В. Столлингс - Операционные системы (1114679), страница 109
Текст из файла (страница 109)
должны удовлетворять двум условиям. Первое состоит в том, что на протяжении всего ма ш маршрута между главной памятью компьютера и отдельными дисководами должна ы жна быть большая пропускная способность передачи данных. Сюда включаются вн внутренние шины контроллера„шины ввода-вывода компьютера, адаптеры Ввода-вывода, шины основной памяти. Второе условие заключается в создании приложением таких запросов вводавыво а ко да, которые бы эффективно управляли дисковым массивом. Это условие выполняется если , если типичный запрос адресован большому по сравнению с размером полосы объе.
л му логически непрерывных данных, В этом случае один запрос ввода-вывода включает и ает параллельную передачу данных из нескольких дисков, увеличивая произво ите дительность передачи данных по сравнению с передачей при одном диске. 'Часть б. Операции ввода-вывода и Г лава 11. Управление вводом-выводом и дисковое планирование 571 ! $ $ $ ! ! $ $ $ $ $ $ г) ВА(й 3 (четность с чередующимися битами) ! ! $ ! $ $ $ $ $ $ $ $ ! ! ! $ $ $ ! ! $ ! д) НАЮ 4 (четность с чередующимися блоками) б) ВА(0 ! (огражение) $ $ $ ! ! $ $ ° $ $ ! ! $ $ ! $ $ ! ! ! $ а) НА(й 2 (избыточность с кодами Хзмминга) Рис.
11.9. Уровни ИА1В е) РА() 5 (распределенная четность с чередугощимися блоками) $ $ $ $ $ $ ! ! $ $ $ $ $ ! $ $ $ $ $ $ ж) ЙА(й 6 (даойная избыточность) Рис. 11.9. Уровни ВА111 ( продолжение) КАП) О и высокая частота запросов ввода-вывода В среде, ориентированной на транзакции, пользователя обычно больше интересует время отклика, чем скорость передачи данных. При индивидуальном запросе ввода-вывода для небольшого объема данных преобладающее время операции затрачивается на перемещение дисковых головок (время поиска) и на вращение диска. В транзакционной среде могут происходить сотни запросов ввода-вывода в ~~кунду.
дисковый массив может обеспечить высокую скорость выполнения операций ввода-вывода путем выравнивания загрузки нескольких дисков. Эффективное выравнивание загрузки достигается только при наличии большого множества ожидающих обработки запросов ввода-вывода. Под этим, по сути, подра- 1'лава 11. управление вводом-выводом и дисковое планирование 673 Часть 5. Операции ввода-вывода и 1 Физический диск 3 Физический диск 2 докический диск ! ! ! ! $ ! ! ! ! ! $ ! ! $ ! ! ! $ ! ! ! $ ! ! ! $ ! ! ! ! ! ! ! „! ! ! ! ! $ ! ! ! ! ! ! ! ! $ ! $ $ $ ! ! ! $ ! $ ! ! ! ! $ $ $ ! ! ! $ ! ! ! ! $ $ ! ! ! $ ! ! $ ! ! ! $ $ $ ! $ ! ! ВАШ 2 ВА1Р 3 Часть б.
Операции ввода-выв мевается существование нескольких независимых приложений (или одного, еиентиро а ованного на выполнение транзакций, способного выполнять множество инхронны нных запросов ввода-вывода). На эффективность будет оказывать влияке и раз размер полосы. Если размер полосы сравнительно большой, такой, что ~ин запР . прос ввода-вывода требует доступа только к одному диску, то множество зходящи с ящихся в режиме ожидания запросов может быть ооработано параллельно, тем самым уменьшается время ожидания в очереди каждого запроса. Рис.
к1.10. Размекцение данных в,ккасеиее ЛАП) О (МАЯЯ977 ВА1В 1 отличается от ВАП) 2 — ВАЮ б способом достижения и Во всех остальных ВА1В-схемах используется какой-либо способ вы то время как в ВА1Р 1 избыточность достигается простым дублиро данных. Как показано на рис. 11.9,6, в атой схеме используется то ление данных, что и в ВАХО О, но каждая логическая полоса раз двух разных Физических дисках, так что для каждого диска мас зеркальный диск, содержащий точно такие же данные. ВА10 1 обладает следующими положительными характеристик 1. Запрос на чтение может быть обслужен любым из двух дисков, необходимые данные; для обслуживания выбирается тот диск минимальное время поиска. 2.
