Neden kısmen dolu RAM gecikmeye neden olur?

Neden kısmen dolu RAM (% 80 diyelim), daha fazla veri depolamak için yeterli alan olmasına rağmen cihazı çok geciktiriyor? Beklediğim şey% 99'a kadar iyi çalışmaya devam etmesi.

PC’de olduğundan daha fazla RAM’de olduğundan daha küçük bir RAM olduğundan, örneğin cep telefonumun 2 GB RAM’e sahip olduğunu; 1 GB'den daha az RAM ücretsiz olduğunda, çok fazla gecikiyor! Kullanması için hala ~ 1 GB olmasına rağmen, neden bu oluyor?

Burada çok işin var ancak bunu mümkün olduğunca basit ve herhangi bir işletim sistemi için geçerli bir şekilde açıklamaya çalışacağım.

Burada 2 temel ilke var:

1. RAM'de olması gereken her şeyin toplamı ve RAM'de olmasından fayda sağlayacak olanların toplamı, RAM boyutundan hemen hemen her zaman daha yüksektir. RAM'de olmanın faydaları, süreç çalışma setlerini ve bekleme listesini içerir. Sonuncusu, bir kez aktif kullanımda olan, ancak o zamandan beri etkinlik dışı kalmasına neden olan veri ve kodları içerir. Bunun çoğu tekrar kullanılacak, bazıları çok yakında olacak, bu yüzden bunu RAM'de tutmakta fayda var. Bu bellek bir önbellek görevi görür, ancak gerçekten gerekli değildir, bu nedenle mevcut bellek kategorisindedir. Boş hafıza gibi, ihtiyacı olan herhangi bir programa hızlıca verilebilir. Performansın çıkarları doğrultusunda bekleme belleği büyük olmalıdır.

2. Bellek bloklarının kullanım sıklığı rastgele olmaktan uzaktır ancak önemli bir doğrulukla tahmin edilebilir. Bellek genellikle 4K bayt olmak üzere bloklara bölünür. Bazı bloklara saniyede birçok kez erişilirken, sisteme yeterince uzun süre kaldıysa diğerlerine uzun dakikalar, saatler, günler veya hatta haftalar boyunca erişilmez. Bu iki aşırı uç arasında geniş bir kullanım alanı vardır. Hafıza yöneticisi son zamanlarda hangi bloklara erişildiğini ve hangilerinin erişmediğini biliyor. Son zamanlarda erişilmiş bir bellek bloğuna kısa süre sonra tekrar ihtiyaç duyulacağı makul bir varsayımdır. Yakın zamanda erişilmemiş bir hafızaya muhtemelen yakın bir zamanda ihtiyaç duyulmayacak. Uzun deneyim bunun geçerli bir ilke olduğunu kanıtlamıştır.

Hafıza yöneticisi, ilkinin istenmeyen sonuçlarını büyük ölçüde azaltmak için ikinci prensipten yararlanır. Bunu yapmak için, son zamanlarda erişilen verileri RAM'de tutarken, nadiren kullanılan verileri orijinal dosyalarda veya sayfa dosyasında tutarken dengeleyici bir işlem yapar.

RAM bol olduğunda bu dengeleme eylemi kolaydır. Son zamanlarda kullanılmayan verilerin çoğu RAM'de tutulabilir. Bu iyi bir durum.

İş yükü arttıkça işler daha da karmaşıklaşıyor. Kullanılan veri ve kodların toplamı daha büyük ancak RAM'in boyutu aynı kalıyor. Bu, bunun daha küçük bir alt kümesinin RAM'de tutulabileceği anlamına gelir. Daha az kullanılmış olan verilerden bazıları artık RAM'de olamaz, ancak diskte bırakılması gerekir. Hafıza yöneticisi aktif kullanımdaki hafıza ile mevcut hafıza arasında iyi bir denge kurmak için çok çaba harcıyor. Ancak iş yükü arttıkça, hafıza yöneticisi çalışan işlemlere daha fazla hafıza vermek zorunda kalacak. Bu iyi bir durum değil ama hafıza yöneticisinin başka seçeneği yok.

