Principios del sistema operativo para estudiantes universitarios Registro de aprendizaje
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Capítulo 12 Administración de discos
12.1 Composición del disco
Disco: un medio para almacenar datos; los datos se pueden almacenar en ambos lados; es Lu en sí mismo y está recubierto con medios magnéticos
Cabeza: lee y escribe datos, se mueve a lo largo del radio del disco
Husillo: accionado por motor, es la rotación del plato; rotación de velocidad fija; 7200 rpm 5400 rpm
La composición del plato:
Pista: el círculo dibujado por el cabezal magnético en la superficie del plato; la numeración comienza desde "0" en el borde exterior del plato
Sector: La pista se divide en arcos
Cilindro: pistas con el mismo número forman un cilindro
12.2 Controladores de disco e interfaces
Interfaz: ATA (interfaz serie), SATA (interfaz serie), USB, SCSI (interfaz paralela), SAS
Controlador de disco:
buffer:
12.3 Relación de mapeo de direcciones
Número de bloque: LBA
Dirección de disco (CHS):
Cilindro: pista de cilindros C
Cabeza: superficie de la cabeza H
Sector: Sector S
SPT: número máximo de sectores por pista
HPC: número máximo de cabezales
12.4 Tiempo de acceso al disco
Velocidad de rotación del disco: 60-250 rpm
RPM: número de rotaciones por minuto, como 7200 RPM
Tiempo de posicionamiento:
Tiempo de búsqueda: tiempo para mover el brazo magnético a la pista requerida; tiempo de búsqueda promedio: 1/3 de movimiento de pista (1-4ms)
Retardo de rotación: el tiempo de espera para que el sector se mueva a la cabeza; la selección promedio de tiempo de 1/2 vuelta: 1/(2*RPM/60)
Tiempo de transferencia:
Tasa de transferencia: bytes totales transferidos / tiempo de transferencia
12.5 Administración de discos
Formateo de bajo nivel (formato físico)
Divida el disco en sectores para que el controlador de disco pueda leer y escribir
Particionamiento: divide el disco en particiones, particiones primarias y particiones extendidas
Formateo avanzado: formateo lógico, creación de sistemas de archivos
bloque de arranque: sector de arranque
12.6 Algoritmos de programación de discos
Programación de discos: para reducir el tiempo de acceso al disco
Tiempo de acceso: tiempo de búsqueda: el tiempo que tarda la cabeza en moverse a la pista donde se accede al sector
Tiempo de retardo de rotación: el tiempo para girar el sector de acceso debajo de la cabeza
Tiempo de transferencia: el tiempo para enviar datos del disco a la memoria
Supongamos que hay una secuencia de solicitud (0-199 pistas): 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
La posición actual del cabezal magnético está en 53
Objetivo: distancia mínima de movimiento de la cabeza y tiempo de búsqueda más corto
FCFS por orden de llegada
Enviar visitas de tiempo por solicitud
Pros: simple, justo
Desventaja: largo tiempo de búsqueda
Tiempo de búsqueda más corto primer algoritmo SSTF
Mover a la pista más cercana a la posición actual cada vez
Pros: distancia de búsqueda corta
Desventajas: hay hambre, la cabeza cambia con frecuencia la dirección del movimiento y aumenta el tiempo de búsqueda
Algoritmo de escaneo SCAN
El cabezal se mueve de un extremo al otro del disco, respondiendo a las solicitudes de servicio en el camino
Cuando se alcanza el otro extremo, la cabeza cambia de dirección; la cabeza explora hacia adelante y hacia atrás a través del disco.