Для запроса на запись необходимо обновление обеих полос, что выполнено в параллельном режиме. Поэтому скорость записи более медленной из них (т.е той, для которой время поиска большим). Однако никаких дополнительных расходов на запись при приме ненни ВАП) 1 не требуется. На уровнях со второго по шестой операция за писи требует вычисления контрольных битов. 3. Простота восстановления данных в случае сбоя — при сбое одного диска данные могут быть доступны из второго, Принципиальной отрицательной характеристикой ВАНА 1 является стон мость, связанная с необходимостью двойного дискового пространства для логи ческого диска.
По этой причине использование ВАП) 1 ограничено дисками с системным программным обеспечением и данными, а также другими очень важ. ными файлами. В этих случаях ВА1В 1 обеспечивает создание резервных копий всех файлов в режиме реального времени, так что в случае аварийной ситуации на диске все критические данные могут быть немедленно извлечены. В среде, ориентированной на транзакции„ ВАЯВ 1 может достичь высокой частоты запросов ввода-вывода, если основная масса запросов — на чтение диска.
В этой ситуации производительность ВАП) 1 может приблизиться к двойной производительности ВА10 О, Тем не менее если большая часть запросов — на запись, существенного повышения производительности по сравнению с ВАШ О достичь не удастся. ВАШ 1 может также обеспечить повышенную производительность для приложений с интенсивным считыванием с диска. Уровни 2 и 3 используют технологию параллельного доступа. В таком массиве все диски, являющиеся элементами массива, участвуют в выполнении каждого запроса ввода-вывода. Обычно шпиндели индивидуальных дисководов синхронизируются таким образом, что все головки дисков располагаются в одной и той же позиции в любой момент времени. Как и в других схемах, здесь также используется разделение данных на полосы.
В схемах ВАЯВ 2 и ВАШ 3 полосы оказываются очень малыми; нередко они соответствуют одному байту или слову. В схеме ВАП) 2 код с коррекцией ошибок рассчитывается по ссютветствующим битам каждого диска и хранится в соответствующих местах дискового массива. Обычно в этом случае используется код Хэмминга (Накппйпй), который способен исправлять одинарные и выявлять двойные ошибки. Несмотря на то что для ВАНА 2 необходимо меньшее количество дисков, чем для ВАП) 1, эта схема все еще весьма дорога.
Количество резервных дисков пропорционально количеству дисков данных. При одиночном считывании осуществляется одновременный доступ ко всем дискам. Данные запроса и код корРекции ошибок передаются контроллеру массива. При наличии однобитовой ошибки контроллер способен быстро ее откорректировать, так что доступ для чтения в этой схеме не замедляется. При одиночной записи происходит одновременное обращение ко всем дискам массива. Схема ВАПЭ 2 могла бы использоваться в среде с многочисленными ошибками дисков. Однако в силу высокой надежности дисков ВАП) 2 не была реализована.
1 3 организована аналогично схеме ВАП) 2. Отличие состоит в том, что для ВАП) 3 требуется только один резервный диск, независимо от раз- 1'лава 11. Управление вводом-выводом и дисковое планирование 576 мера дискового массива. В ВАП) 3 применяется параллельный доступ с распределенными по небольшим полосам данными. Вместо кода с исправлением ошибок для всех битов в одной и той же позиции на всех дисках, размещается рассчитанный простой бит четности. Избыточность При сбое дисковода происходит обращение к дисководу четности, и данные восстанавливаются на основе инФормации из оставшихся устройств. Как только сбойный диск будет заменен, отсутствующие данные могут быть заново сохранены на новой диске, после чего продолжается штатная работа системы.
Восстановить данные довольно просто. Рассмотрим массив из пяти дисков, в которых ХО-ХЗ вЂ” данные на дисках Π— 3, а Х4 — данные диска четности. Четность для 1-го бита вычисляется следующим образом: 4. Х4Я = ХЗ(г') Е Х2(1) Е Х1(г') Е ХО(~') Предположим, что произошел сбой диска Х1. Если мы добавим Х4(1)ЕХ1(1) к обеим частям предыдущего уравнения, то получим Х1(1) = Х4(1) Е ХЗ(') ЕХ2(1) ЕХО( ) Таким образом, содержимое каждой полосы данных Х1 может быть восста-: новлено по содержимому соответствующих полос остальных дисков массива.;., Этот принцип работает во всех ВА1Р-уровнях с третьего по шестой. В случае сбоя диска все данные остаются доступными в так называемом со--.
кращенном режиме, В этом режиме для операций чтения отсутствующие данны ' восстанавливаются "'на лету", с применением описанного способа. При сокр»" щенной записи данных должна поддерживаться согласованность по четности д позднейшего восстановления информации. Возврат к штатному Функциониро нию требует замены сбойного диска и полного восстановления его содержимого.- Производительность Поскольку данные разбиваются на очень малые полосы, ВАП) 3 можеФ!,," обеспечить высокую скорость передачи данных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
