Зачем нужен RAMdisk
Скорость – на порядок, а то и на два выше
Очевидное преимущество виртуального диска, созданного в памяти (впрочем, некоторые производители виртульным называют только RAM-диск, который не прикидывается HDD, но в данном контексте я имею виду все разновидности RAM-дисков), над обычным жестким диском – его многократное, на порядки, быстродействие по всем параметрам. Говоря про термин “скорость” имеется в виду некоторая квинтэссенция тестов, которую, в принципе, все равно можно привести к предельным величинам вида ГБ/c, несмотря на измерение, например, транзакций за единицу времени.
Средняя скорость чтения RAM-диска, созданного на неразогнанных шине/компонентах P35+CoreDuo 2.66 + 4GB DDR2 800 близка к 3 ГБайт/с и среднее время доступа менее 0.1 мс против 0,11 ГБайт/с и 14 мс у рейда из 320 ГБ Хитачей (в малошумящем режиме) на той же системе.
Разница впечатляет. Говоря о состязании SSD vs RAM-диск, то, в обозримом будущем, будет снижен только разрыв со временем доступа, но даже новый интерфейс SATA3 не позволит SSD сильно приблизиться по скорости чтения-записи к RAM-дискам, тем более, тогда уже основной системной памятью будет DDR3. Да и отрыв скорости чтения от скорости записи, особенно для небольших файлов, для SSD пока очень заметен. Таким образом, и при наличии в системе SSD как единственных накопителей, потенциальная целесообразность виртуального диска, созданного в памяти, сохраняется. Более того, с сегодняшней точки зрения, она усиливается, так как, с целью продления ресурса SSD, имеющих ограничения на гарантированное чисо циклов записи, актуально встает вопрос о переносе, по-возможности, “дисковой активности” на запись за пределы SSD.
Итак, делаем вывод, что потенциальные преимущества, в обозримом будущем, при использовании RAM-дисков есть. Давайте попробуем обрисовать круг задач для таких устройств, но сначала отметим интересную возможность:
Использование 4ГБ (и выше, насколько позволяет motherboard) на обычных 32-битных ОС
Большинство персональных компьютеров в мире оснащено ОС Windows. Из них большинство имеет 32-битные ОС (пока). Это обстоятельство, для не серверных ОС, ограничивает доступное виртуальное адресное пространство и, сответственно, максимальный объем доступной оперативной памяти до величины в 4ГБ. Но эффективно использовать такую память не получится – примерно 20% останется недоступной (это - как минимум, в некоторых конфигурациях можно получить и менее 50%), так как адресное пространство – тоже дефицит и нужно системным устройствам и компьютерным компонентам. В то же время, редкие современные материнские платы поддерживают менее 8ГБ оперативной памяти. Применение RAM-дисков позволит использовать возможности по объему памяти, заложенной в аппаратуре, даже при наличии 32-битной ОС! Эта память, не видимая ОС, может быть сконфигурирована в один или несколько RAMdisk-ов (размер одного RAMdisk-а в 32-битной ОС ограничен объемом RAM, которое максимально может видеть эта ОС, т.е. около 3Гб плюс невидимая для ОС , так называемая “unmanaged” память RAM, физически присутствующая в компьютере ).
Сразу следует сказать, что “невидимость” для 32-разрядных систем памяти более 4ГБ на самом деле искусственная и обусловлена, в основном, соображениями безопасности и стоимостью поддержки. Поэтому, некоторым серверным ОС и специальным программам, спокойно удается “обойти” такое ограничение, для этого включается режим PAE (а по умолчанию это автоматически верно уже с Windows XP SP2) и для разработки программ используется API AWE.
Владельцы 64-битных ОС не связаны с ограничением доступного адресного пространства, для них, скорее, аппаратная поддержка только 8ГБ оперативной памяти – это уже ограничение свободы, но доступны и более продвинутые материнские платы, потихоньку нарастает массовость выпуска 4Гб модулей памяти, так что желающие уже сегодня могут взять на борт 16ГБ и более (не надо только забывать и о некоторых других искусственных ограничениях 64-битных ОС, например, 64-битная Windows Vista Home Basic не увидит более 8ГБ памяти). Разумеется, те, кто ставит такие объемы, имеют соответствующий класс задач, но и они спокойно могут выделить несколько гигабайт оперативной памяти под RAM-диски.
