設(shè)備管理培訓(xùn)課件(PPT 68頁(yè))

1、Operating SystemOperating System12/10/20211Operating SystemOperating SystemqI/O系統(tǒng)系統(tǒng) qI/O控制方式控制方式 q緩沖管理緩沖管理 q設(shè)備分配設(shè)備分配q設(shè)備處理設(shè)備處理q磁盤存儲(chǔ)器管理磁盤存儲(chǔ)器管理12/10/20212Operating SystemOperating Systemq磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)q磁盤性能簡(jiǎn)述磁盤性能簡(jiǎn)述q磁盤調(diào)度磁盤調(diào)度q磁盤高速緩存磁盤高速緩存(Disk Cache)q提高磁盤提高磁盤I/O速度的其它方法速度的其它方法q廉價(jià)磁盤冗余陣列廉價(jià)磁盤冗余陣列現(xiàn)代

2、操作系統(tǒng)的重要任務(wù)之一：設(shè)法改善磁盤系統(tǒng)的性能現(xiàn)代操作系統(tǒng)的重要任務(wù)之一：設(shè)法改善磁盤系統(tǒng)的性能12/10/20213Operating SystemOperating Systemq磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)v為文件分配存儲(chǔ)為文件分配存儲(chǔ)空間空間v合理地組織文件地存儲(chǔ)方式，以提高磁盤的合理地組織文件地存儲(chǔ)方式，以提高磁盤的訪問(wèn)訪問(wèn)速度速度v提高磁盤存儲(chǔ)空間地利用率提高磁盤存儲(chǔ)空間地利用率v提高磁盤提高磁盤I/O速度，改善文件性能速度，改善文件性能v確保文件系統(tǒng)的確保文件系統(tǒng)的可靠性可靠性（備份）（備份）12/10/20214Operating SystemOperati

3、ng Systemq磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)q磁盤性能簡(jiǎn)述磁盤性能簡(jiǎn)述q磁盤調(diào)度磁盤調(diào)度q磁盤高速緩存磁盤高速緩存(Disk Cache)q提高磁盤提高磁盤I/O速度的其它方法速度的其它方法q廉價(jià)磁盤冗余陣列廉價(jià)磁盤冗余陣列12/10/20215Operating SystemOperating System5.6 磁盤存儲(chǔ)器管理磁盤存儲(chǔ)器管理5.6.1 磁盤性能簡(jiǎn)述磁盤性能簡(jiǎn)述 1. 數(shù)據(jù)的組織和格式數(shù)據(jù)的組織和格式 圖 5-22 磁盤的格式化 包括一個(gè)或多個(gè)，每片分2面，每面可分成若干條，各磁道之間有間隙，每條磁道上可存儲(chǔ)相同數(shù)目的二進(jìn)制位，磁盤即每英寸之中所存儲(chǔ)的

4、位數(shù)。顯然內(nèi)層磁道的密度較外層磁道的密度大。12/10/20216Operating SystemOperating System盤片盤片扇區(qū)扇區(qū)磁頭磁頭磁道磁道12/10/20217Operating SystemOperating System12/10/20218Operating SystemOperating System12/10/20219Operating SystemOperating System12/10/202110Operating SystemOperating System12/10/202111Operating SystemOperating System12

5、/10/202112Operating SystemOperating Systemq數(shù)據(jù)的組織和格式數(shù)據(jù)的組織和格式v盤片盤片（1個(gè)或多個(gè)）、盤面、磁道、扇區(qū)個(gè)或多個(gè)）、盤面、磁道、扇區(qū)v扇區(qū)有扇區(qū)有標(biāo)識(shí)符字段標(biāo)識(shí)符字段和和數(shù)據(jù)字段數(shù)據(jù)字段Gap102031292293Field Gap Field Gap Gap Field Gap Field Gap17741515201774151520IDDataIDDataGap1292293Field Gap Field1774151520IDDataSectorPhysical Sector 0Physical Sector 1Physical

