【正文】 進(jìn)程的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。返回時(shí)不為任何的等待訪問者服務(wù)。這些措施主要用于防止將數(shù)據(jù)寫入有缺陷的盤塊中。如果磁盤驅(qū)動器或磁盤控制器發(fā)生故障，則第一級容錯(cuò)就無能為力了。廉價(jià)磁盤冗余陣列RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disk)。比傳統(tǒng)鏡像盤快。n 速度快。磁盤高速緩存磁盤高速緩存的形式n 在內(nèi)存中開辟一個(gè)單獨(dú)的存儲空間作為磁盤高速緩存。周期性寫回磁盤n LRU算法中，那些經(jīng)常被訪問的盤塊可能會一直保留在高速緩存中，而長期不被寫回磁盤中。優(yōu)化索引結(jié)點(diǎn)的分布n 訪問文件時(shí)，先要訪問索引結(jié)點(diǎn)，然后再訪問文件數(shù)據(jù)。直到該盤塊淘汰時(shí)或周期性寫回時(shí)。n 事務(wù)的操作全部完成時(shí)要執(zhí)行提交（mit） 操作。n 系統(tǒng)每隔一段時(shí)間便寫一條檢查點(diǎn)記錄到事務(wù)記錄表，并進(jìn)行恢復(fù)工作，即：對已經(jīng)提交的事務(wù)執(zhí)行 redo， 未提交的事務(wù)執(zhí)行 undo。n 因?yàn)楫?dāng)一個(gè)事務(wù)讀一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，另一事務(wù)應(yīng)該也能讀同一數(shù)據(jù)項(xiàng)，但上互斥鎖時(shí)沒有這種可能?；コ怄in 當(dāng)事務(wù)訪問一數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，給它上鎖 ，訪問完后開鎖。搜索整個(gè)事務(wù)記錄表：n 對于已經(jīng)提交了的事務(wù)，執(zhí)行 redo操作n 對于未提交事務(wù)，執(zhí)行 undo操作2 檢查點(diǎn)檢查點(diǎn) （ Check points） 的作用n 隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，事務(wù)記錄表會變得越來越大，這樣當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，搜索整個(gè)事務(wù)記錄表來進(jìn)行恢復(fù)就是一件非常費(fèi)時(shí)的工作。n 1 事務(wù)n 2 檢查點(diǎn)n 3 并發(fā)控制1 事務(wù)事務(wù)（ Transaction） 的定義 n 事務(wù)是用于訪問和修改各種數(shù)據(jù)項(xiàng)的一個(gè)程序單位。延遲寫n 修改緩存中的數(shù)據(jù)后一般應(yīng)立即寫回磁盤，但該盤塊可能還會被修改，立即寫回會帶來很大的開銷。n 物理塊連續(xù)分配可以減少磁頭的移動。置換算法n 如果高速緩存已滿，則需要進(jìn)行淘汰。n 硬盤： n 光盤： 很有前途。除了 RAID0， 其余各級都采用了容錯(cuò)技術(shù)。 RAID分級 n RAID0—RAID7n RAID0 提供并行交叉存?。]有冗余能力） 至少兩個(gè)盤n RAID1 兩個(gè)盤，并行交叉存取，并把一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)鏡像到另一個(gè)磁盤上。n 將兩臺磁盤驅(qū)動器分別接到兩個(gè)磁盤控制器上。并對該壞盤塊進(jìn)行登記。n 在系統(tǒng)每次啟動時(shí)都要進(jìn)行兩份目錄和分配表的檢查。 總是從 0號柱面開始向里掃描。 設(shè)備開關(guān)表中給出相應(yīng)設(shè)備的各種操作子程序的入口地址，例如打開、關(guān)閉、讀、寫和啟動設(shè)備子程序的入口地址。I/O進(jìn)程也可分為三種方式實(shí)現(xiàn)。(2) 作為當(dāng)前進(jìn)程的一部分實(shí)現(xiàn)。例如 UNIX系統(tǒng)首先請求緩沖區(qū)，然后把 I/O請求命令寫到緩沖區(qū)中并將該緩沖區(qū)掛到設(shè)備的 I/O請求隊(duì)列上。 I/O控制的功能 ?I/O控制過程首先收集和分析調(diào)用 I/O控制過程的原因：是外設(shè)來的中斷請求？還是進(jìn)程來的 I/O請求？然后分別調(diào)用不同的程序模塊進(jìn)行處理。通常人們把共享設(shè)備中代替獨(dú)占設(shè)備的那部分存儲空間和相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)稱為 虛擬設(shè)備 ，并把對這類設(shè)備的分配稱作虛擬分配。