Итак, мы выяснили, что даже в 32-битной среде RAM-диск серьезного объема от нескольких гигабайт и выше вполне доступен, без ущерба для работы ОС и приложений. Теперь можно подумать, чем и как его наполнить.
Тут можно выделить несколько стратегий действий. Сразу оговоримся, что речь идет о “среднедомашнем” применении, ибо специалисты, сисадмины, web- и DB-саппортеры и так в курсе дела, используют эти возможности давно и данный материал ориентирован не на них. Кроме того, оверклокеры тоже не остались в стороне и практикуют ряд твиков с использованием RAM-диска, что давно уже не секрет, но об этом ведется дискуссия в специализированных ветках форума overclokers.ru.
Следует также отметить, что, в отличие от старого ДОСовского RAM-диска, его работа в среде современных ОС гораздо более продвинута и имеет много опций, включая автоматическое сохранение образа диска и его загрузку на ранней стадии начала работы ОС, поэтому, при желании, содержимое RAM-диска может сохраняться сколь угодно долго в системе, причем может быть организован развитый менеджмент образов дисков,
диск может “прикидываться” HDD, CD, FDD и т.д., да и самих дисков может быть сотни, но вряд ли в домашних условиях это будет востребовано. Впрочем, если вы экспериментируете с малоемкими SSD, то следует заранее позаботиться о хранении образов RAM-дисков, например, на USB-флэш памяти. Кстати, разные программы серии RAMdisk обладают весьма различающейся скоростью загрузки образов.
Теперь можем подумать, куда направить с пользой для дела память, которую, к примеру, Windows XP Home Edition все равно не видит, но она есть (если есть . Конечно, не стоит пытаться активно использовать RAMдиск в системе с 1ГБ RAM ). На 64-битных ОС проблемы с “невидимостью” RAM нет, но, тем не менее, целесообразность применения RAM-дисков может быть рассмотрена. Итак,
Направления главного удара RAM-диском по компьютеру:
Оптимизировать работу компьютера как системы в целом
Оптимизировать быстродействие конкретных приложений
Решать специальные задачи, например, такие, как поддержка создания информационных систем, имеющих в качестве накопителей только SSD, поддержание домашнего сервера, шифрование данных и работа систем безопасности и т.д.
Коротко пройдемся по некоторым аспектам этих задач.
По первой - сразу напрашивается решение – перенос файла подкачки на виртуальный диск. Впрочем, по этому вопросу имеются разные мнения и всегда надо исходить из конкретных условий. Поскольку многие считают себя умнее Microsoft и, при некотором количестве оперативной памяти, отключают файл подкачки, заявляя, что ничего не изменилось в худшую сторону, все стало “летать”, выскажу свою точку зрения. Между прочим, менеджмент памяти Windows разрабатывала команда из DEC, и это отнюдь не самая слабая сторона Windows.
Файл подкачки (своп-файл) pagefile.sys – инструмент ОС, используемый ее ядром. Помимо хранения страниц-кандидатов на вытеснение из оперативной памяти (запись образа памяти в файл подкачки совсем не означает, что эти страницы удалены из RAM, то есть, своп-файл работает “на упреждение”, даже в случае “достаточности” RAM), это и небольшая служебная область буферного обмена самой ОС, используемая для внутренних целей и, например, для ввода-вывода в случае критической ошибки и для формирования дампа памяти при BSOD. Можно ли при этом совсем убрать файл подкачки? Безусловно, можно, особенно, для 64-битных ОС.
Microsoft, KB 889654 :
“The 64-bit versions of Microsoft Windows Server 2003 and Microsoft Windows XP can support more RAM than the 32-bit versions of these products. When lots of memory is added to a computer, a paging file may not be required.”
Сказано достаточно расплывчато и осторожно “...При установке в компьютер RAM большого объема, файл подкачки может и не потребоваться.”
