Vad är fragmentering i datorer? Video

Vad är fragmentering i datorer? Definition, mening, koncept. I ett annat inlägg hade jag pratat om vikten av att defragmentera hårddisken. Idag har jag återvänt för att försöka förklara, särskilt för lekmän, lite mer termen. Igång? Generellt sett är fragmentering handlingen att fragmentera, fragmentera, bryta i mindre bitar, bryta i flera bitar.

Contents

Hårddisk: Vad är fragmentering i datorer?

Fragmentering är en term som beskriver tillståndet för data som lagras icke-sammanhängande på en lagringsenhet, till exempel en hårddisk, minnesmodul eller flash-enhet. Fragmentering uppstår när data skrivs, tas bort eller ändras på lagringsenheten, vilket lämnar luckor eller hål mellan datablock. Dessa luckor gör det svårt för enheten att komma åt data snabbt och effektivt, eftersom den måste hoppa från en plats till en annan för att läsa eller skriva hela filen.

Typer av fragmentering

Det finns olika typer av fragmentering som kan påverka en lagringsenhets prestanda och kapacitet. Några av de vanliga typerna är:

Intern fragmentering: Detta inträffar när lagringsenheten allokerar mer utrymme än nödvändigt för en fil eller ett datablock och lämnar oanvänt utrymme inom det tilldelade utrymmet. Till exempel, om ett filsystem allokerar 4 KB för varje fil, men en fil bara behöver 3 KB, finns det 1 KB intern fragmentering.
Extern fragmentering: Detta händer när lagringsenheten har många utrymmen eller hål mellan datablock, vilket gör det svårt att hitta sammanhängande utrymme för nya filer eller datablock. Om ett filsystem till exempel raderar många små filer kommer det att finnas många små utrymmen mellan de återstående filerna, vilket skapar extern fragmentering.
Datafragmentering: Detta händer när en fil eller ett datablock delas upp i flera delar och lagras på olika platser på lagringsenheten. Om ett filsystem till exempel skriver en stor fil som inte passar i ett angränsande utrymme, kommer det att dela upp det i mindre delar och lagra dem där utrymme är tillgängligt, vilket skapar datafragmentering.

Problem och nackdelar

Fragmentering kan orsaka flera problem för en lagringsenhet, till exempel:

Lagringsfel: Fragmentering kan öka risken för dataförlust eller skada, eftersom lagringsenheten måste arbeta hårdare för att komma åt fragmenterade data. Om det finns strömavbrott eller maskinvarufel kan vissa av uppgifterna gå förlorade eller skadades.
Prestandaförsämring: Fragmentering kan minska lagringsenhetens hastighet och effektivitet eftersom den måste spendera mer tid och resurser på att hitta och komma åt fragmenterade data. Detta kan påverka den totala prestandan för systemet som används av lagringsenheten.

Kapacitetsminskning: Fragmentering kan slösa bort värdefullt lagringsutrymme genom att lämna oanvänt utrymme inom eller mellan datablock. Detta kan minska det tillgängliga utrymmet för nya filer eller datablock.

Lösning

För att lösa dessa problem finns det flera lösningar som kan hjälpa till att minska eller förhindra fragmentering på en lagringsenhet. Några av de vanligaste lösningarna är:

Defragmentering: Det här är en process som omorganiserar data på lagringsenheten för att eliminera eller minimera luckor och luckor mellan datablock. Defragmentering kan förbättra lagringsenhetens prestanda och kapacitet genom att göra det enklare att komma åt och lagra data. Defragmentering kan utföras manuellt eller automatiskt med hjälp av specialiserade programvaruverktyg.

Allokeringsstrategier: Det här är metoder som avgör hur lagringsenheten allokerar utrymme för nya filer eller datablock. Allokeringsstrategier kan bidra till att minska fragmenteringen genom att välja optimala platser och storlekar för datablock. Några av de vanliga allokeringsstrategierna är den första passformen, den bästa passformen, den sämsta passformen och nästa passformen.
Filsystem: Det här är strukturer som organiserar och hanterar data på lagringsenheten. Filsystem kan hjälpa till att förhindra fragmentering genom att använda effektiva tekniker för att lagra och komma åt data. Några av de vanliga filsystemen är FAT, NTFS, ext4 och APFS.

