Nguyên lý Hệ điều hành - Chương 11: Các hệ thống lưu trữ lớn

12 trang vanle 2820

Download

Bạn đang xem tài liệu "Nguyên lý Hệ điều hành - Chương 11: Các hệ thống lưu trữ lớn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

nguyen_ly_he_dieu_hanh_chuong_11_cac_he_thong_luu_tru_lon.pdf

Nội dung text: Nguyên lý Hệ điều hành - Chương 11: Các hệ thống lưu trữ lớn

Nội dung chương 11 BÀI GIẢNG NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH Tổng quan về hệ thống lưutrữ lớn Cấutrúcđĩa Disk Structure Gắnkết đĩa Disk Attachment Chương 11: Các hệ thống lưutrữ lớn Lậplịch đĩa Disk Scheduling Quảnlýđĩa Disk Management Phạm Quang Dũng Quản lý không gian hoán đổi Swap-Space Management Bộ môn Khoa học máy tính Khoa Công nghệ thông tin Cấu trúc RAID RAID Structure Trường Đạihọc Nông nghiệpHàNội Các thiếtbị lưutrữ cấp ba Tertiary Storage Devices Website: fita.hua.edu.vn/pqdung Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.2 Phạm Quang Dũng ©2008 Mục tiêu 11.1. Tổng quan về Cấu trúc lưu trữ lớn Mô tả cấutrúcvậtlýcủacácthiếtbị lưutrữ cấphaivàcấpba, Các đĩatừ (magnetic disk) chiếmphầnlớncủaphương tiệnlưutrữ cấp hai trong các máy tính hiện đại các hiệu ứng kếtquả khi sử dụng thiếtbị. z Tốc độ quay của ổđĩa đạtkhoảng 60-200 vòng/giây. Giải thích các đặc điểmhiệunăng củacácthiếtbị lưutrữ lớn. z Transfer rate là tốc độ dòng dữ liệutruyềngiữa đĩa và máy tính z Positioning time (random-access time) là thời gian chuyển disk arm tới cylinder mong muốn(seek time) và thờigianđể sector cầnthiết quay tới dưới disk head (rotational latency) z Head crash do disk head tiếpxúcvớibề mặt đĩa Điềunàyrấttồitệ Các đĩacóthể là khả chuyển (removable) Ổđĩa đượcgắn (attached) với máy tính thông qua I/O bus z Nhiềuloại bus EIDE, ATA, SATA, USB, Fibre Channel, SCSI z Host controller trong máy tính sử dụng bus để “nói chuyện” với disk controller được tích hợp trong ổđĩahoặcchuỗilưutrữ (storage array) Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.3 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.4 Phạm Quang Dũng ©2008 1
Cơ chế đĩa có đầu từ chuyển động Tổng quan (tiếp) Băng từ (Magnetic tape) z Là phương tiệnlưutrữ cấp hai trước đây z khá ổn định và lưugiữđượclượng lớndữ liệu z Thờigiantruynhậpchậm z Truy nhậpngẫu nhiên chậmhơnkhoảng 1000 lầnso với đĩa z Thường được dùng để sao lưudự phòng, lưutrữ dữ liệuítsử dụng, làm phương tiện trung chuyểngiữacáchệ thống z Băng đượcgiữ trong một ống cuộnvàđượccuốn xuôi hoặc ngược qua một read-write head z Khi dữ liệu ở dưới đầutừ, tốc độ truyềntương đương với đĩa z Dung lượng 20-200GB z Các công nghệ phổ biến: 4mm, 8mm, 19mm, LTO-2 và SDLT Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.5 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.6 Phạm Quang Dũng ©2008 11.2. Cấu trúc đĩa 11.3. Gắn kết đĩa (Disk Attachment) Ổđĩa được đánh địachỉ là mảng 1 chiềulớncủacáckhối Các đĩacóthểđượcnốikết theo 1 trong 2 cách: logic, khốilogic làđơnvị nhỏ nhất trong chuyểndữ liệu. 1. Host-attached storage: nốikết thông qua mộtcổng vào-ra, sử dụng mộtsố kỹ thuật: Mảng trên đượcánhxạ tuầntự vào các sector của đĩa. z Kiến trúc I/O bus (IDE-Integrated Drive Electronics, ATA-Advanced z Sector 0 là sector đầutiêncủa track đầutiêntrêncylinder Technology Attachment): hỗ trợ tối đa2 ổđĩatrênmỗi I/O bus, sử ngoài cùng. dụng trong các máy PC. z Việc ánh xạ tiếptục theo thứ tự qua track đó, rồi đếncác Kiến trúc SCSI (Small Computer System Interface): hỗ trợ tối đa16 track còn lại trong cylinder đó, rồi đến các cylinder còn lạitừ thiếtbị/1 bus (1 card điềukhiển, 15 thiếtbị lưutrữ) ngoài vào trong. Kiến trúc Fiber Channel (FC): sử dụng cáp quang hoặccápđồng, có thể kếtnối hàng triệuthiếtbị (224) trên mạng. Cũng có thể là dạng arbitrated loop (FC-AL) hỗ trợ nối 126 thiếtbị. