1. Trang chủ
  2. » Công Nghệ Thông Tin

Bài giảng Hệ điều hành - Chương 5: Cấu trúc lưu trữ (Lương Minh Huấn)

39 7 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 39
Dung lượng 1,36 MB

Nội dung

Bài giảng Hệ điều hành - Chương 5: Cấu trúc lưu trữ (Lương Minh Huấn) có nội dung trình bày về thành phần bên trong ổ cứng; các giải thuật định thời truy cập ổ đĩa; định dạng, phân vùng, raw disk; raid;

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN CHƯƠNG 5: CẤU TRÚC LƯU TRỮ GV: LƯƠNG MINH HUẤN NỘI DUNG I Bên ổ cứng II Các giải thuật định thời truy cập ổ đĩa III Định dạng, phân vùng, raw disk IV.Raid I BÊN TRONG Ổ CỨNG ➢Đĩa cứng hệ thống PC ➢ Platters range from 85” to 14” (historically) ▪ Commonly 3.5”, 2.5”, and 1.8” ➢ Range from 30GB to 3TB per drive ➢ Performance ▪ Transfer Rate – theoretical – Gb/sec ▪ Effective Transfer Rate – real – 1Gb/sec ▪ Seek time from 3ms to 12ms – 9ms common for desktop drives ▪ Average seek time measured or calculated based on 1/3 of tracks ▪ Latency based on spindle speed • / (RPM / 60) = 60 / RPM ▪ Average latency = ½ latency CÁC THAM SỐ CỦA ĐĨA ➢Thời gian đọc/ghi liệu đĩa bao gồm: ▪ Seek time: thời gian di chuyển đầu đọc để định vị track/cylinder, phụ thuộc tốc độ/cách di chuyển đầu đọc ▪ Rotational delay (latency): thời gian đầu đọc chờ đến sector cần đọc, phụ thuộc tốc độ quay đĩa ▪ Transfer time: thời gian chuyển liệu từ đĩa vào nhớ ngược lại, phụ thuộc băng thông kênh truyền đĩa nhớ ➢Disk I/O time = seek time + rotational delay + transfer time LOẠI ĐĨA CỨNG MỚI HIỆN NAY ➢Đĩa loại phân bố lại mật độ liệu: lưu trữ mật độ Thông tin (bit)/vùng ➢Đĩa chia thành vùng có số lượng sectors/vùng khác (ngoài nhiều trong) ĐỊNH DANH ĐĨA (ADDRESS) ➢OS sẽ quản lý ▪ Loại giao tiếp (IDE/SCSI, etc), đĩa nào, số sector… ➢Làm xác định tiếp sectors, tracks, etc? ▪ Loại đĩa cũ: xác định bởi cylinder/head/sector (CHS) ▪ Loại đĩa mới: chỉ số “block” luận lý • LBA = logical block address ĐỊNH DANH ĐĨA (ADDRESS) ➢Chỉ số sector sử dụng nào? ▪ Phần mềm quản lý hệ thống file sẽ chuyển đổi định danh block luận lý sang vật lý tương ứng đĩa ▪ Thuật ngữ • Đối với người sử dụng đĩa: “khối” hay “Sector” • Đối với người sử dụng hệ thống file: “khối” có dung lượng cố định, gồm hay nhiều “sectors” ĐỊNH DANH VÀ ĐỊNH THỜI Ổ ĐĨA ➢ Mục tiêu giải thuật định thời đĩa: ▪ Quản lý hàng đợi yêu cầu truy xuất đĩa ▪ Dịch vụ yêu cầu hợp lý ▪ Ví dụ: đầu từ dịch đến vị trí gần nhất ➢ Mục tiêu định danh luận lý đĩa ▪ Che dấu phần chuyển đổi vật lý (Track?, Sector? …ở đâu đĩa) ➢ Vấn đề: ▪ Các hệ điều hành cũ: Quan tâm kỹ đến sắp đặt không gian đĩa ▪ Các hệ điều hành mới: Quan tâm đến sectors liền kề cần sắp xếp gần ▪ Thực tế: OS vẫn phải quan tâm đến sắp đặt không gian đĩa loại cũ III ĐỊNH DẠNG – PHÂN VÙNG – RAW DISK ➢Quản lý không gian tráo đổi (swap space) ➢Không gian đĩa sử dụng để mở rộng không gian nhớ kỹ thuật nhớ ảo ➢Mục tiêu quản lý: cung cấp hiệu suất cao nhất cho hệ thống quản lý nhớ ảo ➢Hiện thực ▪ chiếm partition riêng, vd swap partition Linux ▪ qua file system, vd file pagefile.sys Windows ▪ Thường kèm theo caching dùng phương pháp cấp phát liên tục III ĐỊNH DẠNG – PHÂN VÙNG – RAW DISK ➢Quản lý khối bị lỗi ➢ Tồn số khối (sectors) bị lỗi: ▪ Ngay sau xuất xưởng: tự sửa cách thay với sectors, tracks dự trữ ▪ Phát sau thời gian sử dụng hệ thống (OS): • Ví dụ: – Block 87 (logic block) không truy xuất – Điều khiển đĩa phát EEC không đúng, báo Os – Os ghi nhận để lần sau reboot thông báo điều khiển đĩa thay – Sau đó vị trí block 87 cập nhật lại IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Khi