В. Столлингс - Операционные системы (1114679), страница 108
Текст из файла (страница 108)
11.2,6 показана производительность стратегии ЯБТГ для той же последовательности запросов, что и при рассмотрении стратегии Г(ГО. Все стратегии, описанные к настоящему времени (за исключением Г)ГО), могут оставить некоторый запрос невыполненным до тех пор„пока не освободится вся очередь — т.е. при работе всегда могут иметься новые запросы, которые будут выбраны до уже имеющегося в очереди. Избежать такого рода голодания можно прн использовании стратегии ЯСАХ. При использовании этого алгоритма перемещение головки происходит только в одном направлении, удовлетворяя те запросы, которые соответствуют выбранному направлению.
После достижения последней дорожки в выбранном направлении (или когда исчерпаются возможные запросы), направление изменится на противоположное. Стратегия ЯСАХ представлена на рис. 11.8,в и в табл. 11.2,в. Как видите„ стратегия ЯСАХ ведет себя почти так же, как и стратегия ББТГ. Фактически, если предположить, что изначально головка перемещается в сторону меньших номеров дорожек, то схема планирования окажется идентичной для ЯБТГ и ЯСАХ. Однако это статический пример, в котором в очередь не добавляется ни один запрос.
Однако даже при динамическом изменении очереди стратегии ЯСАХ и ЯЯТГ выглядят, как правило, очень похоже. Нетрудно увидеть, что стратегия БСАХ оказывает предпочтение тем заданиям, чьи запросы относятся к дорожкам, находящимся ближе всего к центру либо наиболее удаленным от него, а также отдает предпочтение запросам, поступившим последними. Первой проблемы можно избежать путем применения стратегии С-ЯСАХ; вторая же проблема решается с помощью стратегии Х-з1ер-ЯСАХ. Стратегия С-ЯСАХ (циклическое сканирование) ограничивает сканирование только одним направлением.
Когда обнаруживается последняя дорожка в задачном направлении, головка возвращается в противоположный конец диска, и сканирование начинается снова. Это уменьшает максимальную задержку, вызванную новыми запросами. Если при использовании стратегии ЯСАХ ожидае- Глава 11.
Управление вводож-выводом и дисковое планирование 567 -ИеР-ЯСА1ч и ГБСАХ время сканирования от внутренней к внешней дорожке равно ~, то ожидае 1й интервал обслуживания секторов, находящихся на периферии, будет равен При использовании стратегии С-ЯСАХ этот интервал будет порядка ~+в э„,„,, — максимальное время поиска.
Поведение стратегии С-ЯСАХ показано на рис. 11.8,г и в табл. 11.2,г. При использовании стратегий 88ТГ, ЯСАХ и С-8САХ может оказаться возмозк й ситуация, когда один или несколько процессов с высокой частотой обращенвй к ной дорожке монополизируют устройство за счет многочисленных повторений за осов к одной и той же дорожке. Наиболее характерна эта особенность для много верхностных дисков с большой плотностью записи. Для предотвращения таного ~лилания головки*' очередь дисковых запросов может быть сегментирована, при и за один прием полностью выполняется весь сегмент заданий.
Примерами т дхода являются стратегии Х-зМР-ЯСАХ и ГЯСАХ. Стратегия Х-з1ер-ЯСАХ позволяет произвести сегментацию очереди д ~х запросов на подочереди длиной № Каждая подочередь обрабатываетс ин прием с использованием стратегии ЯСАХ. В ходе обработки очереди торой другой очереди могут добавляться новые запросы. Если в конце тек сканирования доступными оказываются менее Ф запросов, то все они об деваются в следующем цикле сканирования.
При больших значениях И вы ние алгоритма Х-з1ер-ЯСАХ похоже на выполнение ЯСАХ; предельный сл =1 соответствует стратегии Г1ГО. ГВСАХ вЂ” стратегия, использующая две подочереди. С началом скани л все запросы находятся в одной из очередей; другая при этом остается й, Во время сканирования первой очереди все новые запросы попадают во то очередь. Таким образом, обслуживание новых очередей откладывается, будут обработаны все старые запросы. Как упоминалось ранее, рост производительности вторичных ваном их устройств значительно отстает от роста производительности процессо новной памяти.
Такое несоответствие вынуждает обращать особое вниман ~сковую систему при повышении уровня общей производительности. Как и в других областях, дополнительное повышение эффективности м |ть достигнуто путем параллельного использования нескольких устройс Учае с дисками это означает использование массивов независимо и парал ~ Работающих дисков. При наличии множества дисков различные запросы -вывода могут обрабатываться параллельно, если блок данных, к кот юизводится обращение, распределен по множеству дисков. В случае применения множества дисков имеется большое количество ~тов организации данных и добавления избыточности для повышения над и (а это может создать трудности при разработке схем баз данных, способ .ботать на разных платформах под управлением разных операционных си счастью, имеется промышленный стандарт ВАП) (Вес(пппап1 Аггау о1 пс1еп1 ПЫсз — избыточный массив независимых дисков).
КАП)-схема состо Часть 5. Операции ввода-вывода и ф Р 1 из г уровней — от нулевого до шестого, Эти уровни не имеют иерархической структуры, но определяют различные архитектуры со следующими общими ха рактеристиками. 1. ВАШ вЂ” это набор Физических дисков, рассматриваемых операционной сис темой как единый логический диск 2. Данные Распределены по Физическим дискам массива. 3. Избыточная емкость дисков используется для хранения контрольной ин Формации, гарантирующей восстановление данных в случае отказа одного из дисков.