Fragmentering baserat på operativsystem

En av utmaningarna som utvecklare står inför när de bygger appar för olika plattformar är fragmentering. Fragmentering avser mångfalden och inkonsekvensen i maskinvara, programvara och användarinställningar mellan enheter. Till exempel kanske en app som fungerar bra på en Android-telefon inte fungerar smidigt på en iOS-surfplatta eller vice versa.

Fragmentering kan påverka flera aspekter av programutveckling, till exempel kompatibilitet, prestanda, säkerhet och användarupplevelse. För att hantera fragmentering bör utvecklare överväga följande faktorer:

– Operativsystem: Operativsystemet (OS) är den programvara som hanterar de grundläggande funktionerna i en enhet, såsom minne, lagring, ingång / utgång och nätverk. Olika operativsystem har olika funktioner, funktioner och begränsningar som påverkar hur program körs på dem. Till exempel är Android ett operativsystem med öppen källkod som tillåter användare att anpassa sina enheter och installera appar från olika källor, medan iOS är ett operativsystem med sluten källkod som begränsar användare till Apples ekosystem och appbutik. Utvecklare måste se till att deras appar är kompatibla med de operativsystemversioner och uppdateringar som deras målanvändare har.

– Hårdvara: Hårdvara avser de fysiska komponenterna i en enhet, såsom processor, minne, batteri, display, kamera, sensorer etc. Olika maskinvarukonfigurationer kan påverka programmens prestanda och funktionalitet. Ett program som kräver hög processorkraft kanske till exempel inte fungerar bra på en enhet med en låg processor eller begränsat minne. Utvecklare måste optimera sina applikationer för olika hårdvaruspecifikationer och testa dem på flera enheter.

– Användarinställningar: Användarinställningar hänvisar till de alternativ och inställningar som användare har på sina enheter, till exempel språk, region, tillgänglighet, skärm, ljud etc. Olika användarinställningar kan påverka programmens utseende och beteende. En app som använder text till tal kanske till exempel inte fungerar korrekt om användaren har ett annat språk eller en annan accent än vad appen förväntar sig. Utvecklare bör respektera användarpreferenser och tillhandahålla anpassnings- och anpassningsalternativ.

OS-baserad fragmentering är en verklighet som utvecklare måste hantera när de bygger plattformsoberoende applikationer. Genom att förstå de faktorer som orsakar fragmentering och tillämpa metodtips för kompatibilitet, prestanda, säkerhet och användarupplevelse kan utvecklare skapa appar som fungerar bra på olika enheter och plattformar.

Hur man förhindrar RAM-fragmentering i C ++

RAM-fragmentering är ett vanligt problem som påverkar prestanda och tillförlitlighet för C ++ -applikationer. RAM-fragmentering inträffar när minnesallokeraren inte kan hitta ett sammanhängande block med ledigt minne som är tillräckligt stort för att tillgodose en begäran, även om det finns tillräckligt med totalt ledigt minne tillgängligt. Detta kan leda till minnesallokeringsfel, ökad minnesanvändning och minskad cacheeffektivitet.

Det finns flera faktorer som kan bidra till RAM-fragmentering, till exempel:

Storleken och frekvensen för minnesallokeringar och deallokeringar
Ordning och tidpunkt för minnesallokeringar och tilldelningar.

Justera och fylla i minnesblock
Implementeringen och konfigurationen av minnesallokeraren.

För att förhindra eller minska RAM-fragmentering kan C++-utvecklare använda några av följande tekniker:

Använd anpassade mappningar som är skräddarsydda efter de specifika behoven i ditt program eller din datastruktur
Använd minnespooler eller arenor som allokerar stora delar av minnet och delar upp dem i mindre block
Använd smarta pekare eller RAII (Resource Acquisition is Initialization) för att hantera livslängden för dynamiska objekt och förhindra minnesläckor

Undvik att allokera och frigöra minne på olika trådar eller moduler
Undvik att blanda olika typer av minnesallokatorer eller bibliotek
Använd standardbehållare och algoritmer som minimerar onödig kopiering och storleksändring av minnesblock

Använd komprimerings- eller serialiseringstekniker för att minska storleken på datastrukturer
Använd verktyg och mått för att övervaka och analysera minnesanvändning och programfragmentering

RAM-fragmentering är en tyst prestandadödare som kan påverka alla C ++ -applikationer. Genom att tillämpa några av de tekniker som nämns ovan kan C ++ programmerare förbättra effektiviteten och robustheten i deras minneshantering och undvika att slösa bort värdefulla systemresurser.

