在文件系统的上下文中，碎片化是一种对存储空间的低效利用，它将单个文件的内容存储在磁盘上的不同位置，而不是存储在一个位置的单个连续位序列中。碎片是一种自然现象，它发生在硬盘驱动器上，有时也发生在内存模块上，因为数据在驱动器上写得不够紧密。

数据有时会被无序写入，这意味着由于文件的频繁使用，数据块不会彼此相邻地放置在驱动器上。这些数据片段称为片段。在某个时刻，操作系统需要访问文件系统以找到不同片段在驱动器上的位置。

例如，当你创建一个新文档时，比如说一个word文件；文件似乎在一个地方。你可以打开文件，编辑或删除它-无论你想要什么。所有的活动似乎都是在路上进行的，至少你是这么想的。

硬盘驱动器可能正在设备的一个区域中保存文件块，但它的其余部分实际上存在于存储设备的其他地方。简单地说，碎片是指文件系统中浪费的存储空间，允许在文件的不同部分之间产生间隙。

碎片基本上发生在动态内存分配系统中，因为它为文件保留了太多的空间，从而导致文件周围出现开放区域。

什么是内部碎片(internal fragmentation)？

它在某种程度上与固定大小的分区有关。系统根据程序的需要将程序和进程划分成小块，从而将内存分配给各种程序和进程。然而，有时分配的内存比进程所需的要多，这最终会导致多余的内存被浪费或闲置。

例如，内存只能分配给可被4、8或16整除的块中的程序。当一个进程请求24个字节时，它通常得到32个字节的块，多余的8个字节就不用了。因此，未使用的内存驻留在一个特定的分配位置中，而且内存非常小，无法为其分配新的进程，从而导致浪费。这种废物被称为内部碎片。消除这种碎片的唯一方法可能是动态内存分配。

什么是外部碎片(external fragmentation)？

主存储器在分配的存储器中太小而不能容纳任何进程的部分之间形成孔。这是存储分配算法的缺点，当连续块的未使用空间无法服务于新请求时，因为空间太小，无法满足大内存应用程序的需要。简单地说，不连续的块在内存中创建了洞，导致未使用的存储在分配的区域之外，这意味着它不能与主内存一起用于更大的内存任务。它们最终被孤立，无法从内存空间中完全消除。这称为外部碎片。它可以通过压缩来移除，压缩将内存的内容洗牌，从而将所有可用内存放在一起。

内部和外部碎片的区别

1. 基础

内部碎片：

内部碎片是指当分配给一个进程的内存超过需要时所浪费的额外空间。它通常发生在将固定大小的内存块分配给程序或进程时。

外部碎片：

相反，外部碎片是指在彼此不相邻的连续内存块之间形成的未使用的空间。

1. 发生

内部碎片：

当分配给进程的内存大于进程请求的内存时，在分配的内存块中形成的可用空间称为内部碎片。“内部”是指驻留在较大内存块中的未使用字节。

外部碎片：

当主内存形成的洞太小而不能满足任何请求时，就称为外部碎片。

1. 原因

内部碎片：

发生内部碎片的主要原因是内存被划分为固定大小的块。

外部碎片：

外部碎片是内存根据不同进程的大小划分为不同大小的块时出现的一种现象。

1. 解决方案

内部碎片：

内部碎片是一种自然现象，可以通过动态内存分配来消除，动态内存分配是指根据进程的请求动态地将内存块的一部分分配给进程，并在程序执行期间不再需要时释放内存块。

外部碎片：

另一方面，外部碎片可以通过压缩、分页和分段来消除，以便可以以非连续的方式将内存分配给进程。

内部碎片与外部碎片：比较图

总结 - 内部的(of internal) vs. 外部碎片(external fragmentation)

内部和外部碎片都是与未使用的内存空间或内存被浪费有关的自然现象。当分配给进程的内存大于请求的内存时，内部碎片会导致内存分配效率低下，从而在内存块中留下未使用的空间，最终导致内部碎片。当进程从物理内存中删除后，可用空间会到处分布，并且找不到相邻的内存块，从而导致外部碎片。然而，这两种现象都是可以避免的。内部碎片可以通过动态地将内存分配给进程来减少，而外部碎片可以通过压缩、分页和分段来避免。