आंतरिक विखंडन तब होता है जब आवंटित मेमोरी ब्लॉकों में निश्चित आवंटन आकारों के कारण अप्रयुक्त स्थान होता है, जो अनुरोधित मेमोरी से पूरी तरह मेल नहीं खाता।
आंतरिक विखंडन का क्या अर्थ है?
आंतरिक विखंडन यह उस अक्षमता को संदर्भित करता है जो तब उत्पन्न होती है जब मेमोरी को निश्चित आकार के ब्लॉक में आवंटित किया जाता है, जिसके कारण आवंटित मेमोरी का एक हिस्सा अप्रयुक्त रह जाता है क्योंकि अनुरोधित आकार ब्लॉक के आकार से बिल्कुल मेल नहीं खाता है। आवंटित मेमोरी ब्लॉक के भीतर इस अप्रयुक्त स्थान का उपयोग अन्य प्रक्रियाओं के लिए नहीं किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप संसाधन बर्बाद होते हैं।
आंतरिक विखंडन आम तौर पर मेमोरी प्रबंधन प्रणालियों में होता है जहां आवंटन निश्चित इकाइयों में किए जाते हैं, जैसे कि पृष्ठ या विभाजन। यह उन परिदृश्यों में और भी बढ़ जाता है जहां मेमोरी अनुरोधों का आकार काफी भिन्न होता है। जबकि सिस्टम में पर्याप्त समग्र मेमोरी उपलब्ध हो सकती है, आंतरिक विखंडन प्रभावी मेमोरी उपयोग को कम करता है, जिससे सिस्टम प्रदर्शन और संसाधन दक्षता प्रभावित होती है।
आंतरिक विखंडन का उदाहरण क्या है?
आंतरिक विखंडन का एक उदाहरण मेमोरी प्रबंधन प्रणाली में देखा जा सकता है जो 8 KB के निश्चित ब्लॉक में मेमोरी आवंटित करती है। यदि कोई प्रक्रिया 5 KB मेमोरी का अनुरोध करती है, तो सिस्टम अनुरोध को पूरा करने के लिए पूरे 8 KB ब्लॉक को आवंटित करेगा। उस ब्लॉक के भीतर शेष 3 KB अप्रयुक्त है लेकिन फिर भी प्रक्रिया के लिए आरक्षित है, जिससे मेमोरी बर्बाद होती है। यह अप्रयुक्त स्थान, जिसे अन्य प्रक्रियाओं को आवंटित नहीं किया जा सकता है, आंतरिक विखंडन का गठन करता है।
यद्यपि कुल मेमोरी अतिरिक्त आबंटन के लिए पर्याप्त प्रतीत हो सकती है, लेकिन कई ब्लॉकों में इन अप्रयुक्त भागों की उपस्थिति, सिस्टम की समग्र दक्षता को कम कर देती है।
आंतरिक विखंडन का क्या कारण है?
