Ο κατακερματισμός της μνήμης συμβαίνει όταν ένα σύστημα περιέχει μνήμη που είναι τεχνικά ελεύθερη αλλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον υπολογιστή. Ο εκχωρητής μνήμης, ο οποίος εκχωρεί την απαραίτητη μνήμη σε διάφορες εργασίες, διαιρεί και εκχωρεί μπλοκ μνήμης όπως απαιτούνται από προγράμματα. Όταν διαγράφονται τα δεδομένα, περισσότερα μπλοκ μνήμης απελευθερώνονται στο σύστημα και προστίθενται πίσω στην ομάδα διαθέσιμης μνήμης. Όταν οι ενέργειες του εκχωρητή ή η αποκατάσταση τμημάτων μνήμης που καταλήφθηκαν στο παρελθόν οδηγεί σε μπλοκ ή ακόμη και bytes μνήμης που είναι πολύ μικρά ή πολύ απομονωμένα για να χρησιμοποιηθούν από την ομάδα μνήμης, έχει γίνει κατακερματισμός. Ο κατακερματισμός μπορεί να πάρει ένα σημαντικό δάγκωμα από την ελεύθερη μνήμη ενός υπολογιστή και είναι συχνά η αιτία απογοητευτικών μηνυμάτων σφάλματος εκτός μνήμης.
Εσωτερικός κατακερματισμός
Ο εσωτερικός κατακερματισμός εμφανίζεται όταν ο εκχωρητής μνήμης αφήνει κενό χώρο στο εσωτερικό ενός μπλοκ μνήμης που έχει εκχωρηθεί για έναν πελάτη. Αυτό συμβαίνει συνήθως επειδή ο σχεδιασμός του επεξεργαστή ορίζει ότι η μνήμη πρέπει να περικοπεί σε τεμάχια συγκεκριμένων μεγεθών - για παράδειγμα, ενδέχεται να απαιτείται η κατανομή των μπλοκ ομοιόμορφα με τέσσερα, οκτώ ή 16 byte. Όταν συμβαίνει αυτό, ένας πελάτης που χρειάζεται 57 bytes μνήμης, για παράδειγμα, μπορεί να εκχωρηθεί ένα μπλοκ που περιέχει 60 bytes, ή ακόμα και 64. Τα επιπλέον byte που δεν χρειάζεται ο πελάτης να χαθούν και με την πάροδο του χρόνου αυτά τα μικροσκοπικά κομμάτια της αχρησιμοποίητης μνήμης μπορεί να δημιουργήσει και να δημιουργήσει μεγάλες ποσότητες μνήμης που δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τον εκχωρητή. Επειδή όλα αυτά τα άχρηστα byte βρίσκονται σε μεγαλύτερα μπλοκ μνήμης, ο κατακερματισμός θεωρείται εσωτερικός.
Εξωτερικός κατακερματισμός
Ο εξωτερικός κατακερματισμός συμβαίνει όταν ο εκχωρητής μνήμης αφήνει τμήματα αχρησιμοποίητων μπλοκ μνήμης μεταξύ τμημάτων εκχωρημένης μνήμης. Για παράδειγμα, εάν διατεθούν πολλά μπλοκ μνήμης σε συνεχή γραμμή, αλλά ένα από τα μεσαία μπλοκ στη γραμμή απελευθερώνεται (ίσως επειδή η διαδικασία που χρησιμοποιούσε αυτό το μπλοκ μνήμης σταμάτησε να εκτελείται), το ελεύθερο μπλοκ είναι κατακερματισμένο. Το μπλοκ εξακολουθεί να είναι διαθέσιμο για χρήση από τον εκχωρητή αργότερα εάν υπάρχει ανάγκη για μνήμη που ταιριάζει σε αυτό το μπλοκ, αλλά το μπλοκ είναι πλέον άχρηστο για μεγαλύτερες ανάγκες μνήμης. Δεν μπορεί να επιστραφεί με τη συνολική ελεύθερη μνήμη που είναι διαθέσιμη στο σύστημα, καθώς η συνολική μνήμη πρέπει να είναι συνεχόμενη για να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγαλύτερες εργασίες. Με αυτόν τον τρόπο, ολόκληρα τμήματα της ελεύθερης μνήμης μπορούν να καταλήξουν απομονωμένα από το σύνολο που είναι συχνά πολύ μικρά για σημαντική χρήση, γεγονός που δημιουργεί μια συνολική μείωση της ελεύθερης μνήμης που με την πάροδο του χρόνου μπορεί να οδηγήσει σε έλλειψη διαθέσιμης μνήμης για βασικές εργασίες.