6、 Sector 29BytesSynchByteTrack#Head#Sector#Bytes 1211CRC3SynchByteDataCRC15122600 Bytes/SectorGap存儲(chǔ)相同數(shù)存儲(chǔ)相同數(shù)目的二進(jìn)制目的二進(jìn)制位位間隙間隙定界符定界符段段校驗(yàn)校驗(yàn)12/10/202113Operating SystemOperating System2. 磁盤的類型磁盤的類型 這種磁盤在，所有的磁頭都被裝在一剛性磁臂中。通過(guò)這些磁頭可訪問(wèn)所有各磁道，并進(jìn)行，有效地。這種結(jié)構(gòu)的磁盤主要用于上。 ，也被裝入磁臂中。為能訪問(wèn)該盤面上的所有磁道，該磁頭必須能移動(dòng)以進(jìn)行尋道?？梢姡苿?dòng)磁頭僅能以，致

7、使其；但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 故仍廣泛應(yīng)用于設(shè)備中。 12/10/202114Operating SystemOperating System訪盤時(shí)間組成訪盤時(shí)間組成 尋道尋道時(shí)間時(shí)間旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)延遲延遲時(shí)間時(shí)間傳輸傳輸時(shí)間時(shí)間12/10/202115Operating SystemOperating Systemq磁盤訪問(wèn)時(shí)間磁盤訪問(wèn)時(shí)間v尋道時(shí)間尋道時(shí)間Ts這是指把磁這是指把磁臂臂(磁頭磁頭)移動(dòng)到指定磁道上所移動(dòng)到指定磁道上所經(jīng)歷的時(shí)間。該時(shí)間是啟動(dòng)磁臂的時(shí)間經(jīng)歷的時(shí)間。該時(shí)間是啟動(dòng)磁臂的時(shí)間s與與磁頭移動(dòng)磁頭移動(dòng)n條磁道所花費(fèi)的時(shí)間之和，條磁道所花費(fèi)的時(shí)間之和， 即即Ts=mn+sv旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)

8、間旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間T這是指定扇區(qū)移動(dòng)到磁頭下面所經(jīng)歷的時(shí)這是指定扇區(qū)移動(dòng)到磁頭下面所經(jīng)歷的時(shí)間。如：間。如：7200r/min 每轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)=60000ms/7200r=8.33ms 平均旋轉(zhuǎn)延遲平均旋轉(zhuǎn)延遲=（0+8.33)/2=4.16是一是一常數(shù)，常數(shù)，與磁盤驅(qū)動(dòng)與磁盤驅(qū)動(dòng)器的速度有器的速度有關(guān)關(guān)一般：一般：0.2高速：高速：=0.1啟動(dòng)磁臂時(shí)間啟動(dòng)磁臂時(shí)間2ms12/10/202116Operating SystemOperating Systemv傳輸時(shí)間傳輸時(shí)間Tt指把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入數(shù)據(jù)所指把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時(shí)間。經(jīng)歷的時(shí)間。 其大小與每次所讀其大小與每次

9、所讀/寫的字寫的字節(jié)數(shù)節(jié)數(shù)b和旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)和旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)r為磁盤每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)；為磁盤每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)；N為一條磁道上為一條磁道上的字節(jié)數(shù)的字節(jié)數(shù)vT和和Tt相同，則訪問(wèn)時(shí)間相同，則訪問(wèn)時(shí)間=Ts + T+ Tt rNbTt12asbTTrrN如如b=N/2，則則T=1/(2r)=Tt可見，尋道時(shí)間可見，尋道時(shí)間TS和旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間延遲時(shí)間T基本上都與所基本上都與所讀讀/寫數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)無(wú)關(guān)，寫數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)無(wú)關(guān)，而且它通常占據(jù)了訪問(wèn)時(shí)而且它通常占據(jù)了訪問(wèn)時(shí)間中的大部分間中的大部分目前磁盤的傳輸速率已達(dá)到目前磁盤的傳輸速率已達(dá)到80MB/s以上，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間所占以上，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間所占的比例更低?？梢?/p>

10、，適當(dāng)?shù)丶袛?shù)據(jù)傳輸，將有利于提高傳輸?shù)谋壤汀？梢?，適當(dāng)?shù)丶袛?shù)據(jù)傳輸，將有利于提高傳輸效率效率12/10/202117Operating SystemOperating System3. 磁盤訪問(wèn)時(shí)間磁盤訪問(wèn)時(shí)間 ：TS=m*n+S；：Tr1/2r：Ttb/rN Ta=Ts+1/2r+b/rN12/10/202118Operating SystemOperating Systemq磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)q磁盤性能簡(jiǎn)述磁盤性能簡(jiǎn)述q磁盤調(diào)度磁盤調(diào)度q磁盤高速緩存磁盤高速緩存(Disk Cache)q提高磁盤提高磁盤I/O速度的其它方法速度的其它方法q廉價(jià)磁盤冗余陣

