RAM-диск - RAM drive
Диск ОЗУ (также называется RAM диска ) представляет собой блок памяти с произвольным доступом ( первичного хранения или энергонезависимой памяти ) , что программное обеспечение компьютера имеют обработки , как если память были диск ( вторичное хранилище ). Его иногда называют виртуальным RAM-диском или программным RAM-диском, чтобы отличить его от аппаратного RAM-диска, который использует отдельное оборудование, содержащее RAM, которое является типом твердотельного накопителя с батарейным питанием .
Представление
Производительность RAM-накопителя обычно на несколько порядков выше, чем у других цифровых запоминающих устройств, таких как SSD , ленточные , оптические , жесткие и гибкие диски. Такой прирост производительности обусловлен множеством факторов, включая время доступа, максимальную пропускную способность и характеристики файловой системы .
Время доступа к файлу значительно сокращается, поскольку RAM-диск является твердотельным (без движущихся частей). Физический жесткий диск, оптический (например, CD-ROM , DVD и Blu-ray ) или другой носитель (например, магнитный пузырь , акустический накопитель , магнитная лента ) должен переместить информацию в определенное место, прежде чем можно будет читать или писать. Диски RAM могут получить доступ к данным только по адресу, что устраняет эту задержку .
Во-вторых, максимальная пропускная способность RAM-диска ограничена скоростью RAM, шины данных и ЦП компьютера. Другие формы носителей данных дополнительно ограничены скоростью шины хранения, например IDE (PATA), SATA , USB или FireWire . Это ограничение усугубляется скоростью реальной механики приводных двигателей, головок или глаз.
В-третьих, используемая файловая система , такая как NTFS , HFS , UFS , ext2 и т. Д., Использует дополнительные операции доступа, чтения и записи на диск, которые, хотя и малы, могут быстро накапливаться, особенно в случае большого количества небольших файлов по сравнению с . несколько больших файлов (временные интернет-папки, веб-кеши и т. д.).
Поскольку хранилище находится в ОЗУ, это энергозависимая память , что означает, что она будет потеряна в случае отключения питания, будь то намеренное (перезагрузка или выключение компьютера) или случайное (сбой питания или сбой системы). В общем, это недостаток (данные должны периодически копироваться на постоянный носитель, чтобы избежать потери), но иногда желательно: например, при работе с расшифрованной копией зашифрованного файла или при использовании ОЗУ. диск для хранения временных файлов системы .
Во многих случаях данные, хранящиеся на диске RAM, создаются из данных, постоянно хранящихся в другом месте, для более быстрого доступа , и воссоздаются на диске RAM при перезагрузке системы.
Помимо риска потери данных, основным ограничением дисков RAM является емкость, которая ограничивается объемом установленной RAM. Многотерабайтное хранилище SSD стало обычным явлением, но оперативная память по-прежнему измеряется в гигабайтах.
Диски RAM используют обычную системную память, как если бы это был раздел на физическом жестком диске, а не обращались к шине данных, обычно используемой для вторичного хранилища. Хотя диски RAM часто могут поддерживаться непосредственно в операционной системе с помощью специальных механизмов в ядре O / S , обычно проще получить доступ к диску RAM через драйвер виртуального устройства . Это делает недисковую природу RAM-накопителей невидимой как для операционной системы, так и для приложений.
Обычно резервная батарея не требуется из-за временного характера информации, хранящейся в RAM-накопителе, но источник бесперебойного питания может поддерживать работу системы во время кратковременного отключения электроэнергии.
Некоторые RAM-диски используют сжатую файловую систему, такую как cramfs, чтобы обеспечить доступ к сжатым данным на лету, без предварительной их распаковки. Это удобно, потому что RAM-диски часто имеют небольшие размеры из-за более высокой цены за байт, чем обычные жесткие диски.
История и особенности операционной системы
Первый программный RAM-накопитель для микрокомпьютеров был изобретен и написан Джерри Карлином в Великобритании в 1979/80 году. Программное обеспечение, известное как система кремниевого диска было доработано в коммерческий продукт и продается компанией JK Systems Research , которая стала микрокосмом Research Ltd , когда компания присоединилась Питер Cheesewright из микрокосма Ltd . Идея заключалась в том, чтобы позволить первым микрокомпьютерам использовать больше оперативной памяти, чем ЦП мог напрямую адресовать. Заставить оперативную память с переключением банков вести себя как дисковый накопитель было намного быстрее, чем у дисковых накопителей - особенно в те дни, когда жесткие диски еще не были доступны на таких машинах.