Не умаляя достоинств всех Windows, понять MS можно, проколов все же хватает. Но нам не привыкать действовать на свой страх и риск, поэтому смело отключаем файл подкачки на машине с 2ГБ памяти. Чего стесняться-то, виртуального пространства все равно 4ГБ даже на 32-разрядной системе, пусть ОС и работает грамотно, распределяя реальную память, ее же тьма народу годами разрабатывает! Правильно ли мы поступим?
Конечно, удалить файл подкачки вы можете, но вы не можете этим изменить внутреннюю логику работы системы (в лучшую сторону), которая будет делать “подкачку” вне зависимости от того, есть ли физически pagefile.sys, ибо этот принцип работы, заложенный в саму ОС. Она все равно попытается выделить себе кусочек виртуального пространства для этих целей (раньше ОС опять создавали файл подкачки при его удалении). Грубо говоря, операции по дисковому вводу-выводу меняются на операции выделения и отображения памяти и чтения и запись в память. Которых будет теперь намного больше. Которые довольно чувствительны по времени (не надо путать их со временем непосредственных операций чтения-записи в память). И далеко не факт, что в итоге система получит плюсы, а уж в нагруженной среде плюсов не будет наверняка. К тому же, не будут выгружаться долго неиспользуемые страницы – некуда просто. То есть, объем выделения страниц ограничен для 32 разрядных систем только 470МБ физической памяти, чего может со временем просто не хватить.
И бесполезной работы не уменьшится, имея в виду, что примерно 8% всех операций по подкачке выполняется с пустыми страницами, что устранено только в Висте (возможно, в XP SP3 тоже, но я в XP работаю редко, поэтому не интересовался изменениями этого сервиспака, хотя и установил его на все три свои машинки с XP).
По большому счету, в некоторых условиях и 4GB RAM, 64-битная ОС и наличие управляемого системой файла подкачки не смогут удовлетворить требования памяти по вполне законным операциям в ОС. Например, известная еще со времен Vista RC1 проблема копирования множества небольших файлов. Эта проблема самой ОС, связанная с внутренним движком копирования, когда все файлы меньше 256КБ кэшировались, что при многих десятках тысяч файлов приводила к ситуации “Оut of memory”. Но она показывает, что нехватка физической памяти не может заменить практически бесконечного (с сегодняшней точки зрения) виртуального адресного пространства. Я об этом уже года полтора назад упоминал на этом форуме. В Vista SP1 эта проблема, наконец, решена, мелкие файлы больше не кэшируются, да и, в целом, движок копирования существенно переаботан.
Отключением файла подкачки вы лишаете ОС стратегии лучшего выбора по оптимизации производительности. И “подкачка” теперь будет использовать усеченный неоптимальный алгоритм. Желающие могут изучить работу менеджера памяти, совместно с работой менеджера кэша и IO, так как они взаимосвязаны, скоординированы и дополняют друг друга (тут надо перекреститься) и что происходит с интенсивностью обмена.
Многие программы виртуализации не заработают без серьезного файла подкачки, То же касается и некоторых игр, хотя, в случае с играми, это - конкретная вина разработчиков таких игр.
Поэтому, если ваш компьютер – это некоторое подобие однозадачной игровой консоли, то, в некоторых случаях, отключение файла подкачки может быть даже целесообразно, возможна улучшенная реакция при завершении процессов, но это зависит от конкретного установленного оборудования и конкретной версии ОС, сервиспаков и настроек и далеко не аксиома. Для незагруженного компьютера отсутствие файла подкачки не должно заметно и быстро отразиться в худшую сторону. Хотя быстрее в целом он не станет. Лично я всегда, в повседневной работе, предпочитаю некоторый запас надежности вместо различного рода “твиков” и примочек, особенно когда теоретически это ничем не подкреплено, как в случае с отключением pagefile.sys. Windows не позарится на лишнее без нужды, то есть, бОльшим, чем на самом деле нужно, файлом подкачки вы никак не спровоцируете ее на повышенную интенсивность дискового обмена. Но, конечно, первоозвученная норма Microsoft по кратному (1-2.5) превышению размера своп-файла над объемом физически установленной RAM уже давно устарела и по мере роста RAM спокойно можно уменьшать и размер файла подкачки, все зависит от ваших задач и конкретного железа.
Очень интересно и полезно пообщаться, например, с работниками MS, которые вынуждены мучаться с компромиссными решениями, разрабатывая мультиплатформенную среду программирования игр XNA GS для PC и XBOX360.
