Verrückte Anwendungen für Raid, /dev/ram, und ramfs

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original in en Mark Nielsen

en to de Katja Socher 

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Abstract:

RamFs ist ein sehr einfaches Dateisystem mit einigen interessanten Aspekten. Es ist neu im 2.4 Kernel.

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Einführung in RamDisk

Was ist eine RamDisk? Eine RamDisk ist ein Teil des Speichers, den man alloziert, um ihn als pseudo Plattenpartition zu benutzen. Oder, in anderen Worten, man nimmt ein bißchen Speicher und tut so als sei es ist die Festplatte, die man formatieren, mounten, worauf man Dateien speichern kann etc..

Es gibt zwei Typen von Ram Disks, über die wir reden werden. Das erste ist eine Ram Disk, die man formatieren und mounten kann. Das zweite ist eine Ram Disk, die man nicht formatieren kann, die aber einige nette Features hat. Hier ist eine Auflistung:

Die /dev/ram1 Methode:

1. SCHLECHT: Die Größe der ramdisk ist auf das boot-up fixiert.
2. GUT: Man kann die ramdisk so wie man will formatieren.
3. SCHLECHT: Einmal formatiert (ich glaube nicht, daß man sie mounten muß) belegt es einen Teil deines Speichers und ich weiß nicht, wie man das wieder rückgängig machen kann.
4. GUT: Man kann mehr als eine ramdisk zur selben Zeit haben.

1. SCHLECHT: Man kann ramfs nicht formatieren, da es direkt auf der VFS (virtual file system) Ebene in Linux aufsetzt.
2. GUT: Man kann mehr als eine haben.
3. GUT: Man kann die maximale Größe auf der Kommandozeile verändern.
4. SEHR GUT: Es benutzt nur soviel Speicher, wie es benötigt. In anderen Worten, man hat vielleicht 64 megs ram allokiert, aber wenn es nur 2k an Dateien hat, benutzt es auch nur 2k des Speichers. Sobald eine Datei gelöscht ist, hat man sofort mehr Speicher für seinen Computer.
5. SCHLECHT: Nun, es ist nicht wirklich ihre eigene Schuld. Versuche nicht zwei ramfs zu füllen oder du bläst deinen ganzen Speicher weg. Mehr dazu später.

Wie man RamDisk auf die alte Weise benutzt

Um deinen Kernel 2.0 und 2.2 ramdisks zu benutzen, tippe einfach die drei Befehle:

mkfs -t ext2 /dev/ram1
mkdir -p /RAM1
mount /dev/ram1 /RAM1

mkfs -t ext2 /dev/ram2
mkdir -p /RAM2
mount /dev/ram2 /RAM2

Wie man RamDisk mit ramfs für Kernel 2.4 benutzt

Sehr einfach. Erstelle ein Verzeichnis und mounte ramfs dort.

mkdir -p /RAM1
mount -t ramfs none /RAM1

mkdir -p /RAM2
mount -t ramfs none /RAM2

Verändern der Größe von ramdisks und andere Optionen.

Hier ist ein Beispiel, um eine 10 meg ramdisk zu erstellen.

mkdir -p /RAM1
mount -t ramfs none /RAM1 -o maxsize=10000

+       ramfs - An automatically resizing memory based filesystem
+
+
+  Ramfs is a file system which keeps all files in RAM. It allows read
+  and write access. In contrast to RAM disks, which get allocated a
+  fixed amount of RAM, ramfs grows and shrinks to accommodate the
+  files it contains.
+
+  You can mount the ramfs with:
+      mount -t ramfs none /mnt/wherever
+
+  Then just create and use files. When the filesystem is unmounted, all
+  its contents are lost.
+
+  NOTE! This filesystem is probably most useful not as a real
+  filesystem, but as an example of how virtual filesystems can be
+  written.
+
+Resource limits:
+
+By default a ramfs will be limited to using half of (physical) memory
+for storing file contents, a bit over that when the metadata is
+included. The resource usage limits of ramfs can be controlled with
+the following mount options:
+
+       maxsize=NNN
+               Sets the maximum allowed memory usage of the
+filesystem to NNN kilobytes. This will be rounded down to a multiple
+of the page size. The default is half of physical memory. NB.  unlike
+most of the other limits, setting this to zero does *not* mean no
+limit, but will actually limit the size of the filesystem data to zero
+pages. There might be a use for this in some perverse situation.
+       
+       maxfilesize=NNN
+               Sets the maximum size of a single file on the
+filesystem to NNN kilobytes. This will be rounded down to a multiple
+of the page size. If NNN=0 there is no limit. The default is no limit.
+
+       maxdentries=NNN
+               Sets the maximum number of directory entries (hard
+links) on the filesystem to NNN. If NNN=0 there is no limit. By
+default this is set to maxsize/4.
+
+       maxinodes=NNN
+               Sets the maximum number of inodes (i.e. distinct
+files) on the filesystem to NNN. If NNN=0 there is no limit. The
+default is no limit (but there can never be more inodes than dentries).

