操作系统7-第七章磁盘相关管理.pptxVIP

磁盘管理 1 七、磁盘储存器管理 • • • • 分配空间 组织文件的存取方式 提高磁盘储存空间的利用率 提高I/O速度 磁盘高速缓存 优化磁盘数据布局 其他手段 • 保证文件系统的可靠性 磁盘容错技术 SFT 磁盘冗余阵列 RAID 数据一致性控制 2 磁盘的结构 • 固定头磁盘 • 移动头磁盘 3 磁盘设备 结构 4 磁盘设备结构 5 提高I/O速度的主要途径 • 选择性能好的磁盘 • 采用适当的调度算法 • 设置磁盘高速缓冲区 8 磁盘访问时间 • 寻道时间 • 旋转延迟时间 • 传输时间 9 硬盘 旋转延迟时间/寻到时间 寻道时间 Ts= m  n + s，寻道时间 其中：m为常数；n为移动磁道数；s为启动磁盘时间 Tr旋转延迟时间：硬盘大约8.3ms，软盘50ms~100ms Tt 传输时间：读/写数据的实际时间=b/(rN) b:读写字节数；r:磁盘转速；N:每条磁道上的字节数。 磁盘访问时间 Ta = Ts+ Tr + Tt 10 磁盘调度算法 • • • • • 先来先服务 最短寻道时间优先 扫描算法(电梯调度) 循环扫描算法（环形） N-步扫描算法N-Step-SCAN 11 先来先服务-磁盘调度算法 12 最短寻道时间优先-磁盘调度算法 13 扫描-磁盘调度算法 14 循环扫描-磁盘调度算法 15 循环查看扫描-磁盘调度算法 16 文件物理组织的不同方式 1. 2. 3. 4. 连续文件 串联文件 索引文件 Hash文件 17 1. 连续分配 • 连续分配 (contiguou s)：只需记 录第一个簇 的位置，适 用于预分配 方法。可以 通过紧缩 (compact) 将外存空闲 空间合并成 连续的区域 。 18 2. 链接分配 • 链接分配 (chained)：在每 个簇中有指向下 一个簇的指针。 可以通过合并 (consolidation) 将一个文件的各 个簇连续存放， 以提高I/O访问性 能。 • 簇：一组磁盘块 • 隐式链接 19 显式链接 • 将指针显式 地存放在一 张表中 20 DOS的文件物理结构（FAT表 ） • 将指针显式地 存放在一张表 中（FAT） 21 3. 索引分配 • 索引分配 (indexed)： 文件的第一 个簇中记录 了该文件的 其他簇的位 置，只需在 索引中记录 连续簇的数 目。 两级索引 22 是指多种分配方式相结 合而形成的一种分配方 式，比如：直接地址、 一级索引、二级索引、 三级索引混合的分配方 式。 • 例如UNIX、LINUX的文 件物理结构都是采用的 这种混合分配的方式。 两级索引 混合索引方式 • 23 存储器存储空间的管理 • • • • 空闲表法 空闲链表法 位视图 成组链接法 空闲盘块的成组链接法 24 磁盘容错技术 • 也称系统容错技术（System Fault Tolerance） SFT-I 低级磁盘容错技术 • 防止磁盘表面出错引起的数据丢失； SFT-II 中级磁盘容错技术 • 防止磁盘驱动器或控制器故障所引起的系统不正常； SFT-III 高级磁盘容错技术 • 提供了文件服务器镜像功能 – 在主服务器出现故障时能有备份服务器不间断地接替主服务 器的工作。 • 容错技术是通过在系统中设置冗余部件来提高系 统可靠性的一种技术。 25 SFT-I • 双份目录和双份文件分配表 在不同磁盘或者不同磁盘分区做目录和分区表备份 • 热修复重定向 使用2%-3%的磁盘容量作为热修复重定向区 • 写后读校验 写后再读出来与之比较，不一致则重写，仍不一致 则利用热修复重定向技术将数据写入重定向区中， 并记录损坏盘块的地址到坏盘块表中 System Fault Tolerance 26 SFT-II • 磁盘镜像 两个磁盘驱动器，有个备份磁盘做镜像，采用写后读校验方式 • 磁盘双工 两个磁盘控制器，有个备份磁盘驱动器和磁盘，采用并行写的方式 写入磁盘，使用分离有哪些信誉好的足球投注网站（Split Seek）技术，从相应快的通路取 得数据。 磁盘驱动 27 RAID 廉价冗余磁盘阵列 / 独立冗余磁盘阵列 • RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘） 按不同方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬 盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能（ 通过并行）和提供数据冗余的技术（提高可靠性）。 • 组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别（ RAID Levels）。 • 数据冗余的功能是在用户数据一旦发生损坏后 ，利用冗余信息可以使损失数据得以恢复，从 而保障了用户数据的安全性。 28 RAI