Sorun, programları çalıştırırken verileri RAM'e ve RAM'den taşımak zaman alıyor. RAM bol olduğunda, çok sık olmaz ve fark edilmez. Ancak RAM kullanımı yüksek seviyelere ulaştığında, çok daha sık olur. Durum o kadar kötü hale gelebilir ki verileri RAM'e ve RAM'e taşıyarak harcayarak harcadığınızdan daha fazla zaman harcanır. Bu, çökmekte olan bir şeydir, bellek yöneticisinin kaçınması çok zor bir şeydir, ancak yüksek iş yüküyle çoğu zaman önlenemez.

Hafıza yöneticisi yanınızdadır, her zaman olumsuz koşullarda bile optimum performansı korumanın en iyisini yapmaya çalışıyorum. Ancak iş yükü büyük olduğunda ve kullanılabilir hafıza yetersiz olduğunda, çalışmaya devam etmesi için kötü şeyler yapması gerekir. Aslında en önemli şey budur. Öncelikle ilk önce işleri devam ettirmek, sonra da mümkün olduğunca hızlı hale getirmektir.

Tüm modern işletim sistemleri, verileri önbelleğe almak için kullanılmayan belleği kullanır; böylece daha yavaş depolama yerine hızlı RAM'den erişilebilir. Genelde boş bellek olarak bildirir, çünkü uygulamalar önbelleği temizleyebilir ve gerektiğinde kullanabilirler, ancak hala kullanılıyor. Ne kadar az olursa, o kadar az veri önbelleğe alınabilir ve bilgisayar o kadar yavaş olur.

Bu cevap çoğunlukla yapıyı yeniden düzenlemek ve mesajı netleştirmek için yeniden yazılmıştır. Ayrıca bir topluluk wiki cevabı olarak da açtım; Düzenlemek için çekinmeyin.

Disk belleği, sabit boyutlu bellek bloklarının kendilerine atanmış işlemlere sahip olduğu bir bellek yönetimi şemasıdır. Bellek kullanımı yüksek bir seviyeye (yani% 80 kapasite) yükseldiğinde, disk belleği RAM'den vRAM'a (sanal RAM) yayılmaya başlar.

vRAM sistem depolama alanında, genellikle bir sabit sürücü veya diğer büyük depolama alanlarında bulunur.

İşlemler, sabit sürücünüzün bir parçası olarak bellek olarak çalışacak ve bölümlerini RAM olarak değerlendirecek. Bu tamamen normal bir işlemdir, ancak vRAM'a veri aktarımı için harcanan zaman arttığında, sistem performansı düşer.

Özel RAM'e, ana kart üzerinden CPU'dan hızlı bir bağlantı sağlayan doğrudan erişilirken, sanal RAM kart ile vRAM'ın yeri arasında kablo geçişi yapmak zorundadır.

Ancak bu, yalnızca hafif bir performans etkisine neden olur. Disk belleği vRAM'a gerçekleştiğinde, şiddetli bir şekilde arttığında (özel RAM kapasiteye yaklaştığında), çökme gerçekleşir.

Thrashing, bellek sayfalarını hızlı ve hızlı bir şekilde sanal belleğinize aktarma uygulamasıdır. Verilerin alınması ve ele alınması için daha fazla zaman harcanması gerektiğinden, bu performans üzerinde büyük bir zahmete neden olur.

Diyelim ki, 30 rakam uzunluğunda bir sayı yazmak istiyorsunuz. Ekranınızın yanına not defterinizle oturabilir ve (özel hafızayı kullanarak) yazabilir veya 5 parçalarını hatırlayabilir, bir sonraki odaya girebilir ve oradaki not defterinize yazabilirsiniz (sanal belleği kullanarak). Her ikisi de işi halleder ama hangisi daha hızlı olacak?

Burada thashing hakkında daha fazla bilgi edinin !

Daniel B , xenoid ve Jon Bentley de dahil olmak üzere bu cevabın katılımcılarına teşekkür ederiz .

