Princípios do sistema operacional para alunos de graduação Registro de aprendizado
Registro de aprendizado Grupo familiar
Capítulo 12 Gerenciamento de disco
12.1 Composição do Disco
Disco: um meio para armazenar dados; os dados podem ser armazenados em ambos os lados; é o próprio Lu e é revestido com mídia magnética
Cabeça: lê e escreve dados, move-se ao longo do raio do disco
Eixo: acionado por motor, é a rotação do prato; rotação de velocidade fixa; 7200 rpm 5400 rpm
A composição do prato:
Pista: O círculo desenhado pela cabeça magnética na superfície do prato; a numeração começa em "0" na borda externa do prato
Setor: A pista é dividida em arcos
Cilindro: pistas com o mesmo número formam um cilindro
12.2 Controladores de disco e interfaces
Interface: ATA (interface serial), SATA (interface serial), USB, SCSI (interface paralela), SAS
controlador de disco:
amortecedor:
12.3 Relação de mapeamento de endereço
Número do bloco: LBA
Endereço do disco (CHS):
Cilindro: trilha do cilindro C
Cabeça: superfície da cabeça H
Setor: Setor S
SPT: número máximo de setores por trilha
HPC: número máximo de cabeças
12.4 Tempo de acesso ao disco
Velocidade de rotação do disco: 60-250 rpm
RPM: número de rotações por minuto; como 7200RPM
Tempo de posicionamento:
Tempo de busca: tempo para mover o braço magnético para a trilha desejada; tempo médio de busca: 1/3 do movimento da trilha (1-4ms)
Atraso de rotação: o tempo de espera para o setor se mover para a cabeça; a seleção média de 1/2 tempo de volta: 1/(2*RPM/60)
Tempo de transferência:
Taxa de transferência: total de bytes transferidos / tempo de transferência
12.5 Gerenciamento de disco
Formatação de baixo nível (formatação física)
Divida o disco em setores para que o controlador de disco possa ler e gravar
Particionamento: Divida o disco em partições, partições primárias e partições estendidas
Formatação avançada: formatação lógica, criação de sistemas de arquivos
bloco de inicialização: setor de inicialização
12.6 Algoritmos de agendamento de disco
Agendamento de disco: para reduzir o tempo de acesso ao disco
Tempo de Acesso: Tempo de Busca: Tempo que a cabeça leva para se deslocar até a pista onde o setor está sendo acessado
Tempo de atraso de rotação: o tempo para virar o setor de acesso sob a cabeça
Tempo de transferência: o tempo para enviar dados do disco para a memória
Suponha que haja uma sequência de solicitação (0-199 faixas): 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
A posição atual da cabeça magnética está em 53
Objetivo: Distância mínima de movimento da cabeça e menor tempo de busca
Primeiro a chegar, primeiro a servir FCFS
Enviar visitas de tempo por solicitação
Prós: simples, justo
Desvantagem: longo tempo de busca
Primeiro algoritmo de menor tempo de busca SSTF
Mover para a faixa mais próxima da posição atual a cada vez
Prós: curta distância de busca
Desvantagens: há fome, a cabeça muda frequentemente a direção do movimento e aumenta o tempo de busca
Algoritmo de Varredura SCAN
A cabeça se move de uma extremidade do disco para a outra, respondendo às solicitações de serviço ao longo do caminho
Quando a outra extremidade é alcançada, a cabeça muda de direção; a cabeça varre para frente e para trás no disco
Vantagens: varredura na mesma direção, tempo de busca curto
Desvantagens: Alguns pedidos têm um longo tempo de espera
Algoritmo de varredura cíclica C-SCAN
Varredura Circular
Solicitações de processamento unidirecional
- As solicitações são processadas enquanto o cabeçote se move da trilha externa (trilha 0) para a trilha interna
- A solicitação não é processada durante o processo de mudança da pista interna para a pista externa
vantagem:
tempos de espera mais uniformes
Algoritmo de Olhar Cíclico C-LOOK
deformação C-SCAN
A cabeça se move apenas até a solicitação mais distante em uma direção, em vez de continuar até o final do disco
Trabalho da unidade MOOC
1. Quais são os componentes do tempo de acesso ao disco? Como cada tempo parcial deve ser calculado?
Composto por tempo de acesso aleatório + tempo de transmissão + tempo de sobrecarga do sistema
O tempo de acesso aleatório consiste no tempo médio de busca e na latência rotacional
Tempo médio de busca: 1/3 do movimento da esteira Atraso da rotação: Rotação média 1/2 tempo de giro 1/(2*RPM/60)
Tempo de transferência = total de bytes transferidos / taxa de transferência
2. Se a posição atual da cabeça magnética for de 100 trilhas (200 trilhas no total), a cabeça magnética se moverá na direção do número crescente de trilhas. Há uma fila de solicitação de leitura e gravação de disco: 23, 132, 19, 61, 190, 29, 4, 18, 40. Se o FCFS do primeiro a chegar, o menor tempo de busca SSTF, os algoritmos de varredura SCAN e C-SCAN forem usados, tente calcular o comprimento médio da busca?
Primeiro a chegar primeiro a servir:
（100-23） + （132-23）+（132-19）+（61-19）+（190-61）+（190-29）+（29-4）+（18-4）+（40 -18）= 692
692/9 = 77 pistas
Tempo de busca mais curto primeiro:
132 - 100 + 190-132 + 190 - 61 + 61 - 40 + 40 - 29 + 29 - 23 + 23 -19 + 19-18 + 18 - 4 = 276
276/9 = 30,7 pistas
Algoritmo de digitalização:
132 - 100 + 190-132 + 190 - 61 + 61 - 40 + 40 - 29 + 29 - 23 + 23 -19 + 19-18 + 18 - 4 = 276
276/9 = 30,7 pistas
C-SCAN:
132 - 100 + 190-132 + 4 - 0 + 18 - 4 + 19 -18 + 23 - 19 + 29 - 23 + 40 - 29 + 61 - 40 = 151
151/9 = 16,8 pistas
3. As solicitações de acesso ao disco geralmente não são distribuídas uniformemente pelo disco. Por exemplo, em um sistema de arquivos com alocação indexada, os cilindros contendo as tabelas de índice são acessados com mais frequência do que os cilindros contendo apenas o conteúdo do arquivo. Suponha que você saiba que 50% das solicitações são para um pequeno número fixo de cilindros. Assim, para esta situação, qual dos algoritmos de escalonamento discutidos neste capítulo tem melhor desempenho? Por que?
É melhor usar o algoritmo de tempo de busca mais curto primeiro.
Como 50% das solicitações são para buscar uma pequena parte do cilindro fixo, a distância entre eles não é grande, de modo que o cabeçote sempre pode se mover para frente e para trás nessa área, que é menor em comparação com as grandes flutuações de O FCFS e os algoritmos de varredura buscam o tempo.
4. Um disco tem 8 pratos, cada prato tem 200 trilhas e cada trilha é dividida em 128 setores. Com licença:
1) Qual é a capacidade deste disco?
8 * 2 * 200 * 128 * 512B = 200MB
2) Se o tempo para a cabeça percorrer uma distância de trilha é de 0,02ms, qual é o tempo médio de busca desse disco?
Tempo médio de busca: 200*0,02 / 3 = 1,33 ms