VRAMFS: Ein Dateisystem für den Grafikkarten-Speicher

Mit Hilfe des Linux-Kernels, FUSE und OpenCL lässt sich der Speicher einer Grafikkarte auch für ein Dateisystem verwenden. Dieses Vramfs soll damit Lese- und Schreibraten von 2 GByte/s ermöglichen.

Artikel veröffentlicht am 15. Dezember 2014, 17:36 Uhr, Sebastian Grüner

Grafikkarten wie AMDs R9 290 haben inzwischen selbst sehr große Arbeitsspeicher. (Bild: AMD)

"Ungenutzter RAM ist verschwendeter RAM", heißt es in der Dokumentation zu dem Dateisystem Vramfs. Deshalb kann dieses System den Speicher einer Grafikkarte zum Speichern "normaler" Dateien nutzen. Dabei verfolgt der Entwickler die Idee einer Ramdisk. Nur wird statt des eigentlichen Arbeitsspeichers derjenige der Grafikkarte verwendet. Noch ist die Technik aber nicht zur ernsthaften Verwendung vorgesehen.

Dennoch funktioniere Vramfs bereits "einigermaßen gut", insbesondere weil es inzwischen Grafikkarten für Endanwender mit 4 GByte oder mehr Speicher gäbe. Derzeit liege die Datendurchsatzrate je nach Anwendungsfall bei etwa 2 GByte/s oder gar etwas mehr. Das sei ein Drittel dessen, was mit einer Ramdisk erreichbar sei. Künftig solle die Technik aber mit dem Ziel weiterverfolgt werden, dem Bandbreitenlimit von PCI-E näher zu kommen.

FUSE und OpenCL

Die Technik basiert auf Linux sowie der FUSE-Bibliothek, mit der sich Dateisysteme außerhalb des Kernels im sogenannten Userspace einsetzen lassen. Darüber hinaus muss die eingesetzte Grafikkarte mindestens OpenCL 1.1 unterstützen. Die Entscheidung für FUSE wird mit der dadurch deutlich vereinfachten Entwicklung begründet.

FUSE vereinfacht den Umgang mit einem Dateisystem, indem es verschiedene Funktionsaufrufe dafür bereithält. Zum Manipulieren der Daten, also dem Lesen, Schreiben oder Zuweisen der Puffer im Speicher wird letztlich die OpenCL-Schnittstelle des Gerätetreibers verwendet.

Schreibzugriffe sind dabei asynchron, das Lesen der Daten ist synchron. OpenCL garantiert die korrekte Ausführung der Befehle in der richtigen Reihenfolge. Die Integrität der Daten über verschiedene Threads hinweg soll ebenso gegeben sein.

Der Code zu Vramfs steht unter der MIT-Lizenz via Github zum Download bereit.