Ο κατακερματισμός μπορεί να σημαίνει μεγάλα προβλήματα για τα συστήματα
Ο κατακερματισμός μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα επειδή δημιουργείται με την πάροδο του χρόνου, δημιουργώντας μικρά και άχρηστα τμήματα μνήμης και περιορίζοντας την ποσότητα της διαθέσιμης δωρεάν μνήμης ενός υπολογιστή. Καθώς εξελίσσεται, ο κατακερματισμός μπορεί να προκαλέσει βραχυπρόθεσμη επιβράδυνση και επιβράδυνση της απόδοσης του συστήματος. Μακροπρόθεσμα, ο κατακερματισμός μπορεί να μειώσει τη διάρκεια ζωής ενός υπολογιστή ή διακομιστή κατά 30% κατά μέσο όρο. Από τους δύο τύπους κατακερματισμού, το εσωτερικό είναι πιο προβλέψιμο από το εξωτερικό, επειδή η ποσότητα του σπαταλούμενου χώρου καθορίζεται από τις παραμέτρους του εκχωρητή μνήμης (πόσο μεγάλα πρέπει να είναι τα εκχωρημένα μπλοκ), που είναι μια σταθερά. Επιπλέον, το ποσό της συνολικής μνήμης που χάνεται από τον εσωτερικό κατακερματισμό είναι συνήθως μικρότερο από αυτό που χάνεται από τον εξωτερικό κατακερματισμό, αν και μπορεί σταδιακά να συσσωρευτεί. Ο εξωτερικός κατακερματισμός, από την άλλη πλευρά, είναι πιο δύσκολο να προβλεφθεί, διότι στις περισσότερες περιπτώσεις πολλές διαδικασίες ξεκινούν και σταματούν τακτικά στο σύστημα και μπλοκ μνήμης που χρησιμοποιούνται για διάφορα χρονικά διαστήματα απελευθερώνονται με διαφορετική σειρά από ό, τι γεμίστηκαν, αφήνοντας κενά στη διαθέσιμη μνήμη.
Καταπολέμηση του κατακερματισμού για βελτιωμένη απόδοση
Όσον αφορά τη βελτιστοποίηση της μνήμης RAM, η μόνη χρήσιμη λύση είναι η επανεκκίνηση του συστήματος, το οποίο εκκαθαρίζει μεγάλο μέρος της μνήμης που χρησιμοποιείται από μακροχρόνια προγράμματα και δίνει στον υπολογιστή μια νέα αρχή για την εκχώρηση μνήμης. Τα εργαλεία που ισχυρίζονται ότι ανασυγκροτούν τη μνήμη RAM είναι παραπλανητικά, καθώς ο διαχειριστής εικονικής μνήμης σε σύγχρονους υπολογιστές εργάζεται για τη βελτιστοποίηση της χρήσης RAM συνεχώς. Για τον σκληρό σας δίσκο, ωστόσο, ενδέχεται να απαιτηθεί κάποια ανασυγκρότηση για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης του συστήματος. Εάν χρησιμοποιείτε Windows Vista ή νεότερες εκδόσεις, το σύστημα ανασυγκροτεί αυτόματα τον χώρο του σκληρού δίσκου σας περιοδικά για εσάς. Εάν παρατηρήσετε χαμηλότερη απόδοση συστήματος και θέλετε να εκτελέσετε μόνοι σας τον ανασυγκροτητή, μπορείτε να ξεκινήσετε με μη αυτόματο τρόπο τη διαδικασία κάνοντας κλικ στο κουμπί "Έναρξη" και στη συνέχεια "Όλα τα προγράμματα | Αξεσουάρ | Εργαλεία συστήματος | Ανασυγκρότηση δίσκων". Τέλος, κάντε κλικ στο "Ανασυγκρότηση τώρα". Η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει οπουδήποτε από λεπτά έως ώρες, ανάλογα με το πόσο κατακερματισμένος είναι ο σκληρός δίσκος σας, αλλά τα καλά νέα είναι ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον υπολογιστή σας ενώ εκτελείται η Ανασυγκρότηση Δίσκων.
Το πρόβλημα του κατακερματισμού δεν ισχύει εξίσου σε όλα τα λειτουργικά συστήματα. Για υπολογιστές Mac, η ανασυγκρότηση δεν είναι απαραίτητη επειδή το Mac OS X βελτιστοποιεί αυτόματα το χώρο στο δίσκο όταν γράφονται αρχεία. Οι μηχανές Linux επίσης δεν απαιτούν τακτική ανασυγκρότηση επειδή εκχωρούν μνήμη σε διάσπαρτη μορφή αντί για συνεχόμενη, δίνοντας στον χώρο αρχείων την επέκταση. Οι χρήστες Linux που βλέπουν μείωση της απόδοσης του συστήματος θα πρέπει να εξετάσουν το ενδεχόμενο αύξησης του μεγέθους του σκληρού δίσκου τους. Τέλος, δεν πρέπει ποτέ να ανασυγκροτήσετε μια μονάδα αποθήκευσης στερεάς κατάστασης (όπως μια μονάδα USB), καθώς η ανασυγκρότηση μπορεί στην πραγματικότητα να μειώσει τη διάρκεια ζωής των μονάδων στερεάς κατάστασης.
