如何计算碎片化？答案

【问题标题】：How to calculate fragmentation?如何计算碎片化？
【发布时间】：2011-06-02 23:39:25
【问题描述】：

假设你有一些包含一堆字节的内存：

++++ ++-- ---+ +++-
-++- ++++ ++++ ----
---- ++++ +

假设+ 表示已分配，- 表示免费。

我正在寻找如何计算碎片百分比的公式。

背景

我正在为具有静态内存的嵌入式设备实现微小的动态内存管理。我的目标是拥有一些可以用来存储少量数据的东西。主要是通过无线连接传入的数据包，每个大约 128 字节。

【问题讨论】：

啊……我明白了。这取决于我的分配块有多大。
如果你所有的块大小都差不多，而且你的内存是静态的，而且你的系统太小而不能使用缓存来访问内存，那么碎片可能并不重要——你必须跟踪哪些插槽是免费的，哪些不是，但在访问中跳来跳去应该不会花费你太多。这与机电磁盘驱动器形成鲜明对比，在这种驱动器中，您必须在四处跳动时移动磁头，或者在慢速 DRAM 和 chache 系统中跳动会导致大量缓存未命中。

【解决方案1】：

正如 R. 所说，这完全取决于您所说的“碎片百分比”的含义 - 但您可以使用的一个简单公式是：

(free - freemax)
----------------   x 100%    (or 100% for free=0)
    free

在哪里

free     = total number of bytes free
freemax  = size of largest free block

这样，如果所有内存都在一个大块中，碎片是0%，如果内存全部被分割成数百个小块，则接近100%。

【讨论】：

【解决方案2】：

计算当前内存布局可以容纳多少个 128 字节数据包。让这个数字n。

计算在内存布局中可以容纳多少个 128 字节数据包，分配的字节数与当前分配的字节数相同，但没有空洞（例如，将所有 + 移到左侧）。假设是那个数字 N。

你的“碎片率”是 alpha = n/N

【讨论】：

【解决方案3】：

如果您的分配大小都大致相同，只需将您的内存分成TOTAL/MAXSIZE 块，每块由MAXSIZE 字节组成。那么碎片化就无关紧要了。

一般来说，要回答您的问题，“碎片化”没有神奇的数字。你必须评估不同函数在反映内存碎片化程度方面的优点。这是我推荐的一个，作为大小的函数n：

fragmentation(n) = -log(n * number_of_free_slots_of_size_n / total_bytes_free)

请注意，log 只是用于将事物映射到“0 到无穷大”的比例；您实际上不应该在实践中对此进行评估。相反，您可以简单地评估：

freespace_quality(n) = n * number_of_free_slots_of_size_n / total_bytes_free

1.0 是理想的（能够分配最大可能数量的大小为n 的对象）而0.0 非常糟糕（无法分配任何对象）。

【讨论】：

【解决方案4】：

如果你有 [++++++--------++++--++-++++++++--------+++++] 并且您想测量可用空间（或任何其他分配）的碎片您可以测量平均连续块大小总块数/连续块数。

在这种情况下 4/(5 + 2 + 1 + 8) / 4 = 4

【讨论】：