Laufende Dienste in RamDisk

Ram ist heutzutage billig. Ich bekam kürzlich 128 megs ram für $120 und ich gehe davon aus, daß der Preis weiter fallen wird. Für 128 megs ram kann ich sehr leicht jeden meiner Webserver in ihn stellen. Wenn mein Webserver riesige Daten hat, kann ich httpd.conf so konfigurieren, daß es in einem anderen Verzeichnis schaut, nicht in der ram disk. Mein DNSserver ist sehr klein. Mein größter Datenbankserver hat nur 28 megs. In Anbetracht der Tatsache, daß man einen 1 gig memory computer heutzutage wirklich billig bekommt, denke ich, es wäre cool, alles, was ich habe, im ram laufen zu lassen. Der einzige trickreiche Teil mit dem Datenbankserver ist, daß du zuerst alle deine Einträge in einem getrennten Datenbankserver speichern mußt, bevor du sie in deinen Datenbankserver im ram schreibst. Dies ist langsam, aber wenn man bedenkt, daß man die meiste Zeit liest und nicht schreibt, sollte es die Performance erhöhen. Vielleicht, wenn wir eine ram disk auf eine Festplatte spiegeln könnten

Ich habe das schon in meinem anderen Artikel erklärt, deshalb lies es bitte hier: http://www.gnujobs.com/mark/articles/Ramdisk.html#Example. Ersetzt einfach nur diese Befehle

        ### Make the ramdisk partitions
/sbin/mkfs -t ext2 /dev/ram0
/sbin/mkfs -t ext2 /dev/ram1
/sbin/mkfs -t ext2 /dev/ram2

        ### Mount the ramdisks to their appropriate places

mount /dev/ram0 /home/httpd/cgi-bin
mount /dev/ram1 /home/httpd/icons
mount /dev/ram2 /home/httpd/html

mount -t ramfs none /home/httpd/cgi-bin -o maxsize=10000
mount -t ramfs none /home/httpd/icons -o maxsize=10000
mount -t ramfs none /home/httpd/html -o maxsize=10000

Ramdisk und Raid

Es gibt drei Probleme beim Verbinden einer ramdisk mit einer Festplattenpartition.

1. Ich weiß nicht, wie man es mit ramfs macht, aber ich kann es mit, /dev/ram machen. Vielleicht könnte man es machen, wenn man eine Festplattenpartition mit den Dateisystem ramfs Anwendungen formatieren könnte. Ich habe keine Idee, was die VFS Ebene ist, weshalb ich es mir später genauer ansehen werde.
2. Wenn das gespiegelte Raidsystem wirklich parallel läuft, dann hilft die zusätzliche Gewschwindigkeit der Memory nichts. Ich weiß nicht, ob es möglich ist, ein gespiegeltes Raidsystem dazuzubringen, nur von der ramdisk zu lesen. In diesem Fall, wenn das möglich wäre, würde es einen Nutzen bringen.
3. Bei einem reboot muß man die ramdisk neu konstruieren.

  raiddev /dev/md3
          raid-level      1
          nr-raid-disks   2
          nr-spare-disks  0
          chunk-size     4
          persistent-superblock 1
          device          /dev/hdb6
          raid-disk       1
          device          /dev/ram3
          raid-disk       0

mkraid /dev/md3
mkfs -t ext2 /dev/md3
mkdir -p /RAID1
mount /dev/md3 /RAID1

raidstart /dev/md3
raidhotadd /dev/md3 /dev/ram3
mount /dev/md3 /RAID1

Es wäre wirklich cool, ein gespiegeltes Raidsystem mit 3 Partitionen zu haben. 1 davon die ramdisk und 2 davon Festplattenpartitionen und es auch so zu machen, daß die ramdisk nur für Lesezyklen gelesen wird. Ich weiß nicht, ob es möglich ist, Lesezugriffe auf nur eine der Partitionen in einem Raidsystem zu isolieren, aber es wäre cool, wenn man das könnte.

Kommentare

1. Per default belegt Ramfs die Hälfte deines physikalischen Speichers (kein swap space). Daher, wenn du 2 von diesen Dingen erstellst und sie füllst, hat dein Computer nicht mehr genügend Speicher und setzt aus, so wie es meiner gemacht hat. BITTE spezifiziere den maximalen Betrag an Speicher, den die ramdisk haben sollte, wie oben beschrieben.
2. Ich glaube, ramfs ist sein eigenen Dateisystem und nicht ext2, deshalb, wenn du dort Dateien hin- und herkopierst und rsync oder tar benutzt, erwarte nicht, daß die Dateien exakt identisch sind oder die gleiche Größe haben. Du wirst sehr wahrscheinlich keine großen Unterschiede beim Benutzen von ihnen finden, aber da es nicht ext2 ist, können die Eigenschaften auf einer bestimmten Ebene unterschiedlich sein.
3. Ich habe die docs für ramfs im Kernel gelesen und es scheint nicht so zu sein, daß ramfs für den weiten Gebrauch vorgesehen war, aber ich verstehe nicht warum. Es hat so funktioniert, wie ich es wollte.

1. Ich werde sehen, ob ich ramfs mit einer Festplatte raiden kann.
2. Wenn ich es so machen kann, möchte ich Lesezugriffe zu einem Raidsystem isoliert zu einer der Partitionen machen.
3. Einen Dienst, wie einen Webserver in die ramdisk mit Raidsystem stellen. Der Trick hier ist, das Raidsystem so zu benutzen, daß, wenn Änderungen auftreten, man sie nicht verliert. Dies ist der Grund, warum das Raidsystem so schrecklich wichtig für mich ist ---- Ich werde in der Lage sein, Dienste SICHER in den Ram zu stellen und gewinne die gesamte Performancegeschwindigkeit über die Festplatte, angenommen:
   • daß ich das Raidsystem dazu bekomme, Lesezugriffe nur von der ramdisk Partiton und nicht von den anderen aus zu machen.
   • Lesedateien von einer Festplatte im Speicher gecacht sind. Nur wenn sie sich ändern oder nicht mehr gecacht sind, wirst du den Geschwindigkeitsunterschied bemerken. Auch der anfängliche Startup ist beim ersten Lesen der Datei schneller.
   • Man könnte den eingebauten Webserver benutzen,der in dem neuen Kernel dabei ist. Sie sollten auch wirklich wirklich schnell gehen. Vielleicht Verbinden des eingebauten Webservers mit einer ramdisk?
4. Aufsetzen eines Computers, um von cdrom zu booten, einen Dienst zu starten, Änderungen aus dem Netzwerk runterzuladen. Keine Festplatte erforderlich. Das wäre cool. Da könnte man einen Webserver (oder etwas anderes) auf einem Computer laufen haben ohne Festplatte und nur einer CDRom mit Speicher. Wenn du deinen Speicher auf 1 gig aufrüstest, sehe ich nicht, warum du dein System nicht völlig aus einer Cd heraus laufen können lassen kannst. Dies wäre aus Sicherheitsgründen gut. Reboote einfach nur den Rechner, laß ihn irgendwelche Änderungen (Sicherheitsfixes) von einer sicheren Quelle laden, dann starte die Dienste und dein Computer ist nett und sauber und läuft hackfrei. Der Webserver sollte niemals irgendetwas auf dem lokalen Computer speichern, außer sicheren logs, und Informationen zu einem getrennten Computer über eine sichere Verbindung oder internes Netzwerk übertragen. Ich habe in der Vergangenheit bootbare vernetzte CDRoms mit ramdisks gemacht. Es wäre nett, meine früheren Projekte miteinzubeziehen, um dies zu erreichen.

Quellen

1. http://www.linuxhq.com/kernel/v2.4/patch/patch-2.4.3-ac2/linux.ac_Documentation_filesystems_ramfs.txt.html
2. http://genericbooks.com/LDP/HOWTO/Software-RAID-HOWTO.html
3. Beschleunigung kleiner Datenbanken unter Linux
4. Wie man eine Ramdisk unter Linux benutzt
5. Wenn sich dieser Artikel ändert, ist er hier verfügbar: http://www.gnujobs.com/Articles/21/Ramdisk2.html

Dank an Katja für einige Hilfe!

Copyright © 4/2001 Mark Nielsen
Article Version 1.3 : Date Last Changed Sat May 19 06:04:06 2001