11、列廉價(jià)磁盤冗余陣列在訪問(wèn)磁盤的時(shí)間中，主要是尋道時(shí)間，因此，磁在訪問(wèn)磁盤的時(shí)間中，主要是尋道時(shí)間，因此，磁盤調(diào)度的目標(biāo)就是使磁盤的平均尋道時(shí)間最少。盤調(diào)度的目標(biāo)就是使磁盤的平均尋道時(shí)間最少。12/10/202119Operating SystemOperating Systemq 先來(lái)先服務(wù)先來(lái)先服務(wù)FCFS(First-Come, First Served)v根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤的先后次序進(jìn)行調(diào)度的先后次序進(jìn)行調(diào)度v優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、公平，不優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、公平，不會(huì)出現(xiàn)請(qǐng)求長(zhǎng)期得不到會(huì)出現(xiàn)請(qǐng)求長(zhǎng)期得不到滿足滿足v缺點(diǎn)：未優(yōu)化，平均尋缺點(diǎn)：未優(yōu)化，平均尋道時(shí)間長(zhǎng)道時(shí)間長(zhǎng)平均尋道長(zhǎng)度

12、：平均尋道長(zhǎng)度：55.31461841123810150701607290211819393584555移動(dòng)距離移動(dòng)距離被訪問(wèn)的下一個(gè)被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道磁道100道開始道開始55、58、39、18、90、160、150、38、18412/10/2021200383955589010015016018418先來(lái)先服務(wù)先來(lái)先服務(wù)FCFS(First-Come, First Served)12/10/202121Operating SystemOperating Systemq 最短尋道時(shí)間優(yōu)先最短尋道時(shí)間優(yōu)先SSTF(Shortest Seek Time First) v要求訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前要求訪

13、問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁頭所在的磁道距離最磁頭所在的磁道距離最近近v優(yōu)點(diǎn)：使每次尋道時(shí)間優(yōu)點(diǎn)：使每次尋道時(shí)間最短最短v缺點(diǎn)：不能保證平均尋缺點(diǎn)：不能保證平均尋道時(shí)間最短；可能導(dǎo)致道時(shí)間最短；可能導(dǎo)致距離遠(yuǎn)的進(jìn)程總也得不距離遠(yuǎn)的進(jìn)程總也得不到服務(wù)到服務(wù)平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.524184101601321502018138163935532581090移動(dòng)距離移動(dòng)距離被訪問(wèn)的下一個(gè)被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道磁道100道開始道開始55、58、39、18、90、160、150、38、18412/10/2021220383955589010015016018418最短尋道時(shí)間優(yōu)先最短尋道時(shí)間優(yōu)先STF(Sh

14、ortest Seek Time First)12/10/202123Operating SystemOperating System100道開始道開始被訪問(wèn)的下一個(gè)磁被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道道移動(dòng)距離移動(dòng)距離5545583391918219072160701501038112184146平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：55.3100道開始道開始被訪問(wèn)的下一個(gè)磁被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道道移動(dòng)距離移動(dòng)距離90105832553391638118201501321601018424平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.512/10/202124Operating SystemOperating System3. 掃描

15、掃描(SCAN)算法算法 1) 進(jìn)程“饑餓”現(xiàn)象 SSTF算法雖然能獲得較好的尋道性能，但卻可能導(dǎo)致某個(gè)進(jìn)程發(fā)生“饑餓”(Starvation)現(xiàn)象。因?yàn)橹灰粩嘤行逻M(jìn)程的請(qǐng)求到達(dá)，且其所要訪問(wèn)的磁道與磁頭當(dāng)前所在磁道的距離較近，這種新進(jìn)程的I/O請(qǐng)求必須優(yōu)先滿足。對(duì)SSTF算法略加修改后所形成的SCAN算法，即可防止老進(jìn)程出現(xiàn)“饑餓”現(xiàn)象。 12/10/202125Operating SystemOperating Systemq掃描掃描(SCAN)算法算法 vSSTF算法雖然能獲得較好的尋道性能，算法雖然能獲得較好的尋道性能， 但但卻可能導(dǎo)致某個(gè)進(jìn)程發(fā)生卻可能導(dǎo)致某個(gè)進(jìn)程發(fā)生“饑饑餓餓”(