mật độ yêu cầu truy cập đĩa cao: nghẽn, “cổ chai” => hạn chế hiệu tính ổn định hệ thống ➢Giải pháp: kết hợp nhiều đĩa (array) truy xuất song hành: ▪ Hiệu cải thiện: chia mảnh liệu chứa nhiều đĩa (data striping) ▪ Reliability is improved through redundancy ➢Tăng độ tin cậy: lưu trữ dư thừa thông tin (Redundant Arrays of Independent Disks, or RAID) ➢Có nhiều phương pháp để đáp ứng theo tiêu chí lưu thông tin (schemes or levels) IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Phân mảnh dữ liệu (Data Striping) ➢Tuy gồm nhiều đĩa, cho người sử dụng cảm giác chỉ đĩa, dung lượng lớn ▪ Khi có yêu cầu truy xuất thì sẽ tiến hành thủ tục định danh khối vật lý chứa đĩa ▪ Cách phân bố lưu trữ đĩa sẽ xác định đĩa liên quan đến yêu cầu truy xuất IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Dữ liệu sẽ phân mảnh vùng lưu trữ, gọi striping units (đơn vị phân mảnh) ▪ Dung lượng đơn vị phân mảnh phụ thuộc vào mức RAID (RAID level) ➢Các đơn vị phân mảnh lưu trữ phân tán đĩa theo giải thuật xoay vòng (Round Robin) IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Phân mảnh khối – Block Striping IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Phân mảnh bit – Bit Striping IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Hiệu suất phân mảnh ➢Hệ thống RAID có D đĩa: tốc độ tăng tối đa D lần ▪ Vì lúc D đĩa truy xuất song hành ▪ Khi đọc với khối lớn liệu: không có sự khác biệt phân mảnh khối phân mảnh bit • Khi mà có yêu cầu đọc D blocks IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ▪ Phân mảnh khối hiệu truy cập nhiều yêu cầu truy cập không liên quan với • Đối với phân mảnh bit, tất D đĩa phải truy xuất để có yêu cầu block file liệu • Trong với phân mảnh khối, đĩa có thể thỏa mãn yêu cầu, khối khác lưu đĩa khác ▪ Hiệu suất ghi nhau, cũng bị ảnh hưởng bởi phương thức lưu chẵn/lẻ IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Độ tin cậy ➢Thời gian làm việc trung bình (mean-time-to-failure = MTTF) đĩa cứng khoảng 50,000 (~5.7 năm) ➢Hệ thống gồm nhiều đĩa: MTTF tăng, số đĩa nhiều (1-p)n ➢Ngoài độ tin cậy cũng cải thiện có lưu trữ thơng tin dự trữ IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Độ dư dự trữ (Redundancy) ➢Độ tin cậy hệ thống nhiều đĩa sẽ cải thiện bởi việc lưu trữ thông tin dự trữ ➢Khi truy xuất bị lỗi, thông tin dự trữ sẽ sử dụng để khôi phục thông tin bị thất lạc ▪ Dữ liệu dự trữ có thể lưu đĩa riêng biệt, ▪ Phân bố đĩa ➢Dữ liệu dự trữ thường lưu trữ dạng bit chẵn lẻ ▪ Ngoài còn có cách khác để đảm bảo độ tin cậy tốt IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Phương thức Parity ➢Mỗi bit liệu liên quan đến bit chẵn/lẻ chứa đĩa kiểm tra ▪ Nếu tổng bit liệu (chẵn) bit chẵn/lẻ ▪ Nếu tổng bit liệu (lẻ) bit chẵn/lẻ sẽ ➢Dữ liệu bất đĩa bị lỗi có thể phục hồi bit IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) RAID LEVEL RAID (0 + 1) and (1 + 0) ... cậy hệ thống nhiều đĩa sẽ cải thiện bởi việc lưu trữ thông tin dự trữ ➢Khi truy xuất bị lỗi, thông tin dự trữ sẽ sử dụng để khôi phục thông tin bị thất lạc ▪ Dữ liệu dự trữ có thể lưu. .. đổi vật lý (Track?, Sector? …ở đâu đĩa) ➢ Vấn đề: ▪ Các hệ điều hành cũ: Quan tâm kỹ đến sắp đặt không gian đĩa ▪ Các hệ điều hành mới: Quan tâm đến sectors liền kề cần sắp xếp gần ▪ Thực... khác lưu đĩa khác ▪ Hiệu suất ghi nhau, cũng bị ảnh hưởng bởi phương thức lưu chẵn/lẻ IV RAID (Redudant Arrays of Independent Disk) ➢Độ tin cậy ➢Thời gian làm việc trung bình (mean-time-to-failure

Ngày đăng: 10/12/2021, 09:52

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN