Verrücktes Experiment: Youtuber lädt 10 Terabyte Arbeitsspeicher runter

Arbeitsspeicher aus dem Internet herunterladen - so einfach wenn es ginge!

Es gibt so Dinge, da schießen einem sofort die folgenden drei Buchstaben durch den Kopf: Wtf. Genau so ist uns es beim Erspähen des aktuellen Videos des weltbekannten Youtubers Linus Sebastian alias Linus Tech Tips ergangen. Der Titel lautet nämlich wie folgt: Wir haben tatsächlich mehr RAM heruntergeladen.

Schon in den ersten 30 Sekunden verrät Linus, dass er 10 Terabyte Arbeitsspeicher heruntergeladen hat und es nach obenhin quasi gar keine Grenze gibt - in einem Durchschnitts-Rechner stecken 16 bis 32 Gigaybte. Doch heißt das nun, es gibt jetzt gratis Arbeitsspeicher für alle?

Um an dieser Stelle gleich direkt den Wind aus den Segeln zu nehmen: Ja, wenn man so will, heißt es das, aber es macht auch überhaupt keinen Sinn.

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Eigentlich geht es gar nicht um echten RAM, sondern um virtuellen Arbeitsspeicher. Unter Windows wird der als Auslagerungsdatei bezeichnet und unter Linux (nicht zu verwechseln mit Linus!) als Swap-File. Das ist wichtig, weil das Experiment nur unter Linux funktioniert.

An dieser Stelle wird es auch tatsächlich interessant, allerdings nur, wenn euer Herz für technische Details schlägt. Unter Linux ist es nämlich möglich, die Speicherhierarchie zu verändern. Die sieht dort und auch unter Windows so aus – und ist naturgemäß von schnell nach langsam sortiert:

Speicherregister im Prozessorkern
Cache
physischer Arbeitsspeicher
Festplatte
Netzwerkspeicher
Cloud-Speicher

Was ist eine Speicherhierarchie?

Stark vereinfacht ausgedrückt, bevorzugen Betriebssysteme den schnellsten Speicher. So werden beispielsweise Zwischenprodukte in Berechnungen normalerweise nicht auf eine langsame Festplatte geschrieben, sondern im extrem schnellen Speicherregister des Prozessors hinterlegt.

Besonders wichtig sind dabei die Signallaufzeiten. Je kürzer die Wegstrecke, die ein Signal zurücklegen muss, umso geringer die Latenz. Darum sitzen die Speicherregister auch direkt in einem CPU-Kern. Danach kommt der in sich noch weiter unterteilte Cache-Speicher (L1-, L2-, L3-/Last-Level- oder auch Infinity-Cache), der um die einzelnen Kerne, Kerngruppen beziehungsweise die ganze CPU herum angeordnet ist, ehe der auf dem Mainboard untergebrachte Arbeitsspeicher folgt.

Linux gewährt euch, diese Reihenfolge auszuhebeln. So könnt ihr den Cloud-Speicher, beispielsweise in Form von Google Drive einfach als Swap-Laufwerk einrichten respektive mounten (ins System einhängen). Läuft nun der physische Arbeitsspeicher voll, werden weiter anfallende Daten auf das Swap-Laufwerk beziehungsweise die Auslagerungsdatei geschrieben.

Macht das Auslagern auf einen Cloud-Speicher Sinn?

Im Normalfall dient eine Festplatte als Speicherplatz für die Auslagerungsdatei. Diese soll im Notfall den Arbeitsspeicher entlasten, da Systemabstürze drohen, wenn dieser vollgelaufen ist. Festplatten, egal ob SATA- oder PCIe-SSDs, von HDDs ganz zu schweigen, sind erheblich langsamer als Arbeitsspeicher. Und das nicht nur beim Lesen oder Schreiben, sondern vor allem mit Blick auf die Zugriffszeit. Letzteres ist wichtig, da im Arbeitsspeicher viele kleine Datenpakete permanent gespeichert, kopiert und geladen werden.

Im Falle von RAM wird die Zugriffszeit in Nanosekunden gemessen, bei Festplatten typischerweise in Millisekunden, also sechs Größenordnungen darüber, sprich: den Faktor eine Million. Das heißt die Zugriffszeiten bei Festplatten sind ungleich langsamer als bei Arbeitsspeicher, wodurch binnen kurzer Zeit ein Flaschenhals entsteht.

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Cloud-Speicher ist sogar noch viel langsamer, da hier auch die Wegstrecke hin zu einem in aller Regel weit entfernten Server überwunden werden muss. Die Verbindungsqualität kommt dann obendrauf, ebenso wie die maximale Bandbreite. Mit einer Gigabit-Leitung (1.000 MBit/s) können theoretisch 125 MByte pro Sekunde übertragen werden, also so viel, wie alte HDDs vermögen. Zur Information: Mit Blick auf Arbeitsspeicher werden Daten in Gigabyte pro Sekunde gemessen.

Linus bemerkt in seinem Experiment außerdem, dass Google Drive als Swap-Laufwerk zu Abstürzen führt. Vermutlich, weil die Infrastruktur von Google lediglich auf das längerfristige Speichern von Inhalten ausgelegt ist und nicht auf permanente, kleine Zugriffe. Er behilft sich daher mit einem lokalen Netzspeicher, um das Experiment zu vollenden. Das ganze Video von Linus könnt ihr euch hier ansehen:

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Sinn macht aber auch das nicht. Denn letzten Endes ist das nicht viel mehr, als die Auslagerungsdatei zu vergrößern. Und das geht auch einfach mit jeder Festplatte. Das Experiment von Linus gelingt zwar insofern, als dass der Rechner mit dem Swap-Laufwerk funktioniert, wie zu erwarten, ist das dann allerdings extrem langsam und für den Alltag völlig unbrauchbar.