16、Starvation)現(xiàn)象現(xiàn)象05016012/10/202126Operating SystemOperating Systemq掃描掃描(SCAN)算法算法v對(duì)對(duì)SSTF算法略加修改后所形成的算法略加修改后所形成的SCAN算法算法， 即可防止進(jìn)程出現(xiàn)即可防止進(jìn)程出現(xiàn)“饑餓饑餓”現(xiàn)象現(xiàn)象vSCAN算法不僅考慮欲訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁算法不僅考慮欲訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁道的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭當(dāng)前的移動(dòng)道的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭當(dāng)前的移動(dòng)方向方向v磁頭移動(dòng)：自里向外磁頭移動(dòng)：自里向外自外向里自外向里v又稱為又稱為 “電梯調(diào)度算法電梯調(diào)度算法”12/10/202127Operating Syste

17、mOperating Systemq 掃描掃描(SCAN)算法算法v對(duì)對(duì)SSTF算法略加修改算法略加修改后所形成的后所形成的SCAN算法算法， 即可防止進(jìn)程出現(xiàn)即可防止進(jìn)程出現(xiàn)“饑饑餓餓”現(xiàn)象現(xiàn)象vSCAN算法不僅考慮欲算法不僅考慮欲訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁道訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁道的距離，更優(yōu)先考慮的的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭當(dāng)前的移動(dòng)方向是磁頭當(dāng)前的移動(dòng)方向v磁頭移動(dòng)：自里向外磁頭移動(dòng)：自里向外自外向里自外向里v又稱為又稱為 “電梯調(diào)度算電梯調(diào)度算法法”平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.82018138163935532589490241841016050150移動(dòng)距離移動(dòng)距離被訪問(wèn)的下一個(gè)被訪問(wèn)的

18、下一個(gè)磁道磁道100道開始，增加方向道開始，增加方向55、58、39、18、90、160、150、38、18412/10/202128Operating SystemOperating System100道開始道開始被訪問(wèn)的下一個(gè)磁被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道道移動(dòng)距離移動(dòng)距離90105832553391638118201501321601018424平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.5100道開始，增加方向道開始，增加方向被訪問(wèn)的下一個(gè)磁被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道道移動(dòng)距離移動(dòng)距離1505016010184249094583255339163811820平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.812/10/2021

19、29Operating SystemOperating System0383955589010015016018418v缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：剛移過(guò)剛移過(guò)的磁道的等待時(shí)的磁道的等待時(shí)間長(zhǎng)間長(zhǎng)12/10/202130Operating SystemOperating Systemq 循環(huán)掃描循環(huán)掃描(CSCAN)算法算法 v規(guī)定磁頭單向移動(dòng)規(guī)定磁頭單向移動(dòng)v減少剛移過(guò)的磁道的等減少剛移過(guò)的磁道的等待時(shí)間待時(shí)間平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.532903581655139203816618241841016050150移動(dòng)距離移動(dòng)距離被訪問(wèn)的下一個(gè)被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道磁道100道開始，增加方向道開始，增加方

20、向55、58、39、18、90、160、150、38、18412/10/202131Operating SystemOperating System038395558901001501601841812/10/202132Operating SystemOperating System100道開始，增加方向道開始，增加方向被訪問(wèn)的下一個(gè)磁被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道道移動(dòng)距離移動(dòng)距離1505016010184249094583255339163811820平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.8100道開始，增加方向道開始，增加方向被訪問(wèn)的下一個(gè)磁被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道道移動(dòng)距離移動(dòng)距離150501601018

21、42418166382039155165839032平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.512/10/202133Operating SystemOperating System100道開始，增加方向道開始，增加方向被訪問(wèn)的下一個(gè)磁被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道道移動(dòng)距離移動(dòng)距離15050160101842418166382039155165839032平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.5100道開始道開始被訪問(wèn)的下一個(gè)被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道磁道移動(dòng)距離移動(dòng)距離90105832553391638118201501321601018424平均尋道長(zhǎng)度：平均尋道長(zhǎng)度：27.512/10/202134Operatin

