RAM диск - RAM drive

Эта статья о виртуальных дисках, эмулируемых с помощью программного обеспечения. Для аппаратных устройств хранения, использующих ОЗУ, см. твердотельный накопитель. Для файловых систем без эмуляции диска см. tmpfs.

А RAM диск (также называемый RAM-диск) представляет собой блок оперативная память (первичное хранилище или же энергозависимая память ) что программное обеспечение компьютера обрабатывается так, как если бы память была дисковод (вторичное хранилище ). Иногда его называют виртуальный RAM-диск или же программный RAM-диск чтобы отличить его от аппаратного RAM-накопителя, который использует отдельное оборудование, содержащее RAM, который является типом с батарейным питанием твердотельный накопитель.

Спектакль

Производительность RAM-накопителя в целом порядки величины быстрее, чем другие носители информации, такие как SSD, жесткий диск, ленточный накопитель, или же Оптический привод.[1] Такой прирост производительности обусловлен множеством факторов, включая время доступа, максимальная пропускная способность, и тип файловая система.

Время доступа к файлу значительно сокращается, так как RAM-диск твердое состояние (без механических частей). Физический жесткий диск или оптические носители, Такие как CD-ROM, DVD, и Блю рей должен перемещать головку или оптический глазок в нужное положение, а ленточные накопители должны перематываться или перематываться в определенное положение на носителе, прежде чем можно будет читать или писать. Диски RAM могут получить доступ к данным только с адресом в памяти данного файла без необходимости перемещения, выравнивания или позиционирования.

Во-вторых, максимальная пропускная способность диска RAM ограничено скоростью RAM, шина данных, а ЦПУ компьютера. Другие формы носителей данных дополнительно ограничены скоростью шины хранения, например IDE (PATA), SATA, USB или же FireWire. К этому ограничению добавляется скорость реальной механики приводных двигателей, головок или глаз.

В-третьих файловая система в использовании, например NTFS, HFS, УФС, ext2 и т. д. использует дополнительный доступ, чтение и запись на диск, которые, хотя и малы, могут быстро накапливаться, особенно в случае большого количества небольших файлов по сравнению с несколькими большими файлами (временные интернет-папки, веб-кеши и т. д.) .

Поскольку хранилище находится в ОЗУ, оно энергозависимая память, что означает, что он будет потерян в случае отключения питания, будь то намеренное (перезагрузка или выключение компьютера) или случайное (сбой питания или сбой системы). Это, как правило, недостаток (данные должны периодически копироваться на постоянный носитель, чтобы избежать потери), но иногда желательно: например, при работе с расшифрованной копией зашифрованный файл.

Во многих случаях данные, хранящиеся на диске RAM, создаются из данных, постоянно хранящихся в другом месте, для более быстрый доступ, и воссоздается на диске RAM при перезагрузке системы.

Помимо риска потери данных, основным ограничением дисков RAM является их ограниченная емкость, которая ограничивается объемом оперативной памяти внутри машины. Постоянное хранилище емкостью несколько терабайт стало массовым продуктом с 2012 года, тогда как объем оперативной памяти по-прежнему измеряется в гигабайтах.

Диски RAM используют обычную RAM в основной памяти, как если бы это был раздел на жестком диске, вместо того, чтобы фактически обращаться к шине данных, обычно используемой для вторичного хранилища. Хотя диски RAM часто могут поддерживаться непосредственно из операционной системы с помощью специальных механизмов в операционной системе. ядро, можно также создавать RAM-диск и управлять им с помощью приложения. Обычно резервная батарея не требуется из-за временного характера информации, хранящейся в RAM-диске, но при необходимости бесперебойное питание может поддерживать работу всей системы во время отключения электроэнергии.

Некоторые RAM-диски используют сжатую файловую систему, например болтовня чтобы обеспечить доступ к сжатым данным "на лету", не распаковывая их предварительно. 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 накопитель RAM для микрокомпьютеров был изобретен и написан Джерри Карлином в Великобритании в 1979/80 году. Программное обеспечение, известное как Силиконовая дисковая система был далее разработан в коммерческий продукт и продан компанией JK Systems Research, которая стала Microcosm Research Ltd, когда к компании присоединился Питер Чизрайт из ООО «Микрокосм». Идея заключалась в том, чтобы позволить первым микрокомпьютерам использовать больше оперативной памяти, чем ЦП мог напрямую адресовать. Заставить ОЗУ с переключением банков вести себя как дисковый накопитель было намного быстрее, чем у дисковых накопителей - особенно в те дни, когда жесткие диски не были доступны на таких машинах.

Кремниевый диск был выпущен в 1980 году, первоначально для CP / M операционная система и более поздние версии для MS-DOS. Из-за ограничений в адресации памяти на Atari 8-бит, Apple II серии и Коммодор компьютеров, RAM-накопитель также был популярным приложением на Atari 130XE, Коммодор 64 и Коммодор 128 системы с Блоки расширения RAM и дальше Apple II серии компьютеры с более чем 64 КБ ОЗУ. Компьютер Apple поддерживает программный RAM-накопитель изначально в ProDOS: в системах с ОЗУ 128 КБ и более ProDOS автоматически выделяет RAM-диск с именем /БАРАН.