n 為提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率，提出了在高速共享設(shè)備上模擬低速設(shè)備功能的技術(shù)，稱為虛擬設(shè)備技術(shù)。磁帶機(jī)可作為獨(dú)占設(shè)備，也可作為共享設(shè)備。 n 先請求先服務(wù)n 優(yōu)先級高的優(yōu)先服務(wù)先請求先服務(wù)當(dāng)有多個(gè)進(jìn)程對某一設(shè)備提出 I/O請求時(shí)，或者是在同一設(shè)備上進(jìn)行多次 I/O操作時(shí)，系統(tǒng)按提出 I/O請求的先后順序，將進(jìn)程發(fā)出的 I/O請求命令排成隊(duì)列，其隊(duì)首指向被請求設(shè)備的 DCT。設(shè)描述資源數(shù)目的信號量 RS(type)， 其初值為 n(n為type隊(duì)列長度 )。將 sout放入 em隊(duì)列顯然，對于各緩沖隊(duì)列中緩沖區(qū)的排列以及每次取出和插入緩沖隊(duì)列區(qū)的順序都應(yīng)有一定的規(guī)則。取空白number緩沖區(qū)作為 hin數(shù)據(jù)由設(shè)備 hinput_buf(in,hin)。其中，參數(shù) type表示緩沖隊(duì)列類型， number為緩沖區(qū)號，而 work_buf則表示工作緩沖區(qū)類型。(2) 用于提取設(shè)備輸入數(shù)據(jù)的提取輸入緩沖區(qū) sin。它包括設(shè)備號、設(shè)備上的數(shù)據(jù)塊號 (塊設(shè)備時(shí) )、互斥標(biāo)識位以及緩沖隊(duì)列連接指針和緩沖器號等。n 系統(tǒng)必須考慮到這種方案的約束條件，即INOUT( 初始狀態(tài)除外 )。系統(tǒng)中有個(gè)緩沖區(qū)鏈?zhǔn)字羔?，指向第一個(gè)緩沖區(qū)，每個(gè)緩沖區(qū)中有一個(gè)指向下一個(gè)緩沖區(qū)的指針，最后一個(gè)緩沖區(qū)中的指針指向第一個(gè)緩沖區(qū)，從而形成環(huán)形緩沖區(qū)鏈。輸入設(shè)備向 buf2中填數(shù)據(jù)。 環(huán)形緩沖167。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種設(shè)備 (包括中央處理機(jī) )的運(yùn)行速度差異甚大， CPU的運(yùn)行速度是以微秒甚至以納秒計(jì)，而設(shè)備的運(yùn)行速度則是以毫秒甚至以秒計(jì)；（ 速度的差異 ）另一方面系統(tǒng)的 負(fù)荷也不均勻 ，有時(shí)處理機(jī)進(jìn)行大量的計(jì)算工作，沒有 I/O操作，有時(shí)又會進(jìn)行大量的 I/O操作，這兩個(gè)極端都會造成系統(tǒng)中的一些設(shè)備過于繁忙，一部分設(shè)備過于空閑，嚴(yán)重地影響 CPU與外設(shè)的并行工作。n 缺點(diǎn)：一次只能控制一臺設(shè)備進(jìn)行 I/O操作。這樣就使得 CPU基本上擺脫了 I/O操作的處理工作，提高了 CPU與設(shè)備之間的并行程序，從而提高了整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率。 DMA方式與中斷的主要區(qū)別n 中斷方式是在數(shù)據(jù)緩沖寄存區(qū)滿后，發(fā)中斷請求， CPU進(jìn)行中斷處理 DMA方式則是在所要求傳送的數(shù)據(jù)塊全部傳送結(jié)束時(shí)要求 CPU進(jìn)行中斷處理 大大減少了 CPU進(jìn)行中斷處理的次數(shù)n 中斷方式的數(shù)據(jù)傳送是由 CPU控制完成的 而 DMA方式則是在 DMA控制器的控制下不經(jīng)過CPU控制完成的CPU向控制器發(fā)出啟動 DMA通知和有關(guān)參數(shù)控制器向內(nèi)存發(fā)出詢問請求訪問內(nèi)存（讀、寫）計(jì)數(shù)器減 1結(jié)束否發(fā)中斷NYDMA的實(shí)現(xiàn)流程4 通道方式 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中較為典型的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是主機(jī)、通道、控制器和外部設(shè)備。3 DMA方式控制器功能更強(qiáng)，除有中斷功能外，還有一個(gè)DMA控制機(jī)構(gòu)。 輸入完成時(shí)，控制器發(fā)出中斷，中斷 B， 通過中斷進(jìn)入中斷處理程序。顯然，一個(gè)進(jìn)程只有獲得了通道、控制器和所需設(shè)備三者之后，才具備了進(jìn)行 I/O操作的物理?xiàng)l件。2. 系統(tǒng)設(shè)備表 SDT(System Device Table)???? 