22、g SystemOperating Systemq N-Step-SCAN和和FSCAN調(diào)度算法調(diào)度算法 vN-Step-SCAN算法算法在在SSTF、 SCAN及及CSCAN幾種調(diào)度算法中，幾種調(diào)度算法中， 都都可能出現(xiàn)磁臂停留在某處不動(dòng)的情況，稱為可能出現(xiàn)磁臂停留在某處不動(dòng)的情況，稱為“磁磁臂粘著臂粘著”(Armstickiness)N步步SCAN算法是將磁盤請(qǐng)求隊(duì)列分成若干個(gè)長(zhǎng)度算法是將磁盤請(qǐng)求隊(duì)列分成若干個(gè)長(zhǎng)度為為N的子隊(duì)列，磁盤調(diào)度將按的子隊(duì)列，磁盤調(diào)度將按FCFS算法依次處理算法依次處理這些子隊(duì)列。這些子隊(duì)列。 而每處理一個(gè)隊(duì)列時(shí)又是按而每處理一個(gè)隊(duì)列時(shí)又是按SCAN算法，對(duì)一個(gè)隊(duì)

23、列處理完后，再處理其他隊(duì)列算法，對(duì)一個(gè)隊(duì)列處理完后，再處理其他隊(duì)列vFSCAN算法算法FSCAN算法是算法是N步步SCAN算法的簡(jiǎn)化，算法的簡(jiǎn)化， 即其只將即其只將磁盤請(qǐng)求隊(duì)列分成兩個(gè)子隊(duì)列。一是由當(dāng)前所有磁盤請(qǐng)求隊(duì)列分成兩個(gè)子隊(duì)列。一是由當(dāng)前所有請(qǐng)求請(qǐng)求I/O的進(jìn)程形成的隊(duì)列，由磁盤調(diào)度按的進(jìn)程形成的隊(duì)列，由磁盤調(diào)度按SCAN算法進(jìn)行處理。在掃描期間，新出現(xiàn)的所有請(qǐng)求算法進(jìn)行處理。在掃描期間，新出現(xiàn)的所有請(qǐng)求I/O的進(jìn)程，的進(jìn)程， 則放入另一個(gè)等待處理的請(qǐng)求隊(duì)列則放入另一個(gè)等待處理的請(qǐng)求隊(duì)列當(dāng)當(dāng)N值很大時(shí)，值很大時(shí)，N步掃步掃描性能接近于描性能接近于SCAN性性能；能；N=1， N步掃描步掃

24、描性能便退化為性能便退化為FCFS12/10/202135Operating SystemOperating Systemq磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)q磁盤性能簡(jiǎn)述磁盤性能簡(jiǎn)述q磁盤調(diào)度磁盤調(diào)度q磁盤高速緩存磁盤高速緩存(Disk Cache)q提高磁盤提高磁盤I/O速度的其它方法速度的其它方法q廉價(jià)磁盤冗余陣列廉價(jià)磁盤冗余陣列12/10/202136Operating SystemOperating Systemq磁盤高速緩存的形式磁盤高速緩存的形式v利用利用內(nèi)存內(nèi)存中的存儲(chǔ)空間，來(lái)暫存從中的存儲(chǔ)空間，來(lái)暫存從磁盤磁盤中讀中讀出的一系列盤塊中的信息出的一系列盤塊中的信息

25、v高速緩存是一組在邏輯上屬于磁盤，高速緩存是一組在邏輯上屬于磁盤， 而物理而物理上是駐留在內(nèi)存中的盤塊上是駐留在內(nèi)存中的盤塊v高速緩存在內(nèi)存中可分成兩種形式高速緩存在內(nèi)存中可分成兩種形式在內(nèi)存中開辟一個(gè)在內(nèi)存中開辟一個(gè)單獨(dú)的存儲(chǔ)空間單獨(dú)的存儲(chǔ)空間來(lái)作為來(lái)作為磁盤高速緩存，其大小是固定的磁盤高速緩存，其大小是固定的把所有把所有未利用的內(nèi)存空間變?yōu)橐粋€(gè)緩沖池未利用的內(nèi)存空間變?yōu)橐粋€(gè)緩沖池，供請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)和磁盤供請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)和磁盤I/O時(shí)時(shí)(作為磁盤高作為磁盤高速緩存速緩存)共享共享不受不受應(yīng)用程序應(yīng)用程序多少的限制多少的限制應(yīng)用程序多時(shí)應(yīng)用程序多時(shí)緩存可能很小緩存可能很小12/10/202137O

