Bài giảng Hệ điều hành - Chương 9: Ổ đĩa - Trần Trung Dũng

Nội dung text: Bài giảng Hệ điều hành - Chương 9: Ổ đĩa - Trần Trung Dũng

1. Hệ thống file: hình ảnh bộ nhớ phụ CPU Memory Memory Bus (System Bus) Bridge I/O Bus Disk NIC ĐH KHTN 2 TH 106: Hệ Điều Hành
2. Bộ nhớ phụ Bộ nhớ phụ: Là bộ lưu trữ bên ngoài bộ nhớ chính Không cho phép thực thi trực tiếp các instruction hoặc lưu trữ dữ liệu cho các instruction này. Đặc điểm: Kích thước lơn: ~ GB, TB Rẻ Dữ liệu được lưu trữ ngay cả khi không có nguồn cung cấp năng lượng Chậm: thời gian truy cập khoảng milliseconds ĐH KHTN 4 TH 106: Hệ Điều Hành
3. Ổ đĩa Seek time: thời gian di chuyển đầu đọc tới track cần đọc Sectors Rotational delay: thời gian để tìm sector cần đọc khi mà đầu đọc đã tìm được track Transfer rate: tốc độ đọc/ghi dữ liệu Tracks Thông thường: Seek: ~8-10ms Rotational delay: ~4.15ms với tốc độ 7200 rpm ĐH KHTN 6 TH 106: Hệ Điều Hành
4. Lập lịch ổ đĩa (tt.) Giới thiệu một số thuật toán lập lịch cho thứ tự nhập/xuất. Giả sử chúng ta có một hàng đợi trong khoảng (0-199). 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 Đầu đọc ở vị trí 53 ĐH KHTN 8 TH 106: Hệ Điều Hành
5. SSTF (shortest seek-time first) Chọn sector có seek time nhỏ nhất từ vị trí đầu đọc hiện tại. Lập lịch SSTF là một dạng của lập lịch SJF; có thể gây starvation cho một số yêu cầu. Tổng di chuyển đầu đọc của thiết bị là 236 cylinders. ĐH KHTN 10 TH 106: Hệ Điều Hành
6. SCAN Đầu đọc bắt đầu tại một đầu của ổ đĩa, và di chuyển tới đầu còn lại, phục vụ các yêu cầu trong lúc di chuyển, khi tới đầu kia thì quay ngược lại và tiếp tục phục vụ các yêu cầu. Ta có thể gọi là thuật toán thang máy. Tổng di chuyển đầu đọc là 208 cylinders. ĐH KHTN 12 TH 106: Hệ Điều Hành
7. C-SCAN Cung cấp thời gian đợi trung bình đều hơn so với SCAN. Đầu đọc bắt đầu tại một đầu của ổ đĩa, và di chuyển tới đầu còn lại, phục vụ các yêu cầu trong lúc di chuyển, khi tới đầu kia thì quay ngược lại vị trí bắt đầu của ổ đĩa, không phục vụ các yêu cầu trong lúc di chuyển ngược lại. Xem các cylinders là một danh sách vòng, nối cylinder cuối với cylinder đầu tiên. ĐH KHTN 14 TH 106: Hệ Điều Hành
8. C-LOOK Một phiên bản của C-SCAN Đầu đọc chỉ đi chuyển đến yêu cầu ở xa nhất về một phía, sau đó chuyển hướng, không cần phải di chuyển về đến đầu cuối của ở đĩa. ĐH KHTN 16 TH 106: Hệ Điều Hành
9. Chọn lựa thuật toán lập lịch ở đĩa SSTF có triết lý tự nhiên SCAN và C-SCAN tốt cho các hệ thống thường truy suất khối lượng dữ liệu lớn trên đĩa. Tốc độ thực thi còn tùy thuộc vào thứ tự và loại yêu cầu. Các yêu cầu từ ổ đĩa chịu ảnh hưởng từ các phương thức cấp phát bộ nhớ để lưu trữ file. Thuật toán lập lịch đĩa nên cài đặt riêng biệt với HĐH, cho phép HĐH có thể thay thế thuật toán khi cần thiết. Nên chọn thuật toán SSTF hoặc LOOK làm thuật toán mặc định. ĐH KHTN 18 TH 106: Hệ Điều Hành
10. Quản lý Swap-Space Swap-space — sử dụng không gian trên ở đĩa như là phần mở rộng của bộ nhớ chính. Swap-space có thể được lưu trên partition chứa file thông thường, cũng có thể trên một partition riêng biệt. Quản lý swap-space 4.3BSD tạo swap space khi tiến trình bắt đầu; lưu text segment (mã chương trình) và data segment. Kernel dùng swap maps để lưu vết sử dụng swap-space. Solaris 2 tạo swap space chỉ khi trang bị chép ra khỏi bộ nhớ chính, (không phải lúc các trang được tạo.) ĐH KHTN 20 TH 106: Hệ Điều Hành
11. RAID Redundant Array of Inexpensive Disks (RAID) HĐH sử dụng một bộ các ổ đĩa như là một ổ đĩa logic Thay thế ổ đĩa dung lượng lớn bằng nhiều ổ đĩa dung lượng nhỏ để tăng tốc độ I/O Dữ liệu được phân phối trên các ổ đĩa sao cho có thể truy xuất dữ liệu đồng thời từ nhiều ổ đĩa Hỗ trợ sao lưu để tăng khả năng đối phó việc mất mát dữ liệu, khi xác suất bị lỗi sẽ tăng khi chúng ta sử dụng nhiều ổ đĩa Tăng tính sẳn sàng, vì khó có xác suất hệ thống hỏng nhiều đĩa Sáu cấp độ RAID đại diện cho các thiết kế khác nhau ĐH KHTN 22 TH 106: Hệ Điều Hành
12. RAID Level 1 Sao lưu bằng cách nhân bản dữ liệu Mỗi đĩa có một đĩa sao lưu, lưu y hệt dữ liệu của nó Có thể đọc từ bất cứ đĩa nào trong 2 đĩa này (tăng tốc độ đọc nếu yêu cầu đọc nhiều) Phải ghi trên cả 2 đĩa, tuy nhiên có thể ghi song song Khôi phục đơn giản, nhưng chi phí cao strip 0 strip 0 strip 1 strip 1 strip 2 strip 2 strip 3 strip 3 ĐH KHTN 24 TH 106: Hệ Điều Hành
13. RAID Levels 4 and 5 RAID 4 Dùng parity strip tương tự như RAID 3 (nhưng RAID 3 dùng parity bit) Truy cập độc lập – vì vậy nhiều I/O có thể thực hiện song song Truy cập độc lập (riêng lẻ) write = 2 reads + 2 writes Parity disk có thể bị vấn đề cổ chai (bottleneck) strip 0 strip 1 strip 2 P(0-2) strip 3 strip 4 strip 5 P(3-5) RAID 5 Giống RAID 4 nhưng parity strips được lưu phân phối trên các đĩa ĐH KHTN 26 TH 106: Hệ Điều Hành