Подводим итог - если у вас компьютер для серьезных целей, то отключение pagefile.sys (при любом количестве RAM) – это удар по быстродействию (несильный), но, что гораздо существенней, возможная замедленная бомба под стабильность при долговременной непрерывной работе.
Не следует забывать, что для формирования дампа крэш-файла memory.dmp при BSOD, необходимо наличие pagefile.sys на загрузочном диске, 64МБ для 32-битных домашних ОС будет достаточно, а в Vista 64 SP1, с появлением настраиваемой WER (нужно включать руками), это зависит уже от выбранных опций по дампу.
Сторонники выключения файла подкачки часто аргументируют это и повышением безопасности, но безопасность – это понятие комплексное и, без рассмотрения проблемы целиком, исключение своп-файла только “в целях безопасности” - нонсенс.
Последнее замечание, если компьютер виснет или работает со странностями с отключенным файлом подкачки, то это вовсе не говорит о нехватке оперативной памяти. Скорее, это повод проверить саму оперативную память, обратить внимание на работу антивирусных программ и тонкие настройки ОС.
Если я хоть кого-то убедил в том, что при объеме 4GB памяти и более, все-таки стоит оставить файл подкачки, то для этого лучше всего иметь выделенный RAM-диск, размером по потребностям, не забыв про небольшой 64MB pagefile.sys на загрузочном диске. Тем более, что в обычных 32-битных ОС, при установленных 4ГБ памяти, процентов 20 уже недоступно, так что при установке такого объема памяти, или большего, файл подкачки в RAM-диске точно не будет лишним. Конечно, при любой разрядности, не стоит создавать файл подкачки в оперативной памяти, если ее меньше 4ГБ.
По своп-файлу пока все.
RAM-диск – прекрасное место для временных папок и файлов, и различного рода архивных манипуляций. Единственная возможная проблема, для 32-битных ОС, - даже в случае максимально емкого RAM-диска в 7ГБ (при 8ГБ RAM), иногда этого может оказаться недостаточно. Можно, тем не менее, перенести \TEMP и \TMP, а Windows\Temp наверное, лучше оставить, так как иногда именно там некоторые приложения, требующие после установки перезагрузки, хранят свои временные данные.
Поскольку IE на сегодня - самый популярный браузер и фактически встроен в ОС, то кэш страниц браузера вполне может располагаться на RAM-диске. Впрочем, браузеры сторонних производителей, при соответствующей настройке, также могут там располагать свои временные файлы. Там же могут располагаться и cookies, если не требуется их сохранение, (для этого в Windows надо править пару значений в регистре), впрочем, можно сделать и не стираемый образ, поэтому можно иметь два разных браузера – один основной, к примеру, Оперу с сохраняемым кэшем и(или) cookies и мусорный вариант с “анонимной историей” в виде IE, или наоборот.
Установка приложений может происходить непосредственно на RAM-диск. Это даст возможность объемному приложению выполняться намного быстрее, имея в виду скорость подгрузки данных и создания новых процессов. Технология “Отдельный RAM-диск на приложение” позволит хранить на внутренних или внешних носителях обширную библиотеку приложений, в виде образов RAM-дисков, подгружаемых в нужный момент. Для этого особенно хорошо подходят ОС Vistа, выделяющие системное виртуальное адресное пространство динамически, то есть, интересна была бы реализация драйвера RAM-диска, к примеру, не выделяющая, этого пространства в случае, если образ RAM-диска не найден.
Целесообразно размещать на RAM-диске программы, использующие интенсивные дисковые операции, создавая временные файлы, или игры, требующие долгой начальной загрузки или последующей подгрузки контента, например, при смене уровня.
Да и множество других программ могут выиграть от размещения в RAM, например, Adobe Photoshop и другие (видеомонтаж, конвертирование файлов), создающие большие временные файлы, средства моделирования, визуализации, программирования.
Kaк правило, серьезные программы позволяют устанавливать свои пути для размещения критичных по скорости доступа или объема файлов и надстраивают свой вариант виртуализации, поэтому наличие RAM-дисков для таких программ представляется целесообразным.