IBM добавлен RAM-диск с именем VDISK.SYS к ПК DOS (версия 3.0) в августе 1984 г., это был первый компонент DOS, который использовал расширенная память. VDISK.SYS был недоступен в Microsoft с MS-DOS поскольку он, в отличие от большинства компонентов ранних версий PC DOS, был написан IBM. Microsoft включила аналогичную программу RAMDRIVE.SYS в MS-DOS 3.2 (выпущен в 1986 г.), который также мог использовать расширенная память.[2] Он был прекращен в Windows 7. DR-DOS а семейство многопользовательских операционных систем DR также поставлялось с RAM-диском с именем VDISK.SYS. В Многопользовательская DOS, RAM-диск по умолчанию использует букву M: (для устройства памяти). AmigaOS имеет встроенный RAM-накопитель с момента выпуска версии 1.1 в 1985 году и до сих пор находится в AmigaOS 4.1 (2010). Компьютер Apple добавили функциональность в Apple Macintosh с Система 7 Память панель управления в 1991 году и сохранил эту особенность на протяжении всей жизни Mac OS 9. Mac OS X пользователи могут использовать hdid, newfs (или же newfs hfs ) и устанавливать утилиты для создания, форматирования и монтирования RAM-диска.

Инновационный привод RAM, представленный в 1986 году, но стал общедоступным в 1987[3][4] к Перри Киволовиц за AmigaOS была способность RAM-диска выдерживать большинство сбоев и перезагрузок. Устройство, получившее название ASDG Recoverable Ram Disk, выдерживало перезагрузку, динамически распределяя 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 в случае обнаружения повреждения. Сначала ASDG RRD был привязан к платам памяти ASDG и использовался как коммерческая функция. Позже ASDG RRD стал доступен в качестве условно-бесплатного программного обеспечения с предложенным пожертвованием в размере 10 долларов. Условно-бесплатная версия появилась на Фред Фиш Диски 58[5] и 241.[6] Сама AmigaOS получит восстанавливаемый RAM-диск (называемый «RAD») в версии 1.3.[7]

Много Unix и Unix-подобный системы предоставляют некоторую форму функциональности RAM-накопителя, например / dev / ram на Linux, или md (4)[8] на 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 устройства хранения с чрезвычайно низкой задержкой. Эта память изолирована от процессора и не доступна напрямую так же, как обычная системная память.

Ранний пример жесткого диска RAM был представлен Assimilation Process, Inc. в 1986 году для Macintosh. Названный «Экскалибур», это был внешний диск ОЗУ объемом 2 МБ, который продавался по цене от 599 до 699 долларов США. При увеличении объема ОЗУ с шагом 1 МБ, его внутренняя батарея, как утверждается, работала от 6 до 8 часов, и, что необычно для того времени, она подключалась через порт для гибких дисков Macintosh.[9][10]

В 2002, Cenatek произвел Ракетный привод, макс. 4 ГБ, в котором было четыре слота DIMM для памяти PC133, до четырех гигабайты хранения. В то время обычным настольные компьютеры использовалось 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 1848 долларам в 2019 году). Полностью укомплектованный Rocket Drive с 4 ГБ памяти стоил бы 5600 долларов (что эквивалентно 7960 долларам в 2019 году).[11]

В 2005 году, Технология Gigabyte произвел i-RAM, max 4 ГБ, который функционировал практически идентично Rocket Drive, за исключением того, что он был обновлен для использования новой технологии памяти DDR, хотя также был ограничен максимальной емкостью 4 ГБ.[12]

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 отдельно от компьютера, а также возможность подключения внешнего аккумулятор для сохранения данных во время сбоя питания. I-RAM включает небольшую батарею прямо на плату расширения на 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 г. Технология Gigabyte произвел GC-RAMDISK, max 8 ГБ, что было вторым поколением i-RAM. Его максимальная емкость составляет 8 ГБ, что вдвое больше, чем у i-RAM. Он использовал порт SATA-II, снова вдвое больше, чем у i-RAM. Одним из его лучших преимуществ является то, что его можно использовать в качестве загрузочного устройства.[13]

В 2007, Технология ACard произвел 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 один диск или маскируются под пару дисков, которые можно легко разделить на еще более быстрый массив RAID 0 ».[14]

В 2009 году компания Acard Technology выпустила ACARD ANS-9010BA 5.25. Динамический SSD-диск SATA-II RAM, макс. 64 ГБ. Он использует один порт SATA-II.