Datapaket

Ett datapaket är en dataenhet som överförs via ett nätverk, till exempel Internet. Den består vanligtvis av ett huvud som innehåller kontrollinformation, till exempel käll- och måladresser, och en nyttolast som innehåller de faktiska data som överförs. Datapaket används i nätverksprotokoll som TCP / IP, vilket är det mest använda protokollet för kommunikation över Internet. Datapaket fragmenteras och överförs till diskreta enheter så att de effektivt dirigeras och överförs över nätverket och återmonteras i mottagaränden för att rekonstruera originaldata.

Datapaketisering avser processen att dela upp data i paket för att överföra dem över ett nätverk och återmontera dem i mottagaränden. Paketering möjliggör effektiv och tillförlitlig dataöverföring över nätverk med olika bandbredd, latens och tillförlitlighetsegenskaper, till exempel Internet. Paketering är ett grundläggande koncept i moderna nätverk och möjliggör olika Internetapplikationer, såsom webbläsning, e-post, filöverföring, videoströmning och mer.

Paketfragmentering på Internet

Vad är paketfragmentering och varför sker det på Internet? I det här blogginlägget förklarar vi begreppet paketfragmentering, orsakerna till att det inträffar och fördelarna och nackdelarna med denna process.

Paketfragmentering är processen att dela upp ett stort datapaket i mindre bitar som kan passa in i den maximala överföringsenheten (MTU) för en nätverkslänk. En nätverkslänk är en fysisk eller logisk anslutning mellan två enheter i ett nätverk. MTU är den maximala storleken på ett datapaket som kan överföras via en nätverkslänk utan fragmentering.

Anledningen till paketfragmentering är att olika nätverkslänkar kan ha olika MTU. En Ethernet-länk har till exempel en MTU på 1500 byte, medan en IPsec-tunnel har en MTU på 1400 byte. Om en enhet skickar ett datapaket som är större än MTU för nästa nätverkslänk fragmenteras paketet av enheten eller routern som ansluter till den länken. De fragmenterade paketen sätts sedan ihop igen av målenheten eller routern.

Fördelen med paketfragmentering är att det tillåter datapaket att korsa olika nätverkslänkar med olika MTU: er. Detta ökar kompatibiliteten och interoperabiliteten mellan olika nätverkstekniker och protokoll. Paketfragmentering möjliggör också dynamisk routning, vilket innebär att datapaket kan ta olika vägar för att nå sin destination beroende på nätverksförhållanden och tillgänglighet.

Nackdelen med paketfragmentering är att det ökar omkostnaderna och komplexiteten i dataöverföringen. Paketfragmentering kräver ytterligare bearbetnings- och minnesresurser på avsändarens och mottagarens enheter eller routrar. Paketfragmentering introducerar också ytterligare rubriker och fält i varje fragmenterat paket, vilket minskar nyttolastens storlek och effektivitet. Paketfragmentering ökar också risken för paketförlust och korruption, eftersom varje fragmenterat paket måste levereras och sättas ihop korrekt för att återställa det ursprungliga datapaketet.

Obs: Detta tema har varit en konstant under hela min karriär. När jag började gjorde jag underhåll på datorutrustning och en av mina uppgifter var att optimera prestandan för data på en hårddisk. Nu när jag arbetar med servrar ger det mig några idéer om procedurer och bästa praxis.

slutsats

Fragmentering är ett vanligt fenomen inom databehandling som påverkar lagringsenheternas prestanda och kapacitet. Genom att förstå vad fragmentering är, vad som orsakar det, vilka problem det skapar och vilka lösningar som finns tillgängliga kan du optimera din lagringsenhet och förbättra systemets prestanda.