26、perating SystemOperating Systemq數(shù)據(jù)交付方式數(shù)據(jù)交付方式v數(shù)據(jù)交付數(shù)據(jù)交付（Data Delivery）是指將磁盤高是指將磁盤高速緩存中的數(shù)據(jù)傳送給請(qǐng)求者進(jìn)程速緩存中的數(shù)據(jù)傳送給請(qǐng)求者進(jìn)程v當(dāng)有進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)某個(gè)盤塊時(shí)，先查看磁盤當(dāng)有進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)某個(gè)盤塊時(shí)，先查看磁盤高速緩存高速緩存v有兩種方式交付數(shù)據(jù)給請(qǐng)求進(jìn)程有兩種方式交付數(shù)據(jù)給請(qǐng)求進(jìn)程數(shù)據(jù)交付數(shù)據(jù)交付。這是直接將高速緩存中的數(shù)據(jù)，。這是直接將高速緩存中的數(shù)據(jù)， 傳送到請(qǐng)求者進(jìn)程的內(nèi)存工作區(qū)中傳送到請(qǐng)求者進(jìn)程的內(nèi)存工作區(qū)中指針交付指針交付。只將指向高速緩存中某區(qū)域的。只將指向高速緩存中某區(qū)域的指針，交付給請(qǐng)求者

27、進(jìn)程指針，交付給請(qǐng)求者進(jìn)程所傳送的數(shù)據(jù)量少，所傳送的數(shù)據(jù)量少，節(jié)省了數(shù)據(jù)從磁盤節(jié)省了數(shù)據(jù)從磁盤高速緩存存儲(chǔ)空間高速緩存存儲(chǔ)空間到到進(jìn)程的內(nèi)存工作進(jìn)程的內(nèi)存工作區(qū)的時(shí)間區(qū)的時(shí)間12/10/202138Operating SystemOperating Systemq置換算法置換算法v將磁盤中的盤塊寫入高速緩存時(shí)，會(huì)出現(xiàn)因?qū)⒋疟P中的盤塊寫入高速緩存時(shí)，會(huì)出現(xiàn)因?yàn)楦咚倬彺嬷幸蜒b滿盤塊而需要將高速緩存為高速緩存中已裝滿盤塊而需要將高速緩存中的數(shù)據(jù)先換出的問(wèn)題，常用算法有中的數(shù)據(jù)先換出的問(wèn)題，常用算法有LRU、NRU、LFU等等v除了考慮除了考慮LRU外，還需考慮以下幾點(diǎn)外，還需考慮以下幾點(diǎn)訪問(wèn)頻率訪問(wèn)

28、頻率可預(yù)見性，如正在寫數(shù)據(jù)的未滿盤塊可預(yù)見性，如正在寫數(shù)據(jù)的未滿盤塊數(shù)據(jù)的一致性數(shù)據(jù)的一致性 內(nèi)存中已修改數(shù)據(jù)要寫回內(nèi)存中已修改數(shù)據(jù)要寫回磁盤磁盤可將可將高速緩存中的所有盤塊數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)高速緩存中的所有盤塊數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)LRU鏈，將會(huì)影鏈，將會(huì)影響到數(shù)據(jù)一致性的盤塊和響到數(shù)據(jù)一致性的盤塊和很久都不可能再用很久都不可能再用的盤塊放在的盤塊放在LRU鏈鏈的鏈頭，使其優(yōu)先被寫回磁盤，不久后還要再使用的鏈頭，使其優(yōu)先被寫回磁盤，不久后還要再使用的盤塊放到鏈尾的盤塊放到鏈尾最近最久未使用算法最近最久未使用算法LRU最近未使用算法最近未使用算法NRU最少使用算法最少使用算法LFU12/10/202139Op