Silicon Disk был выпущен в 1980 году сначала для операционной системы CP / M, а затем для MS-DOS . Из-за ограничений в адресации памяти на компьютерах Atari 8-bit , Apple II и Commodore , RAM-накопитель также был популярным приложением в системах Atari 130XE , Commodore 64 и Commodore 128 с модулями расширения RAM и на компьютерах серии Apple II с более 64кБ ОЗУ. Компьютер Apple изначально поддерживал программный RAM-диск в ProDOS : в системах со 128 КБ или более RAM ProDOS автоматически выделяет RAM-диск с именем / RAM .
В августе 1984 года IBM добавила RAM-диск с именем VDISK.SYS в PC DOS (версия 3.0), который стал первым компонентом DOS, использующим расширенную память . VDISK.SYS не был доступен в Microsoft «s MS-DOS , как она, в отличии от большинства компонентов ранних версий PC DOS, была написана IBM. Microsoft включила аналогичную программу RAMDRIVE.SYS в MS-DOS 3.2 (выпущенную в 1986 году), которая также могла использовать расширенную память . Он был прекращен в Windows 7. DR-DOS и семейство многопользовательских операционных систем DR также поставлялись с RAM-диском с именем VDISK.SYS. В многопользовательской DOS для RAM-диска по умолчанию используется буква диска M: (для устройства памяти). AmigaOS имеет встроенный RAM-накопитель с момента выпуска версии 1.1 в 1985 году и до сих пор имеет его в AmigaOS 4.1 (2010). Apple Computer добавила функциональность к Apple Macintosh с панелью управления памятью System 7 в 1991 году и сохранила эту функцию на протяжении всей жизни Mac OS 9 . Пользователи Mac OS X могут использовать утилиты hdid , newfs (или newfs hfs ) и монтировать для создания, форматирования и монтирования RAM-диска.
Инновация RAM-накопителя, представленная в 1986 году, но сделанная общедоступной в 1987 году Перри Киволовицем для AmigaOS, заключалась в способности RAM-накопителя выдерживать большинство сбоев и перезагрузок. Устройство, получившее название ASDG Recoverable Ram Disk, выдерживало перезагрузку, динамически выделяя память в порядке, обратном распределению памяти по умолчанию (функция, поддерживаемая базовой ОС), чтобы уменьшить фрагментацию памяти. «Суперблок» был написан с уникальной подписью, которая могла быть размещена в памяти после перезагрузки. Суперблок и все другие «блоки» диска RRD поддерживали контрольные суммы, чтобы сделать диск недействительным, если было обнаружено повреждение. Сначала ASDG RRD был привязан к платам памяти ASDG и использовался как коммерческая функция. Позже ASDG RRD стал доступен как условно-бесплатное ПО с предложенным пожертвованием в размере 10 долларов. Условно-бесплатная версия появилась на дисках Fred Fish 58 и 241. Сама AmigaOS получит восстанавливаемый RAM-диск (называемый «RAD») в версии 1.3.
Многие Unix и Unix-подобные системы предоставляют ту или иную форму функциональности RAM-накопителя, например / dev / ram в Linux или md (4) во FreeBSD . Диски RAM особенно полезны в высокопроизводительных приложениях с низким уровнем ресурсов, для которых иногда настраиваются Unix-подобные операционные системы. Также существует несколько специализированных «сверхлегких» дистрибутивов Linux, которые предназначены для загрузки со съемных носителей и хранятся на виртуальном диске в течение всего сеанса.
Выделенные аппаратные диски RAM
Были диски RAM, которые используют память DRAM, которая предназначена исключительно для работы в качестве запоминающего устройства с чрезвычайно низкой задержкой. Эта память изолирована от процессора и не доступна напрямую так же, как обычная системная память.
Ранний пример аппаратного RAM-накопителя был представлен компанией Assimilation Process, Inc. в 1986 году для Macintosh. Названный «Экскалибур», это был внешний диск ОЗУ объемом 2 МБ, который продавался в розницу по цене от 599 до 699 долларов США. При увеличении объема оперативной памяти с шагом 1 МБ, его внутренняя батарея, как утверждается, работала от 6 до 8 часов, и, что необычно для того времени, он был подключен через порт для гибких дисков Macintosh.
