第7篇 设备管理_2.pptVIP

第7章 设备管理 7.4 磁盘管理 磁盘性能 磁盘结构和管理 磁盘结构和管理 磁盘的格式化（低级格式化） 磁盘的类型 磁盘的访问 如何减少磁盘的访问时间 如何减少磁盘的访问时间 独立磁盘冗余阵列 廉价磁盘冗余阵列RAID0 廉价磁盘冗余阵列RAID1 廉价磁盘冗余阵列RAID2 廉价磁盘冗余阵列RAID3 廉价磁盘冗余阵列RAID4 廉价磁盘冗余阵列RAID5 廉价磁盘冗余阵列RAID6 RAID的优点 7.5缓冲管理 缓冲的设置 单缓冲 双缓冲 循环缓冲 缓冲池 缓冲池管理的两个过程GetBuf和PutBuf 缓冲池管理的工作方式 磁盘高速缓存 提高磁盘Ｉ／Ｏ速度的其他方法 对三个队列的操作是类似的，主要有两个操作： GetBuf(Type) 从Type指示的某个队列上，摘下一个缓冲区。 PutBuf(Type， number) 将由number指向的缓冲区挂在某个队列Type 实现互斥和同步，系统设置两个过程：GetBuf和PutBuf。 空缓冲区队列emq 输入队列inq 输出队列outq ?磁盘高速缓存的形式：（磁盘的速度比内存低4~6数量级） 内存单独开辟一存储空间。 内存空间变成缓冲池，供请页系统和磁盘I/O（高速缓存）共享。 ?数据交付： 是指将磁盘高速缓存中的数据传送给请求者进程。 当有一进程请求访问某个盘块中的数据时，操作系统先去查看缓存，若其中有进程所需访问的盘块数据的拷贝，便直接读出。 数据交付方式 数据交付 指针交付 * * ●I/O设备管理概述 ●磁盘管理 ●I/O控制方式 ●缓冲管理 本章要点 速度是影响文件系统性能的主要因素 提高磁盘I/O速度的主要途径： 选择性能好的磁盘 采用好的磁盘调度算法 设置磁盘高速缓冲区 影响磁盘性能的因素： 数据的结构 磁盘的类型 磁盘访问时间 每条磁道上存储相同数目的二进制位。 盘片旋转，当磁头位于某个磁道、某个扇区下时，就可将该扇区的内容读出或写入。 磁盘寻址：柱面（磁道）号、磁头（盘面）号、扇区号。 例一个磁道分成30个固定大小的扇区，每个扇区的容量为600个字节，其中512个字节存放数据，88个字节存放控制信息。 读写磁盘时的单位：扇区。相当于存储块。扇区大小固定。 固定头磁盘 每条磁道上都有一个读/写磁头（大容量磁盘） 移动头磁盘 每个盘面仅配一个读/写磁头。 即微机上用的硬盘（也叫温切斯特硬盘）。 寻道时间Ts：磁头从当前位置移动到指定磁道上所经历的时间。 (s:启动磁盘时间、m:常数=0.3、n:磁道数) Ts：随寻道距离的增大而增大，约10ms 旋转延迟时间Tr：磁头找到指定的扇区所经历的时间。 由磁盘的旋转速度决定。 （例：旋转速度：r＝10000rpm ，则Tr=3ms ） 传输时间Tt：数据从磁盘读出，或向磁盘写入数据所经历的时间。 (r:磁盘旋转速度 N:一条磁道上的字节数 b:每次读写的字节数) 磁盘访问时间 例1：寻道时间是Ts，旋转延迟时间是Tr。 设Ts+Tr=13ms,磁道的传输速度为2KB/ms， （1）若要传输1K字节，求磁盘访问时间Ta 则传输时间Tt= 1/2 =0.5ms Ta=13+0.5=13.5ms; （2）若要传输10K字节，求磁盘访问时间Ta 则传输时间Tt= 10 /2 =5ms Ta=13+5=18ms 结论1：适当集中数据传送，有利于提高传输速率。 例2：磁盘的寻道时间为10ms，旋转时间为10000r/min，每个磁道有320个扇区，每个扇区512个字节，假设读取一个包含2560个扇区的文件，文件的大小是1.3MB现在估计磁盘的访问时间。 (1)若数据顺序组织：读第一个磁道的时间如下： Ts+Tr+Tt (读320个扇区时间) =10ms+3ms +6ms = 19ms 如果在读其余的磁道时，不需寻道，后面每个磁道的读取时间是3+6=9ms， 读取整个文件总时间=19+7*9=82ms=0.082s (2)如果采用随机访问，也就是说，访问随机分布在磁盘上的扇区。对于每个扇区的访问时间为： Ts+Tr+Tt (读一个扇区时间) =10ms+3ms+0.01875ms= 13.01875ms, 读取整个文件总时间=2560*13.01875=33328ms=33.328s 结论2：减少磁盘访问时间的途径之二：数据尽可能顺序组织 磁盘调度算法—— FCFS：先来先服务 优点：公平、简单。 缺点：未对寻道进行优化，平均寻道时间较长。 SSTF：最短寻道时间优先 优点：对寻道优化 缺点：“饥饿”现象发生