आंतरिक विखंडन निश्चित आकार के ब्लॉकों या विभाजनों में मेमोरी के आवंटन के कारण होता है जो प्रक्रियाओं या अनुप्रयोगों की मेमोरी आवश्यकताओं से सटीक रूप से मेल नहीं खाता है। डेटा संरचनाएंयह बेमेल आवंटित मेमोरी के भीतर अप्रयुक्त स्थान की ओर ले जाता है, क्योंकि सिस्टम आमतौर पर अनुरोधित आकार को निकटतम उपलब्ध ब्लॉक आकार तक बढ़ा देता है।
आंतरिक विखंडन में योगदान देने वाले प्रमुख कारकों में शामिल हैं:
- निश्चित ब्लॉक आकार. जब मेमोरी को निश्चित आकार के टुकड़ों में विभाजित किया जाता है, तो ब्लॉक से कम मेमोरी की मांग करने वाली प्रक्रियाएं ब्लॉक के अप्रयुक्त हिस्से को बर्बाद छोड़ देती हैं।
- परिवर्तनशील प्रक्रिया या डेटा आकार. प्रक्रियाओं या डेटा संरचनाओं में अक्सर अलग-अलग मेमोरी आवश्यकताएं होती हैं, जो कभी-कभी निश्चित आबंटन आकारों के साथ पूरी तरह से संरेखित नहीं होती हैं, जिससे अतिरिक्त स्थान बनता है।
- सिस्टम डिज़ाइन बाधाएँ. पेजिंग या पार्टीशनिंग जैसी मेमोरी प्रबंधन तकनीकें स्वाभाविक रूप से पूर्वनिर्धारित इकाइयों में मेमोरी आवंटित करती हैं, तथा सटीक फिट की तुलना में सरलता और गति को प्राथमिकता देती हैं।
- बार-बार आवंटन. बार-बार छोटे-छोटे आबंटन वाली प्रणालियां विशेष रूप से अतिसंवेदनशील होती हैं, क्योंकि कई ब्लॉकों में अप्रयुक्त स्थान के संचयी प्रभाव से महत्वपूर्ण मेमोरी की बर्बादी हो सकती है।
आंतरिक विखंडन के प्रभाव क्या हैं?
आंतरिक विखंडन से कई प्रभाव उत्पन्न हो सकते हैं जो सिस्टम के प्रदर्शन और संसाधन उपयोग पर नकारात्मक प्रभाव डालते हैं:
- स्मृति स्थान बर्बाद हुआ. आवंटित मेमोरी ब्लॉकों के अप्रयुक्त हिस्से एकत्रित हो जाते हैं, जिससे अन्य प्रक्रियाओं के लिए उपलब्ध मेमोरी की मात्रा कम हो जाती है और समग्र मेमोरी दक्षता कम हो जाती है।
- सिस्टम का प्रदर्शन कम हो गया. जैसे-जैसे मेमोरी अप्रयुक्त स्थान के कारण खंडित होती जाती है, सिस्टम को नई प्रक्रियाओं के लिए मेमोरी आवंटित करने में कठिनाई होती है, जिसके कारण संभावित रूप से देरी या त्रुटियां हो सकती हैं।
- ओवरहेड में वृद्धि. जब सिस्टम खंडित ब्लॉकों को ट्रैक और प्रबंधित करने का प्रयास करता है, तो मेमोरी प्रबंधन ओवरहेड बढ़ जाता है, जिससे आवंटन और आवंटन रद्द करने की प्रक्रिया में जटिलता बढ़ जाती है।
- सीमित मापनीयता. समय के साथ, आंतरिक विखंडन प्रक्रियाओं की संख्या को गंभीर रूप से सीमित कर देता है अनुप्रयोगों एक सिस्टम क्या संभाल सकता है, विशेष रूप से मेमोरी-बाधित वातावरण में।
- कम उपयोग किये गये संसाधन. सिद्धांततः यदि पर्याप्त मेमोरी मौजूद भी हो, तो खंडित आवंटन इसके पूर्ण उपयोग को रोकता है, जिससे सिस्टम संचालन में अकुशलता उत्पन्न होती है।
- स्मृति की कमी की संभावना. चरम मामलों में, अनुपयोगी स्मृति अंशों के संचय के परिणामस्वरूप स्मृति की स्पष्ट कमी हो सकती है, जिसके लिए संघनन या पुनःआवंटन रणनीतियों जैसे हस्तक्षेप की आवश्यकता हो सकती है।
आंतरिक विखंडन से कैसे बचें?