29、erating SystemOperating Systemq周期性寫回磁盤周期性寫回磁盤v在在LRU算法中，經(jīng)常被訪問(wèn)的盤塊數(shù)據(jù)可能算法中，經(jīng)常被訪問(wèn)的盤塊數(shù)據(jù)可能一直保留在高速緩存中，長(zhǎng)期不被寫回磁盤一直保留在高速緩存中，長(zhǎng)期不被寫回磁盤v在在UNIX系統(tǒng)中專門增設(shè)了一個(gè)系統(tǒng)中專門增設(shè)了一個(gè)修改修改(update)程序，程序， 使之在后臺(tái)運(yùn)行，該程序周期性地調(diào)使之在后臺(tái)運(yùn)行，該程序周期性地調(diào)用一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用用一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用SYNC。該調(diào)用的主要功能該調(diào)用的主要功能是強(qiáng)制性地將所有在高速緩存中已修改的盤是強(qiáng)制性地將所有在高速緩存中已修改的盤塊數(shù)據(jù)寫回磁盤塊數(shù)據(jù)寫回磁盤v在在MS-DOS中所采用的

30、方法是：只要高速緩中所采用的方法是：只要高速緩存中的某盤塊數(shù)據(jù)被修改，便立即將它寫回存中的某盤塊數(shù)據(jù)被修改，便立即將它寫回磁盤，并將這種高速緩存稱為磁盤，并將這種高速緩存稱為“寫穿透、高寫穿透、高速緩存速緩存”(write-through cache)12/10/202140Operating SystemOperating Systemq磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)q磁盤性能簡(jiǎn)述磁盤性能簡(jiǎn)述q磁盤調(diào)度磁盤調(diào)度q磁盤高速緩存磁盤高速緩存(Disk Cache)q提高磁盤提高磁盤I/O速度的其它方法速度的其它方法q廉價(jià)磁盤冗余陣列廉價(jià)磁盤冗余陣列12/10/202141Ope

31、rating SystemOperating Systemq提前讀（提前讀（Read-Ahead）v在讀當(dāng)前塊的同時(shí)，將下一盤塊讀入緩沖區(qū)在讀當(dāng)前塊的同時(shí)，將下一盤塊讀入緩沖區(qū)q延遲寫延遲寫v緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)不立即寫回磁盤，而掛在隊(duì)尾緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)不立即寫回磁盤，而掛在隊(duì)尾q優(yōu)化物理塊分布優(yōu)化物理塊分布v使文件的物理塊集中，減小磁頭移動(dòng)距離使文件的物理塊集中，減小磁頭移動(dòng)距離v分配時(shí)以簇（若干個(gè)盤塊分配時(shí)以簇（若干個(gè)盤塊 ）為單位）為單位v磁盤碎片整理磁盤碎片整理q虛擬盤虛擬盤v利用內(nèi)存空間仿真磁盤，又稱為利用內(nèi)存空間仿真磁盤，又稱為RAM盤盤12/10/202142Operating Syst

32、emOperating Systemq磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)磁盤存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)q磁盤性能簡(jiǎn)述磁盤性能簡(jiǎn)述q磁盤調(diào)度磁盤調(diào)度q磁盤高速緩存磁盤高速緩存(Disk Cache)q提高磁盤提高磁盤I/O速度的其它方法速度的其它方法q廉價(jià)磁盤冗余陣列廉價(jià)磁盤冗余陣列12/10/202143Operating SystemOperating Systemq廉價(jià)磁盤冗余陣列廉價(jià)磁盤冗余陣列RAID(Redundant Array of Inexpensive Disk)，1987年由美國(guó)加州大學(xué)年由美國(guó)加州大學(xué)提出提出q過(guò)去過(guò)去RAID是由許多小的便宜磁盤組成的，可作是由許多小的便宜磁盤組成的，可

