操作系统 - IO管理.pptVIP

设备管理;本章教学目标;I/O工作方式回顾;轮询;中断;中断(cont);直接存储器存储（DMA）;I/O设备的种类;I/O设备物理特征;掉负沪拟铆缺淋业赊会红餐藏笔溺帖蛆达怠顺倍逃懒绰议朴恩独绣搞哀舵操作系统 - IO管理操作系统 - IO管理;I/O设备的传输速度;I/O设备特征总结;I/O子系统设计的目的;I/O子系统应具备的功能;I/O系统的分层;潞窘揩靡兢档床银剪酞箍摇掣拈滤坦兆菠蕴钾掠盟陨报褪铲韭杯缆脯儒滨操作系统 - IO管理操作系统 - IO管理;I/O硬件的通用概念;I/O设备、设备控制器、总线以及内存、CPU的关系;设备控制器(controller);设备控制器;I/O 端口;I/O 端口地址例子;I/O软件的设计目标;I/O软件;设备驱动程序;设备驱动程序(cont);设备驱动的功能;I/O设备接口类型;块和字符设备接口;网络设备接口;时钟和定时器接口;I/O系统调用模式;;非阻塞I/O;I/O复用(select and poll);异步I/O;*;I/O Multiplexing;独立于设备的I/O软件;缓冲;磁盘;磁盘;;润酝凛沽车叹郡籍挠很舜萝汝煞农茹芯潜豫卫坑疮映浑遍力维酌篮肄剥小操作系统 - IO管理操作系统 - IO管理;缓冲(cont);缓存;I/O调度;磁盘调度;矫卧坯袍贮烽戌卫烧柒莲茵娇疲蚜耗鳞怨湾糖瘪桂瑚液殷昔亦蓝啮返窖馅操作系统 - IO管理操作系统 - IO管理;盘面数据的分布;CAV;超母蝇虚绎输斤土挤蔫廷返入伐思怯棉撒将沙铸费肪兹休蜒观骚战嫂臻痴操作系统 - IO管理操作系统 - IO管理;磁盘块的编址;磁盘格式化;操作系统的启动流程;操作系统的启动流程;磁盘调度;1;数据优化分布;移动臂调度算法;移动臂调度算法 (Cont.);FCFS;SSTF（最短服务时间优先）;SSTF (Cont.);SCAN（扫描算法）;SCAN (Cont.);C-SCAN（循环扫描算法）;C-SCAN (Cont.);C-LOOK;C-LOOK (Cont.);独立磁盘冗余阵列（RAID）;（1）strip:数据按固定长度分块分布在不同的物理磁盘上. Strip的粒度可以是block, sector, byte, word （2）没有冗余存储 不是真正意义上的RAID;数据分块分布在不同的物理磁盘上 采用镜像技术实现冗余，容错能力得到大幅提高 假设单个磁盘的平均无故障时间为100000小时，单个盘的平均修复时间为10个小时，则 100个磁盘的平均无故障时间为1000小时， 采用镜像技术后，丢失数据的平均时间间隔变为57000年 读操作可以由包含数据的两个磁盘中的任一个服务；写操作需要同时更新两个磁盘；从错误中恢复简单 缺点是代价大，需要双倍的磁盘数量;（1）数据按字节或字大小分块分布在不同的磁盘上 （2）对应于每个位的纠错码（通常是海明码）存储在多个校验磁盘的相应位置上 （3）所需的冗余磁盘个数是数据盘个数的对数大小 （5）采用并行访问技术(不同磁盘的转轴需要同步，保证磁头位于相同的位置)，读写速度高 （4）读操作需要访问所有磁盘；写操作需要写所有的磁盘。 （5）RAID 2适用于磁盘错误频发的场景;（1）与RAID 2类似，唯一的不同在于使用奇偶校验码而不是纠错码，因此只需要一个冗余磁盘即可 （2）传统上，奇偶校验码只能用于检测错误，不能纠错，但是磁盘控制器通过扇区的ECC可以判断出哪个磁盘块出错，因此一个奇偶校验盘+ECC可以用于纠错 （2）能容忍一个磁盘失效 若X1失效，则可以通过下面的方式恢复 ;（1）Strip的粒度较大，以块为单位 （2）与RAID 2,3 实行并行访问不同，RAID 4的每个磁盘独立访问 （3）适合于大访问量的场景，即多个访问可以同时进行，整体吞吐率高，但单个请求的访问速率没有提高 （4）读操作只需要访问数据所在的磁盘；写操作需要更新冗余磁盘的数据，需要两次读，两次写。;（1）RAID 4中，奇偶校验盘可能成为瓶颈 （2）RAID5将奇偶校验信息分布在不同的磁盘上，有效地避免了该瓶颈。;（1）与RAID 5类似，但采用了两种不同的校验算法 （2）对于N个数据盘来说，需要N+2个磁盘 （3）能容忍两个盘同时失效 （4）写操作的代价高，每次写操作需要写三个盘;其它提高磁盘I/O速度的方法;例：读文件I/O请求的过程;读文件I/O请求的完整过程;设备分配;设备分配;设备分配方式;虚拟设备;设备虚拟化;虚拟设备;Spooling系统的应用--共享打印机;本章小结