आंतरिक विखंडन को विचारशील मेमोरी प्रबंधन रणनीतियों के माध्यम से कम किया जा सकता है, जिसका उद्देश्य मेमोरी आवंटन को प्रक्रियाओं की वास्तविक आवश्यकताओं के साथ अधिक निकटता से मिलाना है। यहाँ कुछ दृष्टिकोण दिए गए हैं:
- गतिशील स्मृति आवंटन। निश्चित आकार के स्थान पर परिवर्तनीय आकार के मेमोरी ब्लॉकों का उपयोग करें, प्रक्रिया या अनुप्रयोग की आवश्यकताओं के आधार पर सटीक रूप से मेमोरी आवंटित करें।
- मेमोरी पूलिंग. अलग-अलग आकार के मेमोरी ब्लॉक के पूल बनाएँ। प्रक्रियाएँ अपनी ज़रूरतों के हिसाब से सबसे उपयुक्त ब्लॉक आकार का अनुरोध कर सकती हैं, जिससे अप्रयुक्त स्थान कम हो जाता है।
- बडी सिस्टम। बडी सिस्टम का उपयोग करके मेमोरी आवंटन को लागू करें, जो मेमोरी को दो की घात के आकार के ब्लॉक में विभाजित करता है। यह दृष्टिकोण बदलती प्रक्रिया आवश्यकताओं के साथ बेहतर संरेखण की अनुमति देता है और आसन्न मुक्त ब्लॉकों को मर्ज करना सरल बनाता है।
- संघनन. आवंटित ब्लॉकों को एक साथ ले जाकर और सन्निहित स्थान को खाली करके समय-समय पर खंडित मेमोरी को समेकित करें। हालांकि इससे आंतरिक विखंडन कम हो जाता है, लेकिन इससे ओवरहेड शुरू होता है और यह वास्तविक समय प्रणालियों के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है।
- छोटे पृष्ठ आकार के साथ पेजिंग का उपयोग. पेजिंग सिस्टम में, पेज का आकार कम करने से प्रत्येक पेज में बर्बाद होने वाली जगह की मात्रा कम हो जाती है। हालाँकि, पेजों की संख्या अधिक होने के कारण इससे प्रबंधन ओवरहेड बढ़ सकता है।
- विभाजन। प्रोग्राम की तार्किक संरचना के आधार पर मेमोरी को परिवर्तनीय आकार के खंडों में विभाजित करें, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि आवंटन डेटा या कोड के आकार से बेहतर ढंग से मेल खाता हो।
- कुशल डेटा संरचनाएँआवंटित ब्लॉकों के भीतर अप्रयुक्त मेमोरी को न्यूनतम करने के लिए डेटा संरचनाओं के डिजाइन को अनुकूलित करें।
- निगरानी और अनुकूलन. आवंटन रणनीतियों में अक्षमताओं की पहचान करने और उन्हें संबोधित करने के लिए नियमित रूप से मेमोरी उपयोग पैटर्न की निगरानी करें। आवश्यकतानुसार ब्लॉक आकार या मेमोरी आवंटन नीतियों को समायोजित करें।
आंतरिक विखंडन को कैसे ठीक करें?
आंतरिक विखंडन को ठीक करने में आमतौर पर ऐसी तकनीकें शामिल होती हैं जो आवंटित ब्लॉकों के भीतर अप्रयुक्त मेमोरी को कम या खत्म कर देती हैं, जिससे समग्र मेमोरी उपयोग में सुधार होता है। इन सुधारों के लिए अक्सर समायोजन की आवश्यकता होती है स्मृति आवंटन रणनीतियाँ या प्रक्रियाएँ। यहाँ कुछ दृष्टिकोण दिए गए हैं:
- स्मृति संघनन. आवंटित मेमोरी ब्लॉक को समेकित करके बड़े सन्निहित मुक्त स्थान बनाएं। इसमें विखंडन के कारण होने वाले अंतराल को समाप्त करने के लिए मेमोरी सामग्री को स्थानांतरित करना शामिल है, लेकिन यह ओवरहेड शुरू कर सकता है और वास्तविक समय प्रणालियों के लिए अनुपयुक्त है।
- गतिशील ब्लॉक आकार परिवर्तनप्रक्रियाओं की ज़रूरतों से बेहतर मिलान करने के लिए मेमोरी ब्लॉक के आकार को गतिशील रूप से समायोजित करें। इससे अप्रयुक्त स्थान को पुनः प्राप्त करने में मदद मिलती है, लेकिन इसमें जटिल मेमोरी प्रबंधन शामिल हो सकता है।
- परिवर्तनीय आकार के आवंटन पर स्विच करेंनिश्चित आकार के ब्लॉक आवंटन को प्रत्येक प्रक्रिया की सटीक मेमोरी आवश्यकताओं के अनुरूप परिवर्तनीय आकार के ब्लॉक से बदलें। यह बड़े पैमाने पर संभावित विखंडन की कीमत पर बर्बाद होने वाले स्थान को कम करता है (बाह्य विखंडन).
