Tại sao không tạo ra một hệ điều hành chạy trong ram?

đây có thể là trang web StackExchange sai khi đặt câu hỏi này, nhưng tôi không thể tìm thấy cái nào tốt hơn. Dường như không có câu hỏi nào về Hệ điều hành.

Gần đây tôi đã suy nghĩ về một hệ điều hành chạy hoàn toàn bằng ram và rằng nó sẽ có rất nhiều lợi ích.

• Sẽ đơn giản hơn nhiều khi tạo ra một HĐH như vậy, bởi vì bạn sẽ không phải đối phó với các hệ thống tập tin, bộ nhớ đệm, v.v.
• Nó sẽ nhanh hơn nhiều.
• Các chương trình sẽ dễ viết hơn vì chúng không cần tải hoặc lưu bất cứ thứ gì.
• Thay vì viết mã nguồn và sau đó biên dịch, các chương trình có thể được thao tác trực tiếp trong bộ nhớ. REPL có được một nơi nào đó gần đây, nhưng tại sao không đi hết con đường này? Ngoài ra LightTable cũng giống như vậy ở chỗ nó 'cho phép bạn sửa đổi các chương trình đang chạy', nhưng tôi nghĩ nó có thể được đưa đi xa hơn. Rõ ràng chúng ta sẽ cần một số cách khác để thao tác / xây dựng chương trình trong bộ nhớ.
• Cơ sở dữ liệu sẽ được đơn giản hóa ồ ạt, vì sẽ không có bộ đệm truy vấn để làm. Họ thậm chí có thể không cần thiết.
• Không cần khởi động hoặc tắt

Rõ ràng có vấn đề với cách tiếp cận này:

• Bộ nhớ rất dễ bay hơi: Bạn sẽ phải thay đổi phần cứng để bộ nhớ luôn được duy trì với pin dự phòng hoặc một cái gì đó.
• Có rất nhiều tình huống mà dữ liệu sẽ quá lớn để phù hợp với ram. Ví dụ: các trang web lớn với cơ sở dữ liệu khổng lồ, những người có bộ sưu tập nhạc / video khổng lồ, v.v. Tuy nhiên, hầu hết mọi người không có bộ sưu tập video khổng lồ, họ truyền phát nội dung từ netflix. Tức là nhìn vào sự thành công của ChromeBook, chỉ có ổ SSD 16gb.
• cập nhật hệ điều hành trong bộ nhớ có thể khó khăn, nhưng một số ngôn ngữ đã làm điều này, ví dụ như Java, Erlang hoán đổi nóng

Dù sao, tôi phải thiếu thứ gì đó nếu không tất cả các nhà khoa học máy tính thông minh hơn tôi sẽ làm điều này rồi, nhưng nó là gì?

Bạn không thể sử dụng RAM hiệu quả nếu tất cả những gì bạn có là RAM vì hai lý do:

1. Nếu một trang bị bẩn nhưng không được truy cập, bạn phải giữ nó trong RAM, mặc dù bạn muốn sử dụng RAM cho những thứ khác.

2. Bất cứ khi nào một ứng dụng có thể sử dụng bộ nhớ hoặc có thể không, bạn phải nói không trừ khi bạn có thể đáp ứng mọi đặt phòng bạn đã thực hiện, ngay cả khi hầu hết các đặt phòng đó không bao giờ được sử dụng, bởi vì nếu không bạn sẽ phải chấm dứt các quá trình.

Vì vậy, tất cả những gì bạn có là RAM và bạn không thể sử dụng nó một cách hiệu quả. Đó sẽ là một công thức khủng khiếp cho một hệ điều hành có mục đích chung.

Nhưng lý do cơ bản đây là một ý tưởng tồi là đơn giản - có những thứ khác ngoài RAM không bắt buộc bạn phải sử dụng chúng. Nó chỉ đơn giản cho phép bạn sử dụng chúng nếu nó có lợi. Bạn không thể làm mọi thứ tốt hơn bằng cách lấy đi các tùy chọn.

Giá cho RAM và lưu trữ đĩa khác nhau theo một thứ tự cường độ ngay cả ngày nay. Điều này có nghĩa là nhu cầu lưu trữ tăng lưu trữ mọi thứ trong RAM trở nên đắt hơn nhiều so với các lựa chọn thay thế. Điều này cũng áp dụng cho bộ nhớ ROM (phải là thứ gì đó không dễ bay hơi để khởi động) trong đó sử dụng một lượng nhỏ và đặt phần còn lại của các chương trình / mã cần thiết vào đĩa là lựa chọn kinh tế hơn tất cả trong ROM.