Оба варианта оснащены CompactFlash интерфейс карты, расположенный на передней панели, позволяет копировать энергонезависимые данные, хранящиеся на диске RAM, на карту CompactFlash в случае сбоя питания и разрядки резервного аккумулятора. Две кнопки, расположенные на передней панели, позволяют пользователю вручную резервировать / восстанавливать данные на диске RAM. 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, DDRdrive, ООО произвел 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 лог-файлы. 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. Потеря мощности хоста заставляет DDRdrive X1 выполнять резервное копирование энергозависимых данных во встроенное энергонезависимое хранилище.[15][16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Добрый, Тобиас. "Тесты RAMDISK" (PDF). Калифорнийский университет. Получено 2019-03-21.
  2. ^ Збиковски, Марк; Аллен, Пол; Баллмер, Стив; Борман, Рувим; Борман, Роб; Батлер, Джон; Кэрролл, Чак; Чемберлен, Марк; Челл, Дэвид; Коли, Майк; Кортни, Майк; Драйфус, Майк; Дункан, Рэйчел; Экхардт, Курт; Эванс, Эрик; Фермер, Рик; Гейтс, Билл; Гири, Майкл; Гриффин, Боб; Хогарт, Дуг; Джонсон, Джеймс У .; Кермаани, Камель; Король, Адриан; Кох, Рид; Ландовски, Джеймс; Ларсон, Крис; Леннон, Томас; Липки, Дэн; Макдональд, Марк; МакКинни, Брюс; Мартин, Паскаль; Мазерс, Эстель; Мэтьюз, Боб; Мелин, Дэвид; Mergentime, Чарльз; Невин, Рэнди; Ньюэлл, Дэн; Ньюэлл, Тани; Норрис, Дэвид; О'Лири, Майк; О'Рир, Боб; Олссон, Майк; Остерман, Ларри; Остлинг, Ридж; Пай, Сунил; Патерсон, Тим; Перес, Гэри; Питерс, Крис; Петцольд, Чарльз; Поллок, Джон; Рейнольдс, Аарон; Рубин, Дэррил; Райан, Ральф; Шульмейстер, Карл; Шах, Раджен; Шоу, Барри; Коротко, Энтони; Сливка, Бен; Смирл, Джон; Стиллмейкер, Бетти; Стоддард, Джон; Тиллман, Деннис; Уиттен, Грег; Юнт, Натали; Зек, Стив (1988). «Технические советники». Энциклопедия MS-DOS: версии с 1.0 по 3.2. Дункан, Рэй; Боствик, Стив; Бургойн, Кейт; Байерс, Роберт А.; Хоган, Том; Кайл, Джим; Летвин, Гордон; Петцольд, Чарльз; Рабинович, Чип; Томлин, Джим; Уилтон, Ричард; Волвертон, Ван; Вонг, Уильям; Вудкок, Джоанна (Полностью переработанная ред.). Редмонд, Вашингтон, США: Microsoft Press. С. 907–909, 948–951. ISBN  1-55615-049-0. LCCN  87-21452. OCLC  16581341. (xix + 1570 страниц; 26 см) (NB. Это издание было опубликовано в 1988 году после обширной переработки отозванного первого издания 1986 года другим коллективом авторов. [1] В архиве 2018-10-14 на Wayback Machine )
  3. ^ Перри С. Киволовиц (26 января 1987 г.). «Накладные расходы и примечания по реализации ASDG RRD». Группа новостей: comp.sys.amiga. Архивировано из оригинал 3 декабря 2013 г.
  4. ^ Перри С. Киволовиц (21 января 1987 г.). "Новости о восстанавливаемом RAM-диске ASDG". Группа новостей: comp.sys.amiga. В архиве из оригинала 22 января 2011 г.. Получено 23 сентября, 2014.
  5. ^ "README для диска 58".
  6. ^ "README для диска 241".
  7. ^ "Workbench Nostalgia: История графического интерфейса пользователя AmigaOS (GUI): версия 1.3". В архиве из оригинала на 2014-10-24. Получено 2014-09-30.
  8. ^ мкр (4) – FreeBSD Интерфейсы ядра Руководство
  9. ^ Грот, Нэнси (27 января 1986 г.). «Представлены продукты, совместимые с Apple». InfoWorld. 8 (4): 56. Получено 19 августа 2020.
  10. ^ «Что нового: Excalibur увеличивает скорость и память Mac» (PDF). Журнал Byte. 11 (5): 38. Май 1986 г.. Получено 19 августа 2020.
  11. ^ Майк Чин (2002-11-13). "Старт с ракетным двигателем Сенатека". Бесшумный обзор ПК. В архиве из оригинала на 2018-02-03. Получено 2018-02-03.
  12. ^ Джефф Гасиор (25 января 2006 г.). «RAM-диск без суеты». Технический отчет. В архиве из оригинала на 2018-10-05. Получено 2018-10-05.
  13. ^ Джефф Гасиор (2006-06-06). «Gigabyte увеличивает скорость i-RAM». Технический отчет. В архиве из оригинала на 2018-10-05. Получено 2018-10-05.
  14. ^ Джефф Гасиор (20 января 2009 г.). «Твердотельное хранилище под другим углом». Технический отчет. В архиве из оригинала на 2018-10-05. Получено 2018-10-05.
  15. ^ «DDRdrive X1: новое определение твердотельного хранилища». ООО «ДДРдрайв». 2014. В архиве из оригинала на 2018-08-17. Получено 2018-10-05.
  16. ^ Джефф Гасиор (2009-03-04). «DDRdrive сразу же взлетает». Перспектива ПК. В архиве из оригинала на 2018-10-05. Получено 2018-10-05.

внешняя ссылка