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.7 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.8 Phạm Quang Dũng ©2008 2
Nối kết đĩa (tiếp) Storage Area Network 2. Network-attached storage (NAS): Phổ biến trong các môi trường lưutrữ lớn(vàđang trở nên phổ biếnhơn) nốikếtcácthiếtbị nhớ thông qua mộtkếtnốimạng sử dụng các giao thức NFS (UNIX), CIFS (Windows), iSCSI. Nhiều host đượcgắnkết vào các chuỗi nhiềuphương tiệnlưu Đượcthực thi thông qua các remote procedure call (RPCs) trữ -phứctạp giữa host và storage Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.9 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.10 Phạm Quang Dũng ©2008 11.4. Lập lịch đĩa (disk scheduling) Lập lịch đĩa (tiếp) HĐH chịu trách nhiệmsử dụng các ổđĩamộtcáchhiệuquả, có Khi tiếntrìnhcầnthựchiện vào-ra với đĩa, nó phát 1 system call nghĩa đĩaphảicóthờigiantruynhập nhanh và dải thông rộng. tới HĐH, HĐH cầnxácđịnh: Thờigiantruynhậpcó2 thànhphần chính z thao tác là input hay output z Thờigianđịnh vị (Seek time): là thờigianchuyển đầutừ tới z địachỉđĩavàđịachỉ bộ nhớ (nguồnvàđích) cylinder chứasector đượcyêucầu. z số byte cầnchuyển z Trễ quay (Rotational latency): là thờigiancộng thêm chờđĩaquay Nếu ổđĩa và controller (bộđiềukhiển) sẵnsàng, yêucầucóthể sector đượcyêucầutới đầutừ. đượcthựchiệnngay. Tráilại, nó được đưa vào queue của đĩa ⇒ Tốithiểu hóa seek time bằng cách lậplịch đĩa để chờđượcphụcvụ. Seek time ≈ seek distance Có mộtsố giảithuậtlậplịch sự phụcvụ các yêu cầu vào-ra đĩa cho mộtthứ tự tốt. Dải thông đĩa (Disk bandwidth) tính bằng tổng số byte được chuyển chia cho tổng thờigiangiữayêucầudịch vụđầutiênvà Chúng ta minh họa chúng vớimột request queue (0-199). lần chuyểncuốicùng. 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 z Seek time tốthơnvớimỗiyêucầusẽ cảithiện bandwidth. Đầutừđĩa đang ở cylinder 53 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.11 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.12 Phạm Quang Dũng ©2008 3
a) FCFS – Fist Come, First Served b) SSTF – Shortest Seek Time First Tổng quãng đường di chuyểncủa đầutừ là 640 cylinder. Chọnyêucầuvới seek time nhỏ nhấttừ vị trí đầutừ hiệnthời. Tổng quãng đường di chuyểncủa đầutừ là 236 cylinder. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.13 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.14 Phạm Quang Dũng ©2008 c) SCAN SCAN (tiếp) Tổng quãng đường di chuyểncủa đầutừ là 236 cylinder. Disk arm bắt đầutạimột đầucủa đĩa, tiếndầntới đầucòn lại, phụcvụ yêu cầu khi nó đếnmỗi cylinder, tại đầucòn lạihướng di chuyểncủa đầutừ sẽđảongượcvàviệc phụcvụ tiếptục. z Cầnbiếtthêmhướng di chuyểncủa đầutừ Còn gọilàgiảithuật thang máy - elevator algorithm. Tổng quãng đường di chuyểncủa đầutừ là 236 cylinder. Tổng quãng đường di chuyểncủa đầutừ là bao nhiêu nếu nó di chuyển theo hướng ngượclại? Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.15 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.16 Phạm Quang Dũng ©2008 4