系統(tǒng)設(shè)備表 SDT整個(gè)系統(tǒng)一張，它記錄已被連接到系統(tǒng)中的所有物理設(shè)備的情況，并為每個(gè)物理設(shè)備設(shè)一表項(xiàng)。系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備都必須有一張 DCT， 且在系統(tǒng)生成時(shí)或在該設(shè)備和系統(tǒng)連接時(shí)創(chuàng)建，但表中的內(nèi)容則根據(jù)系統(tǒng)執(zhí)行情況而被動態(tài)地修改。 這需要有相應(yīng)的硬件支持。如 UNIX系統(tǒng)把外設(shè)作為特別文件處理，把設(shè)備看作文件，用操作文件的方法來操作設(shè)備，這極大地方便了用戶。（ 2）、提高設(shè)備利用率n 提高設(shè)備的使用效率是操作系統(tǒng)設(shè)備管理的重要目標(biāo)。用戶能獨(dú)立于具體物理設(shè)備而方便的使用設(shè)備。如打印機(jī)n 高速設(shè)備：每秒數(shù)百 K到數(shù)兆。n 塊設(shè)備 ： I/O傳輸?shù)膯挝皇菈K，如磁盤、磁帶。用戶不用關(guān)心他所使用的到底是哪一臺設(shè)備。（ 3）、設(shè)備的統(tǒng)一管理外設(shè)的種類繁多，特性各異，主要差別反映在以下幾個(gè)方面：n 速度：不同的設(shè)備處理和傳遞信息的速度差別甚大，如鍵盤每秒鐘只能處理幾個(gè)或幾十個(gè)字符，而磁盤的處理速度可達(dá)幾十 MB/Sn 傳遞單位：有的設(shè)備以字符為單位傳遞信息，如鍵盤。其主要任務(wù)是：(1) 選擇和分配輸入輸出設(shè)備以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作；(2) 控制輸入輸出設(shè)備和 CPU（ 或內(nèi)存）之間交換數(shù)據(jù)；(3) 為用戶提供友好的透明接口，把用戶和設(shè)備硬件特性分開，使得用戶在編制應(yīng)用程序時(shí)不必涉及具體設(shè)備，系統(tǒng)按用戶要求控制設(shè)備工作。在沒有通道（或 DMA） 的系統(tǒng)里，則由設(shè)備管理程序利用中斷技術(shù)來完成上述并行操作；(4) 進(jìn)行緩沖區(qū)管理。(3) 設(shè)備地址或設(shè)備號，由計(jì)算機(jī)原理課可知，每個(gè)設(shè)備都有相應(yīng)的地址或設(shè)備號。(3) 設(shè)備類型和設(shè)備標(biāo)識符，該項(xiàng)的意義與 DCT中的相同?？刂萍拇嫫饔袔讉€(gè)重要的信息位：啟動位、完成位、忙位。 A從 M取數(shù)處理。設(shè)備開始工作。 在沒有通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，中央處理機(jī)是通過控制器控制 I/O操作的。通道的種類n 字節(jié)多路通道： 字節(jié)多路通道是以字節(jié)為基本傳輸單位，當(dāng)一子通道控制的某臺外設(shè)交換了一個(gè)字節(jié)后，就轉(zhuǎn)向下一個(gè)子通道，以控制下一臺設(shè)備傳送一個(gè)字節(jié)。選擇通道 n 數(shù)組多路通道： 這種通道是上述兩種通道的折中，可以分時(shí)的方式執(zhí)行多道程序，每道程序可傳送一組數(shù)據(jù)。n 執(zhí)行 CCW中的通道指令，進(jìn)行實(shí)際的 I/O操作，執(zhí)行完畢后，如果還有下一條指令，則返回前一步，否則轉(zhuǎn)下一步。n 緩沖技術(shù)可以用硬件緩沖器來實(shí)現(xiàn)，在設(shè)備控制器中有硬件緩沖器，通常容量較小，一般為 1個(gè)字節(jié)。對于輸入：設(shè)備先將數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)，OS再將數(shù)據(jù)傳給進(jìn)程。 （ 3）、環(huán)形緩沖技術(shù)當(dāng)生產(chǎn)和消費(fèi)數(shù)據(jù)的速度基本匹配時(shí)，雙緩沖能獲得較好效果。環(huán)形緩沖區(qū)用于輸入 (輸出 )時(shí)，還要有兩個(gè)指針 IN和 OUT。由于該方案是個(gè)環(huán)形鏈 。 緩沖池的管理1. 緩沖池的結(jié)構(gòu)緩沖池由多個(gè)緩沖區(qū)組成。（ 3）裝滿輸出數(shù)據(jù)的輸出緩沖隊(duì)列 out， 其隊(duì)首指針為 F(out)， 隊(duì)尾指針為 L(out)。緩沖池的工作緩沖區(qū)如圖所示。n 對緩沖區(qū)的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的提取也是由過程 get_buf和