輸入輸出系統(tǒng)設(shè)備課件(已修改)
2025-03-07 06:54 本頁面
【正文】 第六章 輸入輸出系統(tǒng) ? 第六節(jié)磁盤存儲(chǔ)器的性能和調(diào)度 – 磁盤的結(jié)構(gòu) – 磁盤調(diào)度 – 磁盤高速緩存 – 提高磁盤速度的方法 – RAID介紹 磁盤工作機(jī)制和性能參數(shù) 磁道 t 磁盤軸 磁頭組 扇區(qū) s 柱面 c 盤片 磁頭 讀寫頭 讀取或?qū)懭霑r(shí)，磁頭必須被定位在 期望的磁道 ，并從所 期望的柱面和扇區(qū) 的開始 ■ 尋道時(shí)間 ■ 定位到期望的磁道所花費(fèi)的時(shí)間 旋轉(zhuǎn)延遲 ■ 從零扇區(qū)開始處到達(dá)目的地花費(fèi)的時(shí)間 平均旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間 =磁盤旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間的一半 尋道時(shí)間 ? 定位讀 /寫磁頭所用的時(shí)間 ? 尋道時(shí)間越短， I/O 操作越快 ? 尋道時(shí)間規(guī)范 包括 ? 全程 ? 平均 ? 道間 ? 磁盤的尋道時(shí)間由驅(qū)動(dòng)器制造商指定 模塊 2：數(shù)據(jù)中心環(huán)境 4 徑向移動(dòng) 旋轉(zhuǎn)延遲 ? 盤片通過旋轉(zhuǎn)將數(shù)據(jù)置于讀 /寫磁頭下所用的時(shí)間 ? 取決于磁盤軸的旋轉(zhuǎn)速度 ? 平均旋轉(zhuǎn)延遲 ? 旋轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間的一半 ? 對于“ X”rpm，驅(qū)動(dòng)器延遲以毫秒為單位按以下方式計(jì)算： 模塊 2：數(shù)據(jù)中心環(huán)境 5 數(shù)據(jù)傳輸速度 ? 每單位時(shí)間驅(qū)動(dòng)器可以向 HBA 輸送的平均數(shù)據(jù)量 ? 內(nèi)部傳輸速度：數(shù)據(jù)從盤片表面移至磁盤內(nèi)部緩沖區(qū)時(shí)的速度 ? 外部傳輸速度：數(shù)據(jù)通過接口移至 HBA 時(shí)的速度 模塊 2：數(shù)據(jù)中心環(huán)境 6 接口 緩沖區(qū) HBA 內(nèi)部傳輸速度在此測量 外部傳輸速度在此測量 磁頭磁盤組合 磁盤驅(qū)動(dòng)器 磁盤 I/O傳輸時(shí)間 rNbrTT sa ???21等待設(shè)備可用 等待通道 可用 尋道 數(shù)據(jù)傳送 訪問時(shí)間 設(shè)備忙 旋轉(zhuǎn)延時(shí) 磁盤 I/O傳輸時(shí)間 rNbrTT sa ???21尋道時(shí)間 等待設(shè)備可用 等待通道可用 尋道 數(shù)據(jù)傳送 設(shè)備忙 旋轉(zhuǎn)延時(shí) 磁盤 I/O傳輸時(shí)間 rNbrTT sa ???21旋轉(zhuǎn)延遲 1/r =旋 轉(zhuǎn) 一周的 時(shí)間 等待設(shè)備可用 等待通道可用 尋道 數(shù)據(jù)傳送 設(shè)備忙 旋轉(zhuǎn)延時(shí) rNbrTT sa ???21磁盤 I/O傳輸時(shí)間 傳輸時(shí)間 b = 傳輸 的比特?cái)?shù) N = 磁道上的比特?cái)?shù) r = 磁盤轉(zhuǎn)數(shù) 等待設(shè)備可用 等待通道可用 尋道 數(shù)據(jù)傳送 設(shè)備忙 旋轉(zhuǎn)延時(shí) 磁盤調(diào)度算法 通過優(yōu)化磁盤訪問請求順序來提高磁盤訪問性能 ■ 隨機(jī)處理磁盤訪問請求的性能表現(xiàn)很差 尋道時(shí)間是磁盤訪問最耗時(shí)的部分 同時(shí)會(huì)有多個(gè)在同一磁盤上的 I/O請求 先進(jìn)先出 (FIFO)算法 按順序處理請求 ■ 公平對待所有進(jìn)程 ■ 在有很多進(jìn)程的情況下，接近隨機(jī)調(diào)度的性能 ■ FIFO算法示例 合計(jì)磁頭移動(dòng)距離 = 磁盤訪問序列 = 98,183,37,122,14,124,65,67 初始磁頭位置： 53 0 14 37 53 65 67 98 122 124 183 199 45 +85 +146 +85 +108 +110 +59 +2 =640 最短服務(wù)時(shí)間優(yōu)先 (SSTF) 選擇從磁臂當(dāng)前位置需要移動(dòng)最少的 I/O請求 ■ 總是選擇最短尋道時(shí)間 ■ SSTF算法示例 合計(jì)磁頭移動(dòng)距離 = 磁盤訪問序列 = 98,183,37,122,14,124,65,67 初始磁頭位置： 53 0 14 37 53 65 67 98 122 124 183 199 12 +2 +30 +23 +84 +24 +2 +59 =236 掃描算法 (SCAN) 磁臂在一個(gè)方向上移動(dòng)，訪問所有未完成的請求，直到磁臂到達(dá)該方向上最后的磁道 優(yōu)先考慮磁頭當(dāng)前的移動(dòng)方向 ■ 調(diào)換方向時(shí)機(jī)
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