d) C-SCAN (Circular SCAN) C-SCAN (tiếp) Tổng quãng đường di chuyểncủa đầutừ là 382 cylinder. Tương tự như SCAN, nhưng có thờigianchờđồng đều hơnso với SCAN. Đầutừ di chuyểntừ một đầu đĩatới đầucònlại, phụcvụ yêu cầukhinóđến. Tuy nhiên, khi nó đến đầukiathìlập tứcquay vềđiểm đầu đĩamàkhôngphụcvụ yêu cầunào trên hành trình quay vềđó. Tổng quãng đường di chuyểncủa đầutừ là bao nhiêu nếu nó di chuyển theo hướng ngượclại? Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.17 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.18 Phạm Quang Dũng ©2008 e) LOOK và C-LOOK C-LOOK (tiếp) Tổng quãng đường di chuyểncủa đầutừ là 322 cylinder. Là phiên bảntương ứng của SCAN và C-SCAN Arm chỉđi đếnyêucầucuốicùngtrênmỗihướng rồilập tức đảohướng mà không đitấtcả quãng đường lãng phí đếntậncùngđĩa. Gọi là LOOK vì nó tìm kiếmmộtyêucầutrướckhitiếp tụcdichuyểntrênhướng đi. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.19 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.20 Phạm Quang Dũng ©2008 5
Lựa chọn một giải thuật lập lịch đĩa 11.5. Quản lý đĩa a) Disk Formatting SSTF phổ biếnvàcóhiệuquả tốt. Low-level formatting, hay physical formatting –chiamột SCAN và C-SCAN thựchiệntốthơn đốivớicáchệ thống đặttảilớnlênđĩa. đĩa thành các sector (cung) để controller (bộđiềukhiển đĩa) có thểđọcvàghi. Hiệunăng phụ thuộcvàosố lượng và loạiyêucầu. Cấutrúcdữ liệucủamỗisector: Các yêu cầuphụcvụđĩacóthể bịảnh hưởng bởi phương thức định vị file. z 1 header và 1 trailer: chứa thông tin đượcsử dụng bởidisk controller, ví dụ số hiệusector, mãsửalỗi (ECC: error- Giảithuậtlậplịch đĩacóthểđượcviếtnhư một module correcting code) riêng của HĐH, chophépthaythế khi cầnthiết. z Vùng chứadữ liệu: thường 512 byte; hoặc 256 hay 1024 Giảithuật SSTF hoặc LOOK là mộtlựachọnhợplýlàm byte. mặc định. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.21 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.22 Phạm Quang Dũng ©2008 Disk Formatting (tiếp) b) Boot Block Để sử dụng đĩalưugiữ file, HĐH vẫncầnphải ghi cấu Để MT bắt đầuchạy(khibật máy, khi khởi động lại), cầncómột trúc dữ liệucủa chính nó trên đĩa. chương trình khởitạo để chạy: chương trình mồi – bootstrap. 1. Phân chia đĩa thành một hay nhiều nhóm các cylinder, được Bootstrap khởi động tấtcả các bộ phậncủa máy tính, từ các gọi là Partition. HĐH có thể xử lý mỗi Partition như một đĩa thanh ghi trong CPU đếncácmạch điềukhiểnthiếtbị và nội độclập. dung củabộ nhớ chính, sau đóbắt đầuchạy HĐH. 2. Logical formatting hay “making a file system”: HĐH ghi lên Để thựchiệncôngviệccủa mình, chương trình bootstrap tìm đĩacấutrúcdữ liệuhệ thống file ban đầu, có thể gồmcác thư mụcrỗng ban đầu, bản đồ không gian bộ nhớ tự do và nhân (kernel) của HĐH trên đĩa để nạpvàobộ nhớ, rồinhảy đãsử dụng (bảng FAT – File Allocation Table). đếnmột địachỉ bắt đầusự thựchiệncủa HĐH. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.23 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.24 Phạm Quang Dũng ©2008 6