Ổ cứng 1TB $ 50 so với RAM 1GB với giá $ 30

SSD 120 GB $ 100 so với RAM 16 GB với giá $ 150

Tôi đã mua một máy tính RAM như vậy trong nhiều thập kỷ trước và thực sự vẫn còn có nó. Một mẫu Tandy 102 với 24k RAM tĩnh. Nó vẫn có một hệ thống tập tin sắp xếp như bạn vẫn cần để tổ chức và chọn tài liệu và chương trình. Không bắt kịp do giá cả - là $ 600 khi tôi mua nó.

Bạn có thể có một hệ điều hành linux chạy hoàn toàn từ RAM (một khi đã khởi động từ phương tiện liên tục hoặc từ PXE, nghĩa là).

Bạn chỉ cần có một initrd tùy chỉnh tạo một ramfs và gắn kết nó dưới dạng root sau khi điền nó.

Có một số hạn chế thực tế mặc dù RAM tương đối đắt và nhỏ so với SSD, ổ cứng, v.v.

Hệ điều hành nhúng thường xuyên có thể chạy hoàn toàn trong RAM, tùy thuộc vào ứng dụng. Tôi đã viết một vài năm trước cho một bộ điều khiển vi mô Atmel.

Trở lại những năm 1980, có rất nhiều hệ thống có thể chạy hoàn toàn trong RAM. Về mặt kỹ thuật, bạn không cần bất kỳ ổ đĩa nào trong IBM PC hoặc XT gốc, vì chúng có thể khởi động thẳng vào trình thông dịch BASIC được tích hợp trong ROM. Tất cả các máy Commodore đời đầu (như VIC-20, C64, 4+, C16, v.v.) (và nhiều máy khác) đều giống nhau.

Vào những năm 1990, hệ thống tiêu dùng phổ biến nhất với toàn bộ HĐH được thực thi trong RAM là PalmOS, ban đầu không có hệ thống tập tin nào (bên trong mọi thứ được lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu bản ghi RAM lớn (không liên quan). Nếu bạn tình cờ nhớ PRC và các tệp PDB, có khá nhiều bản ghi của các bản ghi RAM này cho một tài nguyên ứng dụng hoặc kho lưu trữ dữ liệu cụ thể). Mãi cho đến khi họ giới thiệu các tùy chọn lưu trữ ngoài thì mọi loại quyền truy cập hệ thống tệp đã được tích hợp vào HĐH và ngay cả khi bạn không sử dụng thẻ SD hoặc MMC trong thiết bị của mình, hệ thống sẽ chạy hoàn toàn từ RAM. Các ứng dụng không phải "tải", vì chúng chạy khá nhiều tại chỗ (mặc dù chúng có thể phân bổ không gian ngăn xếp và đống, một cách tự nhiên).

Nhân Linux có thể được cấu hình để chạy hoàn toàn từ trong RAM. Điều này thực sự không hữu ích cho điện toán đa năng (nơi thiết bị sẽ không biết bạn sẽ ném cái gì vào nó), nhưng nếu bạn biết giới hạn bộ nhớ cụ thể của mình cho một ứng dụng nhất định, bạn có thể định cấu hình và chạy nó theo cách này Bạn sẽ không có bất kỳ trao đổi nào và bạn sẽ phải sử dụng thứ gì đó để tải kernel ở vị trí đầu tiên với bất kỳ mã ứng dụng nào bạn muốn chạy, nhưng điều đó có thể được thực hiện (mặc dù tất nhiên là trong kịch bản trong thế giới thực , ít nhất bạn sẽ muốn có một số loại phần sụn để lưu trữ dữ liệu kernel và ứng dụng cho nếu / khi thiết bị được khởi tạo lại).

Về lý do tại sao chúng ta không thường xuyên thấy điều này trong thực tế bên ngoài các khu vực nhất định của không gian nhúng? Ngay cả các thiết bị nhúng cũng cần khởi tạo từ một cái gì đóvà ngày nay bộ nhớ flash khá rẻ và đáng tin cậy, làm cho nó trở nên khá dễ dàng và rẻ tiền để ít nhất thêm một số bộ lưu trữ thể rắn nhỏ để khởi động. Và trừ khi âm lượng của bạn cho thiết bị của bạn lớn, có các chip ROM được tạo để chứa HĐH của bạn để khởi động lại / khởi tạo lại có thể tốn kém. Tất nhiên, trong các máy tính đa năng, nơi nhà sản xuất không biết bạn định tải loại gì vào hệ thống, có thể có bộ lưu trữ liên tục có thể được sử dụng làm kho lưu trữ sao lưu để hoán đổi các trang bộ nhớ ảo là một lợi ích rất lớn . Nhưng đối với các nhu cầu tùy chỉnh nhiều hơn mà không cần dung lượng lưu trữ lớn, có rất nhiều hệ điều hành ngoài kia chỉ có thể chạy hoàn toàn từ RAM.