И немного по последнему классу задач.
Использованием SSD сегодня уже никого не удивишь. Цены на SSD стремительно падают. Но все же пока они очень дороги, особенно быстрые SLC-модели. Хотя 64 ГБ SSD диск от OCZ сейчас у нас стоит 350 долларов (170/98 МБ/с R/W). Такого же объема диск с параметрами (140/93 МБ/с R/W) стоит уже 280 долларов. В штатах цена на эти диски уже опустилась ниже 100-долларовой отметки. Разумеется, есть и более дорогие модели, и более дешевые и от других вендоров – Samsung, Patriot и т.д.
Кроме того, A-Data, Transcend, Silicon Power и прочие выплеснули массу дешевых решений MLC в диапазоне 8-32ГБ, цены у нас начинаются с 80 USD, но и скорость соответствующая. На подходе доступные решения от Samsung в форм-факторе половины 2.5” дисков. Дальше будет только лучше, а, кроме того, вполне можно использовать и CF карты, благо и там скорости чтения достигают 45 MБ/с, записи – под тридцать.
К сожалению, совсем дешевыми решениями нельзя рассчитывать на отказ от HDD в пользу SSD, время пока не еще пришло, и многие энтузиасты столкнулись с определенными трудностями в плане нормальной работы таких систем. И дело совсем не в параметрах скоростей чтения-записи, но это тема для отдельного разговора. Впрочем, это не говорит о том, что это невозможно сделать, и помочь этому может правильная организация и распределение ролей между SSD и RAM-диском.
Краткий обзор некоторых программ для создания RAM-дисков
Многие реализации восходят корнями к исходному коду драйвера, выложенного компанией Microsoft в DDK SDK, еще для OC Windows 2000. Однако, с тех пор вышло много новых ОC, и комплексно решить задачу по подготовке нового драйвера удалось не всем, Microsoft же свой пример так с тех пор и не обновила.
RamDisk и RamDisk Plus от компании SuperSpeed, сертифицированного золотого партнера Microsoft
http://www.superspeed.com/desktop/ramdisk.php Одно из самых продвинутых решений на рынке, а из рассматриваемых обладает наиболее продвинутыми возможностями (RamDisk Plus) и удобством работы, имеет только коммерческие версии, раздельные по типам и разрядностям ОС. Предоставляются пробные, полностью функциональные версии, работоспособные 15 дней. Стоимость продуктов соответствует статусу золотого партнера Microsoft и лежит в пределах 34.95 – 99.95 долларов (версии для 64-битных ОС в два раза дороже, чем для 32-битных).
Сразу надо сказать, что, исходя из уникальных возможностей, покупать следует только Plus версию, возможности (за исключением максимального размера, но пока вряд ли кто для дома может иметь сотни гигабайт RAM. Хотя в лаборатории MS, занимающейся memory management, 2TB куда-то ставили, интересные скриншоты ). Даже бесплатные продукты обладают многим из возможностей версии RamDisk Plus.
Для материала статьи устанавливалась версия программы RAMDisk Plus 9.0.3.0 для 64-битной ОС Vista и версия для 32-битных ОС на Windows XP HE. Инсталляция и работа прошла без эксцессов, только раз в XP при задании параметров программа вылетела с ругательствами от ОС, но ничего не сбилось.
“Невидимая” для Windows XP “unmanaged memory” потребляется в первую очередь, а когда она исчерпана, то выделяется память, подконтрольная Windows.
Эмуляторы жестких дисков видны для Window Disk Management, соответственно они доступны для различных утилит анализа параметров жестких дисков, таких как HDTune, Lavalys EVEREST и др. Создание-удаление дисков не требует перезагрузки ОС. Перезагрузка потребуется, если вы изменяете размер “unmanaged memory” или решите изменить место хранения образа RAM-диска.
Отметим, что RamDisk Plus – единственная программа из рассматриваемых, позволяющая создавать и поддерживать одновременно 99 дисков и работать с ними через один интерфейс. Остальные программы создают единственный RAM-диск. Кроме того, она и единственная, которая способна на 32-битных ОС использовать физическую память сверх того, что видит ОС.
