Was ist ein Seiten-Cache?
Ein Seiten-Cache, auch als Festplatten-Cache bezeichnet, ist ein Bereich des Direktzugriffsspeichers (RAM) des Computers, in dem Daten gespeichert und möglicherweise geändert werden, die auf einer Festplatte oder einem anderen permanenten Speichergerät gespeichert sind. Ein Betriebssystem verwendet aus Gründen der Geschwindigkeit und Effizienz einen Seiten-Cache, da das Lesen und Schreiben von Informationen im RAM schneller ist als der kontinuierliche Zugriff auf Bereiche einer Festplatte. In den meisten Fällen wird der Mechanismus zum Zwischenspeichern von Bereichen einer Festplatte automatisch vom Betriebssystem gesteuert und muss nicht von Benutzern oder Anwendungen verwaltet oder anderweitig gehandhabt werden. Abhängig vom Betriebssystem wird das Seiten-Caching manchmal zum Lesen und Schreiben von einer Festplatte verwendet, unabhängig von der Menge der gelesenen oder geschriebenen Informationen. Ein weiteres betriebssystemspezifisches Attribut des Seiten-Cache besteht darin, dass der Cache nach einer bestimmten Zeit automatisch von nicht verwendeten Informationen geleert wird, um einen großen Pool an freiem Speicher für andere Anwendungen zu erhalten.
Wenn ein Computerprogramm Informationen von einer herkömmlichen Festplatte anfordert, kann ein relativ zeitintensiver Vorgang zum Abrufen der Informationen stattfinden. Die Festplatte ist ein Medium mit wahlfreiem Zugriff, daher muss ein Lesegerät physisch an die Position auf der Festplatte bewegt werden, die der Position entspricht, an der sich der Datenblock befindet. Danach werden Informationen in den Computer eingelesen und können dort verarbeitet werden. Um aufeinanderfolgende Informationsblöcke vom Laufwerk zu lesen, müssen mehr Bewegungen des physischen Lesegeräts oder des Kopfs ausgeführt werden. Dieser Vorgang kann noch zeitaufwändiger sein, wenn Sie große Dateien auf die Festplatte schreiben.
Der RAM-Speicher des Computers erfordert hingegen keinen physischen Leser und befindet sich sehr nahe an der Zentraleinheit (CPU) des Computers. Das Lesen und Schreiben im RAM ist viel schneller als das Lesen und Schreiben auf eine Festplatte. Ein Seiten-Cache ist eine Möglichkeit, das physische Lesen und Schreiben auf einer Festplatte zu minimieren.
Der Vorgang wird ausgeführt, indem auf Anforderung eine bestimmte Menge von Informationen von der Festplatte eingelesen wird. Die Datenmenge, die in einem Seiten-Cache im RAM gespeichert wird, wird von der Cache-Größe und nicht unbedingt von der angeforderten Informationsmenge bestimmt. Sobald sich die Daten vom Laufwerk im RAM befinden, verbleiben sie im RAM, bis sie nicht mehr benötigt werden oder bis Änderungen an den Daten im Cache dauerhaft auf die Festplatte geschrieben oder gelöscht werden müssen Gerettet. Das Leeren des Cache kann auftreten, wenn der Speicher nach einer bestimmten Zeitspanne oder, falls erforderlich, sogar durch Ausführen eines Benutzerbefehls freigegeben werden muss.
Ein Seiten-Cache wird am häufigsten zum Speichern von Dateien verwendet, die sich nicht ändern, auf die jedoch ständig verwiesen werden muss, z. B. ausführbare Dateien und Bibliotheken für Anwendungen. Um die Geschwindigkeit und Sicherheit der Ausführung von Anwendungen aus einem Seiten-Cache zu erhöhen, markieren einige Systeme den für ausführbare Dateien verwendeten Speicher als schreibgeschützt. Die Verwendung eines Caches kann die Lebensdauer einer Festplatte verlängern, indem die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass die Festplatte innerhalb kurzer Zeit von mehreren Lese- und Schreibvorgängen überlastet wird.