Bunun nedeni, işletim sisteminizin yazılımınızın çalışmasını sağlamak için çok fazla sayfalama (etkin programların parçalarını yükleme) ve takas etme (RAM’de HD’ye taşıma ve tam tersi) yapmasıdır. Kullanılabilir% 20'den daha fazla alana ihtiyaç duyacak yeni sayfaların yüklenmesi gerektiğinde, işletim sisteminin RAM'de yakında kullanılmasının daha az muhtemel olduğunu düşündüğü mevcut sayfaları değiştirmek zorunda kalacaktır. Özellikle diğer programların başlangıcında. Sayfaları değiştirmek ve tekrar değiştirmek çok zaman alıyor ve PC'nizin performansını önemli ölçüde yavaşlatıyor çünkü siz RAM'de değil, HD hızında çalışıyorsunuz.

HD'nizde özel bir bölüm oluşturmak için sabit disk üzerinde biraz yardımcı olur ve bunu “takas” ("gerçek" dosyalar için kullanmayın) alanı olarak atar, böylece takas işlemi HD parçalanmasından daha az etkilenir.

Unutmayın, sabit sürücüler RAM'den daha yavaş bir büyüklük sırasıdır ve RAM'in başlaması o kadar hızlı değildir (genel olarak mimaride). Erişim hızını (her basamağın yukarıdakinden daha yavaş olduğu bir büyüklük sırası olduğu)

1. İşlemci kayıtları - Pratik açıdan, 1 işlemci döngüsü içinde kayıtlar kullanılabilir . İşlemcilerin saniyede milyarlarca döngü (bir saniyede 3 GHz = 3 milyar döngü) yaptığı göz önüne alındığında, bu çok hızlı.
2. İşlemci önbelleği - Seviyeye bağlı, ancak bunlar hala oldukça hızlı (L1 önbellek için 3-5 döngü kullanılabilirliği).
3. Rasgele Erişim Belleği (RAM) - Rasgele bölüm, eriştiğinizde hangi durumda olduğunu bilmediğiniz anlamına gelir. Durması, paketi kaldırması, kapıya yürümesi ve kapı zilini çalması ve cevap beklemesi gereken bir paket teslim adamı düşünün. Belki de hiç beklemiyorsunuz ya da Bayan Smith'in evin arkasındaki kapıyı karıştırması için bir veya iki dakika beklemektesiniz. Pratik olarak, 14-27 devir arasında herhangi bir yerde konuşuyoruz (ona erişirken RAM'in hangi duruma bağlı olduğuna bağlı olarak).
4. Sabit Disk Sürücüsü - Burada şimdi fiziksel bir işlem var ve mümkün olduğu kadar hızlı olduğunda kafaların hareket etmesini ve bu kafaların altında hareket etmesini bekliyorsunuz. Pratik açıdan, bir 7.200 RPM HDD, bir 3 GHz işlemci için yaklaşık 4 ms veya yaklaşık 750.000 döngüde bir devrimi tamamlayabilir . Bu yavaş.

Sanal Bellek Yöneticisi bir kumarbazdır. Her zaman RAM'inize her zaman ihtiyaç duymadığınıza bahse girer, bu nedenle eğitimli bir tahmin yapar ve belge programınızın (bunu okurken son 10 dakikadır arka planda bulunan) zar atmadığı anlamına gelir gerçekten önemli ve onu HDD'ye zorluyor.

Ama sonra belgeye geri dön! Şimdi VMM'nin tüm bu verileri HDD'den geri yüklemesi gerekiyor. Daha da kötüsü, RAM'ınız düşükse, şimdi kullanılabilir alanı boşaltmak için diğer verileri (daha fazla kumar) HDD’ye itmek zorundadır. Linux burada sınırda yaşamayı seviyor. RAM'ın büyük çoğunluğunu sık kullanılan verilerle dolduracaktır (az sayıda işleme sahip sunucular için idealdir).

Thrashing cevapları hemen hemen çiviledi. Yapabiliyorsanız, bu değişimin ne kadar hızlı olacağını en aza indirebilirsiniz (takas alanını değiştirmeden önce sistemin kullanılmasına ne kadar ram olacağı). Sunucu uygulamaları için ram% 99'a ulaşana kadar sistemleri değiş tokuş etmeyecek şekilde ayarlamayı seviyorum, çünkü varsayılan olarak etkili bir şekilde itme için cezalandırılmadan önbellekleme avantajından yararlanmak için koçun yalnızca% 80'ini kullanacak şekilde kodlama yapmam gerekeceği anlamına geliyor. Sistem takas alanına.