Interne Fragmentierung

Als interne Fragmentierung oder Verschnitt bezeichnet man in der Informatik den Effekt, dass bei einer Verteilung von Daten auf Speicherblöcke diese nur zum Teil gefüllt werden können. Ein weiterer Effekt, der zu ineffizienter Speicherverwendung führt, ist die externe Fragmentierung.

Beschreibung

Um Speicher verwalten zu können, benutzen Computersysteme verschiedene Methoden der Einteilung. Dies bezieht sich sowohl auf flüchtigen (beispielsweise Arbeitsspeicher) wie auch persistenten Speicher (beispielsweise Festplatten). Alle diese Methoden nutzen entweder Segmentierung, Seiteneinteilung oder eine Kombination aus beiden, um den Speicher möglichst effizient einzuteilen.

Bei der Seiteneinteilung wird der Speicher in Seiten mit fester Größe eingeteilt. Sobald ein Programm Speicher beantragt (alloziert), werden so viele Seiten reserviert, dass die Summe der reservierten Seiten größer oder gleich dem beantragten Speicher ist. Ist die beantragte Menge kleiner als die Summe des Speichers der reservierten Seiten, so bezeichnet man diese Differenz als interne Fragmentierung: dieser Verschnitt liegt innerhalb des reservierten Bereiches, typischerweise am Ende.

Typische, von interner Fragmentierung betroffene Speicherressourcen in der Informationstechnik sind u.a.:

• Arbeitsspeicherallokierung vom Betriebssystem, feste Blockgrössen
• Dateierstellung, Dateisysteme und Festplatten besitzen feste, einige kByte große Cluster
• IP-Adressen können ebenfalls nur in Blöcken bestimmter Größe reserviert werden (deswegen sind viele IPs zwar reserviert aber nicht in aktiver Verwendung). Dieser Effekt trägt auch zum IPv4-Adressenmangel bei.
• Englischer Text wird weiterhin oft mit einem Byte pro Buchstabe abgespeichert, obwohl in ASCII-Zeichenkodierung das höchstwertigste Bit von jedem Byte 0 ist. Eine Reservierung von 7 Bit wäre funktional ausreichend, es existiert also ein Verschnitt von einem Bit.

Beispiel

Zum Beispiel: Das Betriebssystem verwaltet den Arbeitsspeicher in Seiten mit einer Größe von 4 Kilobyte. Ein Programm beantragt 5 kByte. Daraufhin reserviert das Betriebssystem 2 Seiten (8 kByte). Die interne Fragmentierung beträgt 3 Kilobyte.