- उन्नत आवंटन रणनीति अपनाएंमेमोरी ब्लॉक आकार को अनुरोधों के साथ बेहतर ढंग से संरेखित करने के लिए बडी सिस्टम एलोकेटर का उपयोग करें, जिससे जब संभव हो तो मुक्त ब्लॉकों का कुशल विलय हो सके। वैकल्पिक रूप से, मेमोरी-गहन प्रणालियों के लिए स्लैब आवंटन जैसे विशेष आवंटनकर्ताओं का उपयोग करें, जहां ब्लॉक को विभाजित किया जाता है कैश विभिन्न आकारों के।
- ब्लॉक आकार पुनः कॉन्फ़िगर करें. विशिष्ट मेमोरी अनुरोध पैटर्न को बेहतर ढंग से प्रतिबिम्बित करने के लिए सिस्टम में निश्चित ब्लॉक आकार को समायोजित करें, जिससे विखंडन को जन्म देने वाली विसंगतियों को कम किया जा सके।
- अनुप्रयोग डिज़ाइन को अनुकूलित करें. मेमोरी ब्लॉकों का बेहतर उपयोग करने के लिए अनुप्रयोगों को पुनः डिज़ाइन करें, जैसे कि ब्लॉक आकारों को अधिक कुशलता से फिट करने के लिए डेटा भंडारण को पुनर्गठित करना।
- कचरा संग्रहण को कार्यान्वित करें। ब्लॉक के भीतर अप्रयुक्त या कम उपयोग की गई मेमोरी की पहचान करने और उसे पुनः प्राप्त करने के लिए कचरा संग्रहण तंत्र का उपयोग करें। यह उच्च-स्तरीय प्रोग्रामिंग वातावरण में विशेष रूप से उपयोगी है।
- छोटे निश्चित ब्लॉक आकार का उपयोग करें. यदि निश्चित आकार अपरिहार्य हैं, तो ब्लॉक आकार को कम करने से प्रति आवंटन व्यर्थ स्थान कम हो जाता है। हालाँकि, इससे मेमोरी प्रबंधन की जटिलता बढ़ सकती है।
- निगरानी करें और समायोजन करें। विखंडन का कारण बनने वाले पैटर्न की पहचान करने के लिए मेमोरी उपयोग की निरंतर निगरानी करें। आवंटन नीतियों को अनुकूलित करें और जहाँ संभव हो मेमोरी को पुनः आवंटित करें।
आंतरिक विखंडन के क्या लाभ हैं?