Boot Block (tiếp) Khởi động từ đĩa trong Windows 2000 Bootstrap đượclưu trong ROM: z ROM không cầnkhởitạo, z Ở tạivị trí cốđịnh processor có thể bắt đầuthựchiệnkhi đượckhởi động z ROM không bịảnh hưởng bởi virus máy tính Hầuhết HĐH chỉ chứachương trình mồirấtnhỏ trong boot ROM, giúp cho việcnạpchương trình mồi đầy đủ từđĩa. ⇒ Chương trình mồi đầy đủ có thểđượcthayđổidễ dàng Chương trình mồi đầy đủ đượcchứa trong một partition gọilà boot blocks, tạimộtvị trí cốđịnh trên đĩa. Đĩacómột boot partition đượcgọi là boot disk hay system disk Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.25 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.26 Phạm Quang Dũng ©2008 c) Bad Blocks Bad Blocks (tiếp) Trên các đĩaphứctạp, vd đĩa SCSI, việcphụchồi bad block Trên các đĩa đơngiản, vd đĩa IDE, các bad block đượcxử lý thông minh hơn: thủ công bằng lệnh format của MS-DOS: z Controller duy trì một danh sách các bad block trên đĩa. DS này z Thựchiện format logic, quét đĩa để tìm các bad block. đượckhởitạo khi format cấpthấptạinhàmáyvàđượccậpnhật trong suốtsự tồntạicủa đĩa. z Nếu tìm thấy bad block, mộtgiátrịđặcbiệt được ghi vào z Format cấpthấpcũng thiếtlập các sector dự phòng (spare sector) phầntử tương ứng trong bảng FAT để báo cho các thường vô hình đốivới HĐH. Controller có thể thay thế mỗi bad sector một trình phân phối (allocation routine) không sử dụng block đó cách logic bởimột trong số các sector dự phòng. nữa. ⇒ Sector sparing (kỹ thuậtdự phòng sector) hay forwarding z Nếu các block trở thành bad trong khi hoạt động bình HĐH cố gắng đọc block 87. Mạch điềukhiển(controller) tínhtoánECC và thấysector đó là bad. Nó thông báo cho HĐH biết. thường, có thể chạymộtchương trình đặcbiệtnhư chkdsk Ở lầnkhởi động tiếp theo, mộtlệnh đặcbiệt đượcchạy để ra lệnh cho để tìm các bad block và xử lý chúng nhưởtrên. Mạch điềukhiển SCSI thay thế bad sector, ví dụ bởi sector 202. z Dữ liệu trên các bad block thường bị mất Sau đó, mỗikhihệ thống yêu cầu block 87, mạch điềukhiểnsẽ thông dịch yêu cầu sang địachỉ của sector 202. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.27 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.28 Phạm Quang Dũng ©2008 7
11.6. Quản lý không gian hoán đổi (Swap-Space) 11.7. Cấu trúc RAID Swap-space: Bộ nhớảosử dụng không gian đĩanhư là sự mở RAID – Redundant Arrays of Inexpensive/Independent Disk rộng củabộ nhớ chính ⇒ tăng dung lượng, tăng tốc độ. Sử dụng nhiều đĩanhư một đơnvị lưutrữ Swap-space có thểđượctạora: Cảithiệnhiệunăng và độ tin cậycủahệ thống lưutrữ bằng cách lưutrữ các dữ liệudư thừa. z Từ hệ thống file bình thường: swap-space là mộtfile lớndo thường trình hệ thống file tạo, đặt tên và phân phốibộ nhớ. RAID được phân cấp thành 7 mức: z RAID mức0: dữ liệu được phân ra nhiều ổ đĩa nhưng không có ổ dự phòng. Phương pháp này dễ thựchiệnnhưng không hiệuquả: định vị cấutrúcthư mụcvàcấutrúcdữ liệutrênđĩatốn nhiềuthờigian z RAID mức1: dữ liệu được phân vào 1 dãy những ổ đĩa và dữ liệu trong mỗi và truy nhập đĩa nhiềulầnhơn. ổ lại được chuyển vào một ổ đĩa lưu trữ để dự phòng. z Trong 1 partition riêng (phổ biếnhơn): không có cấutrúc z RAID mức 2, 3, 4: dữ liệu được chia cho nhiều đĩa và thông tin parity được phát sinh và ghi vào 1 đĩa riêng biệt. Mỗi cấp độ có những phương pháp thư mục và file trên đó, khác nhau khi ghi dữ liệu lên đĩa. 1 trình quảnlýbộ nhớ hoán đổi riêng điềukhiểnviệc phân phối z RAID mức5: dữ liệu và các đoạnmãparity được ghi lên tất cả các ổ đĩa và thu hồi các block. Nó sử dụng các giảithuật để tối ưutốc độ trong dãy các ổ đĩa. Mức này cho phép ghi nhanh vì thông tin parity được hơnlàđể lưutrữ hiệuquả. lan ra tất cả các ổ đĩa mà không phải là ghi lên từng ổ riêng biệt. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.29 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.30 Phạm Quang Dũng ©2008 Các mức RAID 11.8. Cấu trúc lưu trữ cấp ba (Tertiary storage structure) 11.8.1. Các thiết bị nhớ cấp ba Giá thành rẻ là đặc điểmnổibậtcủabộ nhớ cấp ba. Nói chung, bộ nhớ cấpbagồmcácthiếtbị khả chuyển(removable media) Ví dụ phổ biến: đĩamềm, đĩa CD, flash memory. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.31 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.32 Phạm Quang Dũng ©2008 8
a) Removable Disks Removable Disks (tiếp) Đĩatừ-quang (magneto-optic disk) ghi dữ liệutrênmột Floppy disk – đĩamềmdẻomỏng đượcphủ lớptừ và được mặt đĩacứng đượcphủ lớptừ. bảovệ bên ngoài bởimộtvỏ bằng chấtdẻo. z Ổ đĩacó1 cuộn dây sinh từ trường. Tại nhiệt độ thường, từ z Có dung lượng khoảng 1.4 MB; trường quá rộng và yếu nên không thể từ hóa các bit trên Removable magnetic disk đượctạobằng kỹ thuậttương tự đĩa → Sử dụng phương pháp đốtLaser: đầu đĩachiếu1 tia z Có dung lượng hơn 1 GB. laser lên mặt đĩa để ghi mộtbit. z Có tốc độ nhanh gầnnhư hard disks, nhưng rấtdễ bị hỏng. z Ánh sáng Laser cũng đượcsử dụng để đọcdữ liệu. z Đầu đọc đĩatừ-quang bay xa mặt đĩahơn nhiềuso với đầu đọc đĩatừ, và lớptừđượcphủ mộtlớpbảovệ dầybằng kính hoặcchấtdẻo để chống sự phá hủycủa đầu đọc. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.33 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.34 Phạm Quang Dũng ©2008 Removable Disks (tiếp) Removable Disks (tiếp) Các đĩa quang (optical disk) không sử dụng hiệntượng từ tính; Các loại trên là read-write disk: dữ liệucóthể sửa đổinhiềulần. chúng sử dụng các chấtliệu đặcbiệtcóthể bị biến đổibằng WORM Disks ánh sáng laser thành các điểm sáng và tối. z Các WORM disk (“Write Once, Read Many Times”) được ghi chỉ 1 Vd: đĩa đổipha: lần. z Đĩa đượcphủ chấtliệucóthểđông cứng thành trạng thái kếttinh z Màng nhôm mỏng được xen giữa2 mặt đĩabằng kính hay chất hoặcvôđịnh hình. dẻo. z Trạng thái kết tinh trong suốthơn nên tia laser sáng hơnkhiđi qua z Để ghi 1 bit, ổđĩasử dụng ánh sáng laser để đốtmộthố nhỏ qua chấtliệu đổi pha và bậtrakhỏilớpphảnchiếu. lớp nhôm; thông tin có thể bị phá hủy vì không thể thay đổi. z Ổ đĩa đổi pha sử dụng ánh sáng laser ở 3 cường độ: cường độ z Rấtbềnvàđáng tin cậy. yếu để đọcdữ liệu, cường độ trung bình để xóa đĩa(làmtan rồi z Vd: CD-R, DVD-R (Digital Video/Versatile Disk – Recordable) đông cứng lại), cường độ mạnh làm tan chấtliệu thành trạng thái Read Only disks, ví dụ CD-ROM và DVD, sử dụng kỹ thuật vô định hình để ghi dữ liệu. tương tự (hốđượcépchặt, không phảibịđốt). z VD: re-recordable CD-RW và DVD-RW Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.35 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.36 Phạm Quang Dũng ©2008 9