В 2002 году Cenatek выпустила диск Rocket Drive емкостью до 4 ГБ, в котором было четыре слота DIMM для памяти PC133 с объемом памяти до четырех гигабайт . В то время обычные настольные компьютеры использовали от 64 до 128 мегабайт памяти PC100 или PC133. Один гигабайтный модуль PC133 (самый крупный из доступных на тот момент) стоит примерно 1300 долларов (что эквивалентно 1871 доллару в 2020 году). Полностью укомплектованный Rocket Drive с 4 ГБ дискового пространства стоил бы 5600 долларов (что эквивалентно 8 058 долларам в 2020 году).
В 2005 году компания Gigabyte Technology произвела i-RAM , макс. 4 ГБ, которая функционировала, по сути, идентично Rocket Drive, за исключением того, что была обновлена для использования новой технологии памяти DDR, хотя также была ограничена максимальной емкостью 4 ГБ.
Для обоих этих устройств динамическое ОЗУ требует постоянного питания для хранения данных; при отключении питания данные исчезают. Для Rocket Drive был разъем для внешнего источника питания, отдельный от компьютера, и возможность подключения внешней батареи для сохранения данных во время сбоя питания. В i-RAM есть небольшая батарея прямо на плате расширения, обеспечивающая 10-16 часов защиты.
Оба устройства использовали интерфейс SATA 1.0 для передачи данных с выделенного RAM-диска в систему. Интерфейс SATA был медленным узким местом, ограничивавшим максимальную производительность обоих дисков RAM, но эти диски по-прежнему обеспечивали исключительно низкую задержку доступа к данным и высокие устойчивые скорости передачи по сравнению с механическими жесткими дисками.
В 2006 году компания Gigabyte Technology выпустила GC-RAMDISK , макс. 8 ГБ, который стал вторым поколением i-RAM. Его максимальная емкость составляет 8 ГБ, что вдвое больше, чем у i-RAM. Он использовал порт SATA-II, опять же вдвое больше, чем у i-RAM. Одним из его лучших преимуществ является то, что его можно использовать в качестве загрузочного устройства.
В 2007 году компания ACard Technology выпустила RAM-диск ANS-9010 Serial ATA объемом не более 64 ГБ. Цитата из технического отчета: ANS-9010 », который имеет восемь слотов DDR2 DIMM и поддерживает до 8 ГБ памяти на слот. ANS-9010 также имеет пару портов Serial ATA, что позволяет ему работать как единый накопитель. или замаскироваться под пару дисков, которые можно легко разделить на еще более быстрый массив RAID 0 ».
В 2009 году компания Acard Technology выпустила оперативный диск ACARD ANS-9010BA 5.25 Dynamic SSD SATA-II, макс. 64 ГБ. Он использует один порт SATA-II.
Оба варианта оснащены интерфейсом для карт CompactFlash, расположенным на передней панели, что позволяет сохранять энергонезависимые данные, хранящиеся на диске RAM, для копирования на карту CompactFlash в случае сбоя питания и низкого заряда резервной батареи. Две кнопки, расположенные на передней панели, позволяют пользователю вручную создавать резервные копии / восстанавливать данные на RAM-диске. Сама карта CompactFlash недоступна для пользователя обычными средствами, поскольку карта CF предназначена исключительно для резервного копирования и восстановления ОЗУ. Обратите внимание, что емкость CF-карты должна соответствовать / превышать общую емкость модуля RAM, чтобы эффективно работать в качестве надежного резервного копирования.
В 2009 году компания DDRdrive, LLC выпустила диск DDRDrive X1, который претендует на звание самого быстрого твердотельного накопителя в мире. Накопитель представляет собой основной выделенный RAM-накопитель DDR на 4 ГБ для регулярного использования, который может выполнять резервное копирование на накопитель SLC NAND 4 ГБ и вызывать с него. Предполагаемый рынок предназначен для хранения и записи файлов журналов . При отключении питания данные могут быть сохранены на внутренний SSD-накопитель емкостью 4 ГБ за 60 секунд с помощью резервного аккумулятора. После этого данные могут быть восстановлены обратно в ОЗУ после восстановления питания. При отключении питания хоста DDRdrive X1 выполняет резервное копирование энергозависимых данных во встроенное энергонезависимое хранилище.
Смотрите также
- Кэш (вычисления) , область для хранения временных копий данных, записываемых или повторно считываемых с более медленного устройства.
- Список программного обеспечения RAM-накопителя