Ventajas: escaneo en la misma dirección, tiempo de búsqueda corto
Desventajas: Algunas solicitudes tienen un largo tiempo de espera
Algoritmo de escaneo cíclico C-SCAN
Escaneo circular
Solicitudes de procesamiento unidireccional
- Las solicitudes se procesan mientras el cabezal se mueve de la pista exterior (pista 0) a la pista interior
- La solicitud no se procesa durante el proceso de pasar del carril interior al carril exterior
ventaja:
más incluso tiempos de espera
Algoritmo de mirada cíclica C-LOOK
Deformación C-SCAN
La cabeza solo se mueve hasta la solicitud más lejana en una dirección, en lugar de continuar hasta el final del disco.
trabajo de la unidad MOOC
1. ¿Cuáles son los componentes del tiempo de acceso al disco? ¿Cómo se debe calcular cada tiempo parcial?
Compuesto por tiempo de acceso aleatorio + tiempo de transmisión + tiempo de sobrecarga del sistema
El tiempo de acceso aleatorio consiste en el tiempo de búsqueda promedio y la latencia rotacional
Tiempo promedio de búsqueda: 1/3 de movimiento de pista Retardo de rotación: Rotación promedio 1/2 tiempo de giro 1/(2*RPM/60)
Tiempo de transferencia = bytes totales transferidos / tasa de transferencia
2. Si la posición actual del cabezal magnético es de 100 pistas (200 pistas en total), el cabezal magnético se mueve en la dirección de aumentar el número de pistas. Hay una cola de solicitud de lectura y escritura de disco: 23, 132, 19, 61, 190, 29, 4, 18, 40. Si se utilizan FCFS por orden de llegada, prioridad de tiempo de búsqueda más corto SSTF, algoritmos de escaneo SCAN y C-SCAN, intente calcular la longitud de búsqueda promedio.
Se le sirve en orden de llegada:
(100-23) + (132-23) + (132-19) + (61-19) + (190-61) + (190-29) + (29-4) + (18-4) + (40) -18）= 692
692 / 9 = 77 carriles
El tiempo de búsqueda más corto primero:
132 - 100 + 190-132 + 190 - 61 + 61 - 40 + 40 - 29 + 29 - 23 + 23 -19 + 19-18 + 18 - 4 = 276
276 / 9 = 30,7 carriles
Algoritmo de escaneo:
132 - 100 + 190-132 + 190 - 61 + 61 - 40 + 40 - 29 + 29 - 23 + 23 -19 + 19-18 + 18 - 4 = 276
276 / 9 = 30,7 carriles
ESCANEO C:
132 - 100 + 190-132 + 4 - 0 + 18 - 4 + 19 -18 + 23 - 19 + 29 - 23 + 40 - 29 + 61 - 40 = 151
151 / 9 = 16,8 carriles
3. Las solicitudes de acceso al disco a menudo no se distribuyen uniformemente en el disco. Por ejemplo, en un sistema de archivos con asignación indexada, se accede con más frecuencia a los cilindros que contienen las tablas de índice que a los cilindros que solo contienen el contenido del archivo. Suponga que sabe que el 50% de las solicitudes son para una pequeña cantidad fija de cilindros. Entonces, para esta situación, ¿cuál de los algoritmos de programación discutidos en este capítulo tiene un mejor desempeño? ¿Por qué?
Es mejor usar primero el algoritmo de tiempo de búsqueda más corto.
Debido a que el 50% de las solicitudes son para buscar una pequeña parte del cilindro fijo, la distancia entre unos y otros no es grande, por lo que la cabeza siempre puede moverse hacia adelante y hacia atrás en esta área, que es menor en comparación con las grandes fluctuaciones de FCFS y los algoritmos de exploración buscan el tiempo.
4. Un disco tiene 8 platos, cada plato tiene 200 pistas y cada pista está dividida en 128 sectores. Disculpe:
1) ¿Cuál es la capacidad de este disco?
8 * 2 * 200 * 128 * 512B = 200 MB
2) Si el tiempo que tarda la cabeza en recorrer una distancia de pista es de 0,02 ms, ¿cuál es el tiempo medio de búsqueda de este disco?
Tiempo promedio de búsqueda: 200*0.02 / 3 = 1.33ms