आंतरिक विखंडन को आम तौर पर मेमोरी आवंटन का एक दोष माना जाता है, लेकिन अंतर्निहित तंत्र जो इसे उत्पन्न करते हैं - जैसे कि निश्चित आकार के मेमोरी ब्लॉक - कुछ संदर्भों में लाभ प्रदान करते हैं:
- सरलीकृत स्मृति प्रबंधन. निश्चित आकार के ब्लॉक में मेमोरी आवंटित करने से प्रबंधन प्रक्रिया सरल हो जाती है। सिस्टम को हर अनुरोध के लिए सटीक आकार की गणना करने की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे आवंटन और डी-एलोकेशन में ओवरहेड और जटिलता कम हो जाती है।
- तीव्र आवंटन एवं विलोपन। निश्चित आकार के ब्लॉक तीव्र मेमोरी आबंटन और डी-आबंटन को सक्षम करते हैं, क्योंकि सिस्टम जटिल गणनाओं या विभाजन के बिना आसानी से उपलब्ध ब्लॉकों का पता लगा लेता है।
- अनुमानित प्रदर्शननिश्चित आकार की आवंटन योजनाएं सुसंगत प्रदर्शन प्रदान करती हैं क्योंकि मेमोरी संचालन पूर्वानुमान योग्य होते हैं, जिससे परिवर्तनीय आकार के आवंटन के साथ होने वाली देरी से बचा जा सकता है।
- बाह्य विखंडन में कमी. जबकि आंतरिक विखंडन ब्लॉकों के भीतर स्थान को बर्बाद करता है, यह बाह्य विखंडन (आवंटित ब्लॉकों के बीच छोटे अंतराल) को रोकता है, तथा यह सुनिश्चित करता है कि मुक्त मेमोरी सन्निहित और प्रयोग योग्य बनी रहे।
- संरेखण लाभ. निश्चित आकार के ब्लॉक अक्सर अच्छी तरह से संरेखित होते हैं हार्डवेयर वर्चुअल मेमोरी सिस्टम में पृष्ठ आकार जैसी आवश्यकताओं को पूरा करने में सहायता करता है, जिससे हार्डवेयर का अधिक कुशल उपयोग होता है।
आंतरिक विखंडन के नुकसान क्या हैं?
आंतरिक विखंडन के कई नुकसान हैं जो सिस्टम के प्रदर्शन और संसाधन उपयोग पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं:
- व्यर्थ स्मृतिआवंटित मेमोरी ब्लॉकों के भीतर अप्रयुक्त भाग अकुशलता का कारण बनते हैं, क्योंकि इस स्थान का उपयोग अन्य प्रक्रियाओं या अनुप्रयोगों द्वारा नहीं किया जा सकता है।
- प्रभावी स्मृति क्षमता कम हो जाती है. यहां तक कि जब कुल मेमोरी पर्याप्त होती है, तब भी विखंडन इसके पूर्ण उपयोग को रोकता है, जिससे संभावित रूप से कृत्रिम मेमोरी की कमी हो सकती है।
- स्केलेबिलिटी मुद्दे. स्मृति-बाधित वातावरण में, आंतरिक विखंडन, सिस्टम द्वारा एक साथ संभाले जा सकने वाले प्रक्रियाओं या कार्यों की संख्या को सीमित कर देता है।
- संसाधनों का अकुशल उपयोग. ब्लॉकों के भीतर अप्रयुक्त मेमोरी की उपस्थिति संसाधन आवंटन की समग्र दक्षता को कम कर देती है, जिससे सिस्टम प्रदर्शन प्रभावित होता है।
- उच्चतर स्मृति लागत. महत्वपूर्ण आंतरिक विखंडन वाले सिस्टम को अकुशलताओं की भरपाई के लिए अतिरिक्त मेमोरी की आवश्यकता हो सकती है, जिससे हार्डवेयर लागत बढ़ जाती है।
- बड़ी प्रक्रियाओं के लिए आवंटन में कठिनाइयाँसमय के साथ, खंडित मेमोरी के संचय से, पर्याप्त मेमोरी आवंटन की आवश्यकता वाली प्रक्रियाओं के लिए पर्याप्त बड़े सन्निहित ब्लॉकों को ढूंढना चुनौतीपूर्ण हो जाता है।
- प्रदर्शन में गिरावट. अत्यधिक विखंडन से सिस्टम धीमा हो सकता है क्योंकि यह मेमोरी को प्रभावी ढंग से प्रबंधित और आवंटित करने में संघर्ष करता है, विशेष रूप से भारी लोड के तहत।
- स्मृति अनुकूलन को जटिल बनाता हैआंतरिक विखंडन को संबोधित करने के लिए अक्सर अतिरिक्त तंत्रों की आवश्यकता होती है, जैसे कि संघनन या उन्नत आवंटन रणनीतियां, जो सिस्टम जटिलता और ओवरहेड को बढ़ा सकती हैं।
