Постоје две главне класе кеш меморије, кеш за читање и кеш за писање. Кеш за читање је алатка која омогућава брз приступ иначе подацима којима би иначе био спор приступ. Кеш меморија за писање је алатка која нуди илузију велике брзине писања, углавном скривајући стварну спору брзину меморијског уређаја од корисника.
Структура кеша
Обично се кеш меморија чува један меморијски ниво ниже од стварних података. Међутим, подаци из једне кеш меморије могу се даље кеширати у следећем меморијском нивоу. Постоје четири меморијска нивоа, при чему је ЦПУ кеш/регистри најнижи и најбржи ниво, а архивско складиште је највиши и најспорији ниво. Од најнижег до највишег нивоа су кеш/регистри ЦПУ-а, системска РАМ меморија, дискови за складиштење и архивско складиште.
Сваки корак на ниже нивое меморије нуди повећану брзину приступа, али смањен капацитет. Већина кућних корисника има само три најнижа нивоа складиштења у стварном свету. Архивско складиштење се генерално односи на складиштење трака намењено за дуготрајно и ванмрежно складиштење. Архивско складиштење се такође може односити на коришћење оптичких или других стандардних медија за складиштење који су уклоњени са уређаја и који се држе ван мреже. Ови примери се знатно чешће могу наћи у кући, али још увек нису тако чести.
Белешка: До неког степена, складиште у облаку се може сматрати варијантом архивског складиштења. У великој мери је онлајн, али не мора нужно бити доступан одмах и генерално се споро приступа. Уклоњиви медијуми као што је УСБ меморија такође донекле прелазе границу између диск јединице за складиштење и архивске меморије.
Типови кеш диска
Кеш меморија диска се односи на било коју кеш меморију на „диску“, односно на драјвове за складиштење података као што су ССД и ХДД. Постоје три типа кеш меморије на диску. Кеш за читање би укључивао привремено копирање неких података из архивског складишта како би приступ био бржи док је то потребно. Кеш меморија за писање може имати облик СЛЦ кеш меморије на ССД-у. И/О кеш би генерално био нека флеш меморија или ДРАМ који се користи за кеширање операција читања и писања. Дефинишућа карактеристика свих ових је да се кеш налази на самом диску.
Прочитајте кеш диска
Верзија кеша за читање диска кеша је вероватно најмање коришћена врста кеша диска. Архивско складиште, по самој дефиницији, ретко је потребно. Подаци се могу читати и директно са архивских медија. Проблем је у брзини. Време приступа је споро јер су подаци ван мреже, што захтева идентификацију и повезивање одговарајућег уређаја за складиштење. Брзине читања зависе од архивског медија, али ће генерално бити довољне за већину случајева. Али можда није идеално за високе захтеве пропусног опсега, као што је гледање видео записа високе дефиниције. У овим сценаријима, кеш диска за читање се може користити за кеширање копије видео датотеке на медијум за складиштење који може да је репродукује у реалном времену.
Упишите кеш диска
Модерни ССД дискови су брзи, нудећи невероватно велике брзине читања и писања. Оно што можда не схватате је да ово технички није тачно. Већина ССД-ова на тржишту су ТЛЦ, или трослојне ћелије. То значи да свака меморијска ћелија може да ускладишти три бита података. Иако ово нуди три пута већу густину складиштења од сирових СЛЦ (једнослојних ћелија) са једним битом по ћелији, такође је много спорије.
Савет: ТЛЦ блиц је и даље брз. Много је пута бржи од највећег пропусног опсега САТА 3 магистрале коју користе ХДД-ови и рани ССД-ови. КЛЦ флеш или Куад Левел ћелије су још спорије, у неким тестовима заправо раде спорије од ХДД-а.
СЛЦ кеш је измишљен да сакрије мале брзине писања од корисника. СЛЦ кеш једноставно третира ТЛЦ флеш као СЛЦ флеш, омогућавајући му да ради при већим брзинама. Подаци уписани у СЛЦ кеш меморију се затим интерно копирају у ТЛЦ формат онолико брзо колико дозвољавају брзине писања. Ова техника функционише одлично, нудећи све веће брзине које су захтевале развој нових, бржих стандарда.
СЛЦ кешови, међутим, имају нека упозорења. Величина СЛЦ кеш меморије је 1/3 преосталог слободног простора на ССД-у. Како се ССД пуни, величина СЛЦ кеша се смањује. Ово није толики проблем на великим празним дисковима, али може бити на ССД-у мањег или скорог капацитета. Када се СЛЦ кеш попуни, корисник види да брзина писања драматично опада јер је изложен истинској брзини писања ТЛЦ-а.
Белешка: Технички, ако ће се подаци у будућности уписивати на архивске медије, сваки диск за складиштење могао би се сматрати кеш меморијом за архивски медиј. Међутим, ово значење се генерално не би претпостављало.
И/О диск кеш
ХДД-ови су генерално прилично спори, чак иу свом оптималном оптерећењу. Да би се ово сакрило од корисника што је више могуће, може се користити И/О кеш. И/О кеш кешује и операције читања и писања по потреби. Овај кеш се обично састоји од флеш меморије или ДРАМ-а у самом уређају. Капацитети су генерално мали, иако класа ССХД или Солид Стате Хибрид Дриве која има флеш меморију нуди значајније могућности, иако се не може поредити са модерним ССД капацитетима.
Кеширање читања значи да ХДД не мора да пронађе и затим прочита податке. Ово може да понуди одличне предности у погледу перформанси, али само при наредним операцијама читања. Прво читање је увек споро. Кеширање уписивања значи да се мале операције писања могу апсорбовати у кеш меморију, а затим уписати на стварни ХДД што је брже могуће. Ово нуди веће брзине, али примећује велики пад перформанси ако се кеш икада исцрпи.
И/О кеш меморија мора пажљиво да уравнотежи потребе функција читања и писања, посебно када је доступан само мали кеш. Већи кеш меморије донекле негирају овај проблем, иако рубни случајеви са великим скуповима података и даље могу да преплаве флеш кеш највећих ССХД-ова.
Белешка: ССД-ови технички такође могу да користе свој уграђени ДРАМ као И/О кеш. Међутим, ово се обично првенствено или искључиво користи за складиштење табеле за превођење логичке у физичку адресу која се користи за проналажење података на ССД-у.
Закључак
Кеш диск је кеш који постоји директно на меморијском уређају. Може бити у облику кеша за читање или уписивање или И/О кеша. Читање кеша обично кешује податке из споријег архивског складишта. Кешови за писање скривају од корисника мале брзине писања дискова за складиштење. И/О кешови скривају од корисника и споро читање и спору брзину писања.
Кеш меморије су одличне алатке за употребљивост, али могу изазвати неке главобоље за кориснике када се потроше. Ово посебно важи за динамичке кеш меморије као што је СЛЦ кеш. Пошто нетехнички корисници можда не разумеју зашто су њихове брзине писања тако мале и стога не могу да их поправе решавањем проблема са капацитетом.