dirigeres og transmitteres over netværket og samles igen i den modtagende ende for at rekonstruere de originale data.

Datapakketisering refererer til processen med at opdele data i pakker for at overføre dem over et netværk og samle dem igen i den modtagende ende. Pakning muliggør effektiv og pålidelig dataoverførsel via netværk med forskellige båndbredde-, latens- og pålidelighedsegenskaber, såsom internettet. Emballage er et grundlæggende koncept i moderne netværk og muliggør forskellige internetapplikationer, såsom webbrowsing, e-mail, filoverførsel, videostreaming og mere.

Pakkefragmentering på internettet

Hvad er pakkefragmentering, og hvorfor forekommer det på Internettet? I dette blogindlæg forklarer vi begrebet pakkefragmentering, årsagerne til, at det opstår, og fordele og ulemper ved denne proces.

Pakkefragmentering er processen med at opdele en stor datapakke i mindre stykker, der kan passe ind i den maksimale transmissionsenhed (MTU) for et netværkslink. Et netværkslink er en fysisk eller logisk forbindelse mellem to enheder på et netværk. MTU er den maksimale størrelse af en datapakke, der kan overføres via et netværkslink uden fragmentering.

Årsagen til pakkefragmentering er, at forskellige netværksforbindelser kan have forskellige MTU’er. For eksempel har et Ethernet-link en MTU på 1500 byte, mens en IPsec-tunnel har en MTU på 1400 byte. Hvis en enhed sender en datapakke, der er større end MTU’en for det næste netværkslink, fragmenterer den enhed eller router, der opretter forbindelse til dette link, pakken. De fragmenterede pakker samles derefter igen af destinationsenheden eller routeren.

Fordelen ved pakkefragmentering er, at det giver datapakker mulighed for at krydse forskellige netværksforbindelser med forskellige MTU’er. Dette øger kompatibiliteten og interoperabiliteten mellem forskellige netværksteknologier og -protokoller. Pakkefragmentering muliggør også dynamisk routing, hvilket betyder, at datapakker kan tage forskellige ruter for at nå deres destination afhængigt af netværksforhold og tilgængelighed.

Ulempen ved pakkefragmentering er, at det øger omkostningerne og kompleksiteten af datatransmission. Pakkefragmentering kræver yderligere behandlings- og hukommelsesressourcer på afsenderens og modtagerens enheder eller routere. Pakkefragmentering introducerer også yderligere overskrifter og felter i hver fragmenteret pakke, hvilket reducerer nyttelastens størrelse og effektivitet. Pakkefragmentering øger også risikoen for pakketab og beskadigelse, da hver fragmenteret pakke skal leveres og samles korrekt igen for at gendanne den oprindelige datapakke.

Bemærk: Dette tema har været en konstant gennem hele min karriere. Da jeg startede, lavede jeg vedligeholdelse på computerudstyr, og en af mine opgaver var at optimere ydeevnen af dataene på en harddisk. Nu hvor jeg arbejder med servere, giver det mig nogle ideer om procedurer og bedste praksis.

Konklusion

Fragmentering er et almindeligt fænomen inden for computing, der påvirker lagerenhedernes ydeevne og kapacitet. Ved at forstå, hvad fragmentering er, hvad der forårsager det, hvilke problemer det skaber, og hvilke løsninger der er tilgængelige, kan du optimere din lagerenhed og forbedre dit systems ydeevne.