Вторая и третья характеристики различны для разных уровней ВАЮ. ВАП) нулевого уровня не поддерживает третью характеристику вовсе. Термин КАП) первоначально был употреблен в научном докладе группы разработчиков Университета Калифорния в Беркли (РАТТ88~2. В докладе в об щих чертах были рассмотрены различные конфигурации и применение КАП), а также определения уровней ВАП). Зта стратегия заменяет диски с большой плотностью записи множеством дисков с малой плотностью и распределяет данные таким образом, что обеспечивает возможность одновременного доступа к данным из разных дисков.
Зто существенно повышает эффективность ввода- вывода и дает возможность постепенного наращивания емкости массива. Уникальность предложенной технологии заключается в эффективном использовании избыточности. Благодаря наличию большого количества дисков повышается производительность, но увеличивается вероятность сбоев. В связи с этим ВАП) предусматривает хранение дополнительной информации, позволяющей восстанавливать данные, утерянные вследствие сбойной ситуации. В табл.
11.4 представлены все 7 уровней ЯА1Р. Отметим, что уровни 2 и 4 не подходят для промышленного применения, но, тем не менее, описание этих уровней помогает определиться с выбором схем проектирования некоторых других уровней. Х Уе Некоторыми исследователями и производителями определены дополнительные уров ни, однако семь описанных в зтом разделе уровней наиболее распространены и универсальныг о 8 зтом докладе аббревиатура ВАХЮ расшифровывается как "избытонный массив недорогих дисков".
Термин *'недорогой" был использован для различения малых и относительно недорогих дисков, составлякниих массив, и их альтернативы — одиночного большого и дорогого диска (егпуге 1асуе ехрепегое сйек — Ы,с.Х)~. Поскольку теперь в разных дисках используются одни и те же технологии, естественно, нгпо термин недорогие" был заменен термином "независимые", который подчеркивает повышение пйоизводительности и надезкности при использовании ВАХЮ.
Глава 11. Управление вводом-выводом и дисковое планирование 669 ,блица 11.4. Уровни КА1Р Уровень Описание Скорость Скорость Типичное обработки передачи применение запросов данных л егория Без избыточ- ности Малые поло сы: отлично ,ешеплекке О ПРиложения е некритиче- скими Большие поло- ски отлично Хорошо/удов- Удовлетвори- Системн летворительяо тельно/удоя- диски„в летворителько ные Файл ерзжек и е 3 Избыточность с кодами Хэммикга Плохо Отлично Отлично Плохо Четкость с чередую- щимися битами Удовлетворительноо,'плохо Отлично/ удовлетвори- тельно Четность е чередую- щимися блоками 1езависимый 4 ,ОСТЯХ Удовлетворительноко/плохо Распределен- Отл ичко/ ная четкость е удовлетвори- чередующи- тельно мися блоками Удовлетворительноу'плохо Отлично/ плохо На Рис.
11.9 показано использование семи схем ВАП) для поддерж же объема данных, который требует четырех дисков без применения избы сти. Рисунок показывает размещение пользовательских и избыточных данн также указывает относительные требования уровней к дисковому простра Иногда в литературе можно встретить леревод лигтопнв как '"геркалирова Прим. перез.
Двойная рзс- пределеввая четкость с чередующимися блоками данными, требующие высокой призводи- тельности Прил ож с больши запросам вводя-вы такие, к граф ичес редактор или САП высокая рость запр сов, инт сивное вие, по данных Прилож требую исключ тельно высоко деж нос ВАШ О Уровень О не является настоящим КА11) уровнем поскольку пользует избыточность для повышения эффективности. Тем не менее енее существует ряд применений, таких, как некоторые суперкомпьютеры, где доминируют вопросы производительности и емкости а снижение стоимост б > сти олее важно, чем надежность. В схеме ВАП) О пользовательские и системные данные распределяются по всем дискам массива.
Это дает заметное преимущество перед использованием одного большого диска: если два различных запроса ввода-вывода об ращаются к двум различным блокам данных, то имеется немалая вероят ность того, что эти блоки размещены на Различных дисках, и два запроса могут быть обработаны, уменьшая тем самым время ожидания в оче очереди ввода-вывода. Заметим, однако, что ВА10 О идет дальше простого распределения данных по массиву дисков: данные расщеплены 1в$г1ррей) по всем имеющимся дискам (см. Рис.
11.10). Все пользовательские и системные данные рассматриваются как хранящиеся на одном логическом диске. Диск делится на полосы, которые могут быть Физическими блоками, секторами или другими единицами хранения. Полосы циклически размещаются на последовательных дисках массива. В п-дисковом массиве первые п логических полос физически располагаются как первые полосы каждого из п дисков; вторые л полос располагаются как вторые полосы каждого из дисков и т.д.
Преимущество такой компоновки состоит в том, что если один запрос ввода-вывода обращается к множеству логически последовательных полос, то параллельно может бы ть обработано до п полос, и намного уменьшается тем самым время обработки запроса. На рис.
11.10 показано, что для отображения логического и физического дисковых пространств используется соответствующее программное обеспечение, которое может быть реализовано как в дисковой подсистеме, так и в компьютере. ВАШ О и передача большого объема данных Эффективность любого из уровней ВА1П непосредственно зависит от запросов компьютера и способа размещения данных. Наиболее очевидна адресация этих запросов в ВАП) О, где анализу не препятствует избыточность. Прежде всего рассмотрим использование ВАШ 0 для получения высокой скорости передачи ных. Приложения с высокими требованиями к скорости передачи данных данных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