b) Tapes c) Công nghệ tương lai? So với đĩa, băng rẻ hơnvàlưuchứa nhiềudữ liệuhơn, Công nghệ lưutrữảnh giao thoa laser (Holographic storage): nhưng sự truy nhậpngẫunhiênchậmhơnnhiều. z Sử dụng ánh sáng laser để ghi các bức ảnh giao thoa laser (holographic photograph) trên các thiếtbịđặcbiệt. Băng là mộtgiảipháptiếtkiệm cho những mục đích z Các bức ảnh đen trắng là mộtmảng 2 chiều các pixel, mỗipixel không yêu cầutruynhập nhanh, vd: biểudiễn 1 bit: 0-đen; 1-trắng z Mộtbức ảnh có thể lưu hàng triệu bit dữ liệu z lưutrữ bảnsaocủadữ liệutrênđĩa. z Tấtcả các pixel đượctruyềnrất nhanh vớitốc độ ánh sáng laser z sử dụng trong những trung tâm siêu máy tính lớn để lưutrữ → tốc độ truyềndữ liệurấtcao lượng thông tin khổng lồ phụcvụ nghiên cứu khoa học. z ⇒ Là công nghệ lưutrữđầyhứahẹncủatương lai. Hệ cơ khí vi điệntử (Micro electronic mechanical system - MEMS): chế tạo các chip điệntửđểsảnxuấtcácthiếtbị lưutrữ nhỏ, nếu thành công sẽ cung cấp công nghệ lưutrữ dữ liệu không khả biến, nhanh hơn đĩatừ và rẻ hơn DRAM bán dẫn. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.37 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.38 Phạm Quang Dũng ©2008 11.8.2. Hỗ trợ của HĐH để quản lý các thiết bị 11.8.3. Vấn đề hiệu năng a) Tốc độ Giao diện ứng dụng: z Hầuhếtcác HĐH quảnlýcácđĩakhả chuyểngiống như các đĩacố Hai khía cạnh tốc độ trong bộ nhớ cấpbalàdải thông định – một đĩamớiphải được format và tạomộthệ thống file rỗng (bandwidth) và trễ truy nhập (latency). trên đó. Dải thông (số byte/giây). z Cácthaotáccơ bảnvới ổđĩa: read, write, seek. z Dải thông liên tục (Sustained bandwidth) – tốc độ dữ liệu trung Đặt tên file: bình trong suốt quá trình truyềnlớn; đượctínhbằng số byte/thời z Vấn đề đặt tên các file trên các thiếtbị nhớ khả chuyểnlàđặcbiệt gian truyền. khó khi chúng ta muốn ghi dữ liệu lên nó trên một máy tính và rồi Là tốc độ dữ liệu khi dòng dữ liệutruyềnthựcsự sử dụng nó trên một máy tính khác: z Dải thông có hiệulực (Effective bandwidth) – tính trung bình trên Tìm đường dẫn đến file, kiểu ổđĩacótương thích? toàn bộ thời gian vào-ra. Thứ tự lưutrữ các byte dữ liệu khác nhau Là tốc độ dữ liệutổng thể của ổđĩa. Quảnlýbộ nhớ kiểu phân cấp Dải thông của ổđĩathường đượchiểu là sustained bandwith z cơ sở, cấp hai, cấpba Các removable disk: 0.25 - 5 MB/s; Các tape: 0.25 - 30 MB/s Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.39 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.40 Phạm Quang Dũng ©2008 10
Tốc độ (tiếp) b) Độ tin cậy Trễ truy nhập–khoảng thờigiancầnthiết để định vị dữ liệu. Một ổđĩacốđịnh có vẻđáng tin cậyhơnmột ổđĩahay ổ z Thờigiantruynhậpcủa ổđĩa–dịch arm tới cylinder được băng khả chuyển. chọnvàđợitrễ quay (rotational latency); < 35 ms. Một đĩa quang có vẻđáng tin cậyhơnmột đĩatừ hay z Truy nhậptrênbăng đòi hỏiphảicuộn ống băng cho đến băng từ. khi khối đượcchọnchạm đến đầubăng; tốn hàng chục Sự rơi đầutừ trong một đĩacứng cốđịnh thường phá hủy hoặc hàng trămgiây. dữ liệu, trong khi đóhỏng ổ băng hay ổđĩa quang thường z Nói chung truy nhậpngẫu nhiên trên băng chậmhơntrên không làm hỏng đếndữ liệu. đĩa hàng nghìn lần. Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.41 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.42 Phạm Quang Dũng ©2008 c) Giá thành (USD/1 MB) Giá mỗi MB đĩa từ cứng, 1981-2004 Bộ nhớ chính (Main memory) đắthơnnhiềuso vớibộ nhớ cấphaivàcấpba. Giá mỗi MB DRAM, 1981-2004 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.43 Phạm Quang Dũng ©2008 Bài giảng Nguyên lý Hệđiềuhành 11.44 Phạm Quang Dũng ©2008 11