第十五章大量儲存結構.pptVIP

作業系統 第十五章 大量儲存結構 第十五章 大量儲存結構 磁碟排程 磁碟結構 FCFS 排程 SSTF 排程 SCAN 與 C-SCAN 排程 LOOK 與 C-LOOK 排程 演算法選擇 磁碟管理 RAID 結構 儲存設備附加方式 其他儲存議題 磁碟排程 磁碟的存取時間是磁碟的搜尋時間與旋轉延遲之和 搜尋時間是指磁碟臂將磁頭移到目標資料磁區所在的磁柱上所花的時間 旋轉延遲是指該資料磁區旋轉到磁頭所花費的時間 磁碟排程是降低磁碟平均搜尋時間最有效的方法 磁碟結構 磁碟驅動程式將磁碟視為一個邏輯上的一維區塊陣列 常線速度 如光碟機讀取頭在讀取內圈資料時轉速較高，而讀取外圈資料時轉速較低，因此每秒鐘讀寫頭所經過的面積很接近，所以光碟機每秒鐘讀取的資料量也會固定 常角速度 如磁碟機轉動磁盤存取資料時，每秒鐘旋轉的角度是固定的 FCFS 排程 驅動程式一次只接受一個要求，並依要求的次序服務，即先到先做的演算法 FCFS 排程雖然簡單公平，卻不能提供最佳化的服務 FCFS 磁碟排程 SSTF 排程 先讀取最接近目前磁頭位置的磁柱，以減少磁頭的搜尋時間 SSTF 排程是一種最短工作優先的排程，先完成花費時間較少的工作，以降低平均等待時間 SSTF 磁碟排程 SCAN 與 C-SCAN 排程 SCAN 排程演算法是讓磁碟臂從磁碟的一端向另一端移動，在此移動的期間依序服務每個磁柱的 I/O 要求；當到達磁碟底端時再反轉向另一端前進，來回地存取磁碟 C-SCAN 排程演算法將磁柱視為一個循環串列，即會由最後一個磁柱繞回第一個磁柱 SCAN 磁碟排程 C-SCAN 磁碟排程 LOOK 與 C-LOOK 排程 LOOK 排程與 SCAN 排程相似，不同的地方在於 SCAN 會讓磁碟臂來回於磁碟的兩端，而 LOOK 則是只移動到有讀寫要求的最外側及最內側磁柱 C-LOOK 及 LOOK 的差異與 C-SCAN 及 SCAN的差異均為是否將磁柱視為一個循環串列 LOOK 磁碟排程 C-LOOK 磁碟排程 演算法選擇 作業系統大多將演算法寫成一個獨立的模組，以便對不同情況能夠使用不同的磁碟排程演算法 有些磁碟製造商已經將磁碟演算法實作在磁碟控制器內 第十五章 大量儲存結構 磁碟排程 磁碟管理 磁碟格式化 啟動區塊 壞損區塊 RAID 結構 儲存設備附加方式 其他儲存議題 磁碟格式化 低階格式化 磁碟在使用前必須先經過磁區的劃分，使得磁碟控制器能夠讀取與寫入這些磁區 磁碟分割 將磁碟分成一個或多個磁柱的群組 作業系統會將這些磁碟分割視為一個個獨立的磁碟 邏輯格式化 作業系統會儲存初始的檔案系統資料結構於磁碟之中；資料結構中包含未被配置和已配置的空間、及一個初始的空白目錄 啟動區塊 電腦的在打開或重置電源之後，需要一個初始化電腦的啟動載入程式，負責初始化 CPU 暫存器、裝置控制器、和主要記憶體內容，然後執行作業系統 完整的啟動載入程式是儲存在一個特別的磁碟分割中，稱為啟動區塊 MS-DOS 磁碟資料存放方式 壞損區塊 MS-DOS 的 format 指令可以在執行邏輯格式化時一併掃描磁碟，如果發現到一個壞損磁區，會在相對映的 FAT 紀錄中寫入一個特定值，以告知程式不要使用這個磁區 若是在使用時所造成的損毀，則需要以人工方式執行一個特定程式，如 chkdsk，以搜尋磁碟內壞損的磁區、並將它們記錄下來禁止使用 第十五章 大量儲存結構 磁碟排程 磁碟管理 RAID 結構 可靠度和效能 RAID 階層 選定 RAID 階層 儲存設備附加方式 其他儲存議題 RAID 結構 將數個磁碟串接在一起，並將平行處理的觀念應用於 I/O 之上，改善磁碟效能 可靠度和效能 提高可靠度最簡單的方法就是對每顆磁碟都再附加一顆額外的磁碟 將資料的每個位元組的各個位元分散配置於不同的磁碟上，如此在讀取資料時可以同時跨過多個磁碟，分別讀取某個位元組的不同位元而提高效率 資料跨分主要有 2 個目的 藉由同時存取多顆磁碟中的跨分資料，以增加產量 降低存取大量資料的反應時間 RAID 階層 (1) RAID 0：資料以區塊為單位跨分於多顆磁碟 RAID 1：複製所有的磁碟，即磁碟鏡像 RAID 2：以位元為跨分單位，加入多個漢明 　碼的檢查位元 RAID 3：對區塊只產生單一個同位檢查位 元，並將檢查的結果寫入專門儲存同位檢查位元的磁碟中 RAID 4：與 RAID 3 幾乎相同，不過是以區 塊為跨分的單位 RAID 階層 (2) RAID 5：不同於 RAID 4 的是 RAID 5 將資 料和同位檢查位元資料散佈於所有的磁碟上 RAID 6：與 RAID 5 類似， RAID