Замечено несколько мелких недостатков, возможно отсутвующих в оплаченной версии. К примеру, независимо от выбранной буквы для свежесозданного накопителя, сначала предлагается отформатировать диск с первой свободной буквой по алфавиту (которого реально не существет).
RAMDisk9XMe, RAMDiskXP, RAMDiskSE и RAMDiskVE от компании CENATEK
http://www.cenatek.com/product....; Также достаточно развитый набор коммерческих решений
Стоимость всех версий 24.99$, за исключением серверной версии RAMDiskSE, за которую просят 249 долларов. На все продукты предлагаются пробные версии, полностью работоспособные в течение 40 запусков, после чего ограничивается максимальный размер создаваемого диска до величины 400 МБ.
Несмотря на отсутствия опции создания диска с файловой системой NTFS, она легко получается путем форматирования диска, созданного с FAT или FAT32.
RAMDisk “Enterprise” от Qualitative Software Product
http://www.ramdisk.tk/ Компания QSoft давно уже является поставшиком подобных решений и, на сегодня, из рассматриваемых произвоителей имеет самое свежее обновление для своих продуктов (от 15 августа текущего года). В отличие от позиционирования уже рассмотренных продуктов по вариантам и разрядностям ОС, разновидности RAMDisk “Enterprise” разделяются по разрядности ОС и наличию/отсутствию обновлений и поддержки. То есть имеются версии NS (No Support) и FS (Full Support) в 32 и 64-битном вариантах и самый универсальный – в дистрибутиве есть версии и под 32, и 64 бита. Таким образом, 64-битный вариант поддерживает все 64-битные Windows, включая серверные 2003/2008. Стоимость вариантов находится в диапазоне от 8 до 35 долларов. Впрочем, период до 29 января 2009 года объявлен как “evaluation period”, так что есть время бесплатно и без спешки оценить, подходит вам продукция QSoft или нет.
Инсталляция идет через ручное подсовывание inf-файла. Видимо, компания понимает, что те, кому RAMdisk нужен, разбираются в компьютерах лучше простого пользователя. Также с нелюбовью к пользователю сделан и доступ к настройкам – только через Device Manager, в котором нужно добраться до свойств RAM-диска. Впрочем, на сайте можно скачать утилитку, которая будет предлагать GUI без необходимости залазить в Device Manager.
В отличие от рассмотренных выше, RAM-диски QSoft не видны для Window Disk Management, соответственно они не доступны для различных утилит анализа параметров жестких дисков, таких как HDTune, Lavalys EVEREST и др. Создание-удаление дисков требует перезагрузки ОС.
Бесплатная программа для windows-vista-xp-2000-and-2003-server
http://www.mydigitallife.info/2007....; Программа бесплатна. Данный продукт не работоспособен в 64-битных ОС (программа запускается, но диск не создает). Простой интерфейс и достаточно много возможностей, имеются отдельные утилиты для получения-восстановления регистра Windows и работы со своп-файлом.
Однако, бесплатность имеет и обратную сторону – при попытке создать диск в 3ГБ, при установленной RAM 1ГБ, система вылетает в BSOD, последующая загрузка безуспешна – циклическая перезагрузка, так как попытка выделить себе 3ГБ повторяется на этапе загрузки ОС. Пришлось грузиться в Safe Mode и там изменять параметры. Рассмотренные выше программы при попытке получить больше, чем можно, вежливо отказывали и предлагали повторить попытку.
Тестовые программы и дискменеджер RAM-диски этой программы не увидят.
Отметим, что все указанные продукты не конфликтуют друг с другом и есть возможность одновременно устанавить и использовать RAM-диски от различных производителей.
Мелкие недостатки замечены у всех продуктов.
Существуют и еще некоторое количество других программ, основанных, как правило, на опубликованном исходном коде от Microsoft, при желании можно найти, например
http://www.winsoft.sk/ramdisk.htm. Лучшее решение для себя я определил – RAMdisk Plus, так как мне нужно несколько дисков в системе, и доступ к "невидимой" для ОС памяти. Вероятно, буду ждать рождественской скидки для приобретения продукта. А пока, для моих экспериментов, описываемых далее, все равно неизбежны частые переустановки ОС, так что пробные периоды в 15 дней будут использованы для тестирования новых и новых конфигураций.
