Существует ли способ сделать так, чтобы файл кэшировался в памяти как можно дольше в зависимости от доступа? [закрыт]

Содержание

Вопрос или проблема
Ответ или решение
Теория
Пример
Применение на практике
Заключение

Вопрос или проблема

Итак, я запускаю сервер ubuntu в качестве домашнего сервера с такими медиа, как фильмы и т. д. Итак, я задаюсь вопросом, возможно ли сделать так, чтобы файл кешировался в памяти на моем сервере при доступе, чтобы мой жесткий диск мог остановиться и сэкономить немного энергии. Например, я открываю фильм через SMB, предпочтительно сервер может кешировать весь файл, чтобы диск смог остановиться и не работал на протяжении 2-х часов фильма

Итак, мой вопрос:

Как настроить некоторое количество ОЗУ, например 32 ГБ, как кеш файлов
Как настроить так, чтобы когда файл читается, он загружался в ОЗУ и кешировался там, чтобы последующие операции чтения обслуживались из ОЗУ, а жесткий диск мог остановиться после тайм-аута
Как настроить поведение только для определённых путей, например, только для путей к фильмам и музыке

Ответ или решение

Кэширование данных в оперативной памяти (RAM) может значительно повысить производительность вашего сервера и уменьшить износ жестких дисков, особенно в сценариях, где файлы, такие как фильмы и музыка, должны быть многократно доступны в течение определенного периода времени. В данном случае, вы используете сервер на Ubuntu для хранения мультимедийного контента и хотите оптимизировать доступ к файлам, чтобы жесткий диск мог переходить в режим ожидания, а операции чтения выполнялись из оперативной памяти. Рассмотрим теорию, конкретные примеры и применение на практике.

Теория

Современные операционные системы, включая Linux, используют так называемый Page Cache для хранения данных в оперативной памяти. Это позволяет данным, которые часто обращаются, загружаться в память и оставаться там, до тех пор, пока система не потребует память для других процессов. Это встроенная функция операционной системы, которая автоматически управляет кэшированием, используя неиспользуемую RAM для хранения недавно обращавшихся данных.

Основная цель этой функции — уменьшить количество операций чтения/записи на диск, что может снизить износ устройства и повысить общую производительность системы. Однако стандартный механизм кэширования может не удовлетворять требования по длительности кэширования конкретных файлов, таких как фильмы, которые вы хотите хранить в памяти полностью в течение всего времени доступа.

Пример

В качестве примера рассмотрим простой способ использования существующих решений для создания специализированного кеша в память на вашем сервере Ubuntu. В Ubuntu Linux есть несколько утилит и конфигураций, которые можно использовать для управления кэшированием данных вручную.

tmpfs: Это файловая система, которая хранит свои данные в оперативной памяти. Вы можете создать tmpfs-диск определенного размера и копировать в него файлы, которые хотите кэшировать. Однако нужно быть осторожным с использованием памяти, так как это уменьшит доступную память для других задач системы.
Vmtouch: Утилита, позволяющая управлять кэшированием страниц памяти для файлов или каталогов. Vmtouch может фиксировать файлы или каталоги в кэше, гарантируя их удержание в оперативной памяти.
Использование конфигурации системы: Вы можете настроить параметры системы, такие как vm.swappiness и vm.vfs_cache_pressure, чтобы оптимизировать кэширование для ваших задач.

Применение на практике

Создание и использование tmpfs:
a. Создайте tmpfs-диск размером 32 ГБ.
```
sudo mkdir /mnt/ramdisk
sudo mount -t tmpfs -o size=32G tmpfs /mnt/ramdisk
```
b. Скопируйте туда файлы, например, фильмы.
```
cp /path/to/your/movies/* /mnt/ramdisk/
```
Это гарантирует, что файлы будут находиться в оперативной памяти. Однако вам необходимо следить за занятым пространством, так как оно уменьшит доступную память для других процессов.
Использование vmtouch:
a. Установите vmtouch.
```
sudo apt-get install vmtouch
```
b. Загрузите файлы в кэш памяти.
```
vmtouch -vl /path/to/your/movies/
```
Это поддержит указанные файлы в памяти, уменьшая потребность в обращениях к диску.
Настройка системных параметров:
В файле /etc/sysctl.conf измените параметры:
```
vm.swappiness=10
vm.vfs_cache_pressure=50
```
Эти параметры помогут приоритизировать кэширование данных, уменьшив агрессивность выгрузки неиспользуемых страниц из памяти.
Конфигурация для определенных путей:
Чтобы кэшировать только определенные пути, вы можете создать символические ссылки в tmpfs или использовать vmtouch для указанных директорий.

Заключение

Оптимизация кэширования — это комбинация подходов, которая требует тестирования и настройки под конкретные задачи. Использование tmpfs и инструментов как vmtouch может значительно улучшить производительность сервера в задачах кэширования файлов, таких как фильмы, при этом позволяя жесткому диску переходить в режим ожидания и экономить энергию. Важно внимательно следить за текущим использованием памяти, чтобы не нарушать работу других процессов сервера.