33、作為大的昂貴磁盤的有效替代品為大的昂貴磁盤的有效替代品q現(xiàn)在現(xiàn)在RAID的使用主要是因?yàn)槠涓呖煽啃院透邤?shù)的使用主要是因?yàn)槠涓呖煽啃院透邤?shù)據(jù)傳輸率，而不是經(jīng)濟(jì)原因據(jù)傳輸率，而不是經(jīng)濟(jì)原因q利用一臺(tái)磁盤陣列控制器統(tǒng)一管理和控制一組磁利用一臺(tái)磁盤陣列控制器統(tǒng)一管理和控制一組磁盤驅(qū)動(dòng)器，組成一個(gè)可靠的、快速的大容量磁盤盤驅(qū)動(dòng)器，組成一個(gè)可靠的、快速的大容量磁盤系統(tǒng)系統(tǒng)12/10/202144Operating SystemOperating Systemq磁盤冗余磁盤冗余改善可靠性改善可靠性v復(fù)制每個(gè)磁盤，這種技術(shù)稱為鏡像復(fù)制每個(gè)磁盤，這種技術(shù)稱為鏡像12/10/202145Operating Sys

34、temOperating Systemq并行交叉存取并行交叉存取提高數(shù)據(jù)傳輸速度提高數(shù)據(jù)傳輸速度v將一個(gè)盤塊中的數(shù)據(jù)分成若干個(gè)子盤塊數(shù)據(jù)，將一個(gè)盤塊中的數(shù)據(jù)分成若干個(gè)子盤塊數(shù)據(jù)，分別存儲(chǔ)在不同磁盤的相同位置上。數(shù)據(jù)傳分別存儲(chǔ)在不同磁盤的相同位置上。數(shù)據(jù)傳送時(shí)采用并行傳輸方式送時(shí)采用并行傳輸方式123Nv主要目的：通過(guò)負(fù)載平衡，增加了多個(gè)小訪問(wèn)主要目的：通過(guò)負(fù)載平衡，增加了多個(gè)小訪問(wèn)（即頁(yè)訪問(wèn)）的吞吐量，降低大訪問(wèn)的響應(yīng)時(shí)間（即頁(yè)訪問(wèn)）的吞吐量，降低大訪問(wèn)的響應(yīng)時(shí)間12/10/202146Operating SystemOperating Systemq鏡像提高可靠性，但很昂貴，分散提供了高數(shù)鏡

35、像提高可靠性，但很昂貴，分散提供了高數(shù)據(jù)傳輸率，但并未改善可靠性，通過(guò)磁盤分散據(jù)傳輸率，但并未改善可靠性，通過(guò)磁盤分散和和“奇偶奇偶”位可以提供多種方案以在低代價(jià)下位可以提供多種方案以在低代價(jià)下提供冗余，這些方案有不同的性價(jià)折中，可分提供冗余，這些方案有不同的性價(jià)折中，可分成不同級(jí)別，稱為成不同級(jí)別，稱為RAID級(jí)別級(jí)別12/10/202147Operating SystemOperating System2. RAID的分級(jí)的分級(jí)(Redundant Array of Inexpensive Disk)(2) RAID 1級(jí)。 (3) (3) RAID 2級(jí)。 (4) (4) RAID 3級(jí)

36、。(5) (5) RAID 4級(jí)。(6) (6) RAID 5級(jí)。 (7) (7) RAID 6級(jí)和RAID 7級(jí)。 12/10/202148Operating SystemOperating System12/10/202149Operating SystemOperating System12/10/202150Operating SystemOperating System12/10/202151Operating SystemOperating System2. RAID的分級(jí)的分級(jí) (1) RAID 0級(jí)。 (3) (3) RAID 2級(jí)。 (4) (4) RAID 3級(jí)。(5) (

37、5) RAID 4級(jí)。(6) (6) RAID 5級(jí)。 (7) (7) RAID 6級(jí)和RAID 7級(jí)。 12/10/202152Operating SystemOperating System12/10/202153Operating SystemOperating System12/10/202154Operating SystemOperating System2. RAID的分級(jí)的分級(jí) (1) RAID 0級(jí)。(2) RAID 1級(jí)。 (4) (4) RAID 3級(jí)。(5) (5) RAID 4級(jí)。(6) (6) RAID 5級(jí)。 (7) (7) RAID 6級(jí)和RAID 7級(jí)。 12/10/202155Operating SystemOperating System12/10/202156Operating SystemOperating System2. RAID的分級(jí)的分級(jí) (1) RAID 0級(jí)。(2) RAID 1級(jí)。 (3) (3) RAID 2級(jí)。 (5) (5) RAID 4級(jí)。(6) (6) RAID 5級(jí)。 (7) (7) RAID 6級(jí)和RAID 7級(jí)。 12/10/202157Operating SystemOperating Sy