【正文】 決的方法就是用到通道技術(shù)。這就實(shí)現(xiàn)了子通道的循環(huán)輪轉(zhuǎn)，以達(dá)到多路控制的目的，字節(jié)多路通道主要用來(lái)控制低速、并且以字節(jié)為基本傳送單位的設(shè)備。它主要用于中速設(shè)備的控制。n 發(fā)出中斷信號(hào)通知 CPU通道程序已執(zhí)行完成。n 軟件緩沖技術(shù)是應(yīng)用廣泛的一種緩沖技術(shù)，它由緩沖區(qū)和對(duì)緩沖區(qū)的管理兩部分組成。對(duì)于輸出：進(jìn)程先將數(shù)據(jù)傳入緩沖區(qū)，OS再將數(shù)據(jù)送出到設(shè)備。但若兩者速度相差甚遠(yuǎn)時(shí)，效果不太理想。圖n IN指向可接收數(shù)據(jù)的空閑緩沖區(qū)的首址， OUT指針指向裝好數(shù)據(jù)且未取走的緩沖區(qū)首址。故當(dāng) IN指針達(dá)到最后一個(gè)緩沖區(qū)時(shí)，它將指向 START指n 當(dāng) IN到達(dá) OUT時(shí)，從設(shè)備輸入信息的操作也必須等待。而一個(gè)緩沖區(qū)由兩部分組成 : 一部分是用來(lái)標(biāo)識(shí)該緩沖器和用于管理的緩沖首部，另一部分是用于存放數(shù)據(jù)的緩沖體。其隊(duì)列構(gòu)成如圖所示。 緩沖池的工作緩沖區(qū)* 65第七章 設(shè)備管理 2. 緩沖池管理對(duì)緩沖池的管理由如下幾個(gè)操作組成 : (1) 從三種緩沖區(qū)隊(duì)列中按一定的選取規(guī)則取出一個(gè)緩沖區(qū)的過(guò)程 take_buf(type)。get_buf(out,number)從輸出緩沖隊(duì)列中取出裝滿(mǎn)輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) number， 將其作為 sout。取空白number緩沖區(qū)作為 hout。過(guò)程 add_buf(type,number)和take_buf(type,number)分別用來(lái)把緩沖區(qū)number插入 type隊(duì)列和從 type隊(duì)列中取出緩沖區(qū) number。設(shè)備分配流程圖靜態(tài)分配 ：在作業(yè)級(jí)進(jìn)行的，當(dāng)一個(gè)作業(yè)運(yùn)行之前由系統(tǒng)一次分配滿(mǎn)足需要的全部設(shè)備，這些設(shè)備一直為該作業(yè)占用，直到作業(yè)撤消。對(duì)于相同優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程來(lái)說(shuō)，則按先請(qǐng)求先服務(wù)策略分配。n 對(duì)這類(lèi)設(shè)備的分配是采用動(dòng)態(tài)分配的方式進(jìn)行的，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程要請(qǐng)求某個(gè)設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)按照某種算法立即分配相應(yīng)的設(shè)備給請(qǐng)求者，請(qǐng)求者使用完后立即釋放。當(dāng)程序要與設(shè)備交換信息時(shí)，系統(tǒng)就把要交換的信息存放在這部分存儲(chǔ)空間。n 我們把這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)外圍操作稱(chēng)為 SPOOLing， 也稱(chēng)為 假脫機(jī)操作 。它首先將 I/O請(qǐng)求中的邏輯設(shè)備名轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的物理設(shè)備名；然后，檢查 I/O請(qǐng)求命令中是否有參數(shù)錯(cuò)誤；在 I/O請(qǐng)求命令參數(shù)正確時(shí)，它把該命令插入指向相應(yīng) DCT 的 I/O請(qǐng)求隊(duì)列；然后啟動(dòng)設(shè)備分配程序。另外，還要檢查是否還有等待該設(shè)備的I/O請(qǐng)求命令。(3) I/O控制由專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)進(jìn)程 ——I/O進(jìn)程完成。c. 每類(lèi) (個(gè) )設(shè)備設(shè)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的 I/O進(jìn)程，但該進(jìn)程既可在用戶(hù)態(tài)也可在系統(tǒng)態(tài)下執(zhí)行。磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理n 1 磁盤(pán)概述n 2 磁盤(pán)調(diào)度算法n 3 磁盤(pán)容錯(cuò)技術(shù)n 4 文件系統(tǒng)性能的改善n 5 數(shù)據(jù)一致性控制目前，幾乎所有隨機(jī)存取的文件，都是存放在磁盤(pán)上，磁盤(pán) I/O速度的高低將直接影響文件系統(tǒng)的性能。n 掃描算法更適于磁盤(pán)負(fù)擔(dān)重的系統(tǒng)。n 例如：系統(tǒng)要向第 3柱 2頭 1扇區(qū)寫(xiě)數(shù)據(jù)，但發(fā)現(xiàn)該扇區(qū)是壞的時(shí)，便將數(shù)據(jù)寫(xiě)到熱修復(fù)區(qū)（如 200柱 16頭 1扇區(qū)）。n 在同一磁盤(pán)控制器控制下，增設(shè)一個(gè)完全相同的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。由一臺(tái)磁盤(pán)陣列控制器控制一組磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，組成一個(gè)高度可靠、快速的大容量磁盤(pán)系統(tǒng)。n RAID5 無(wú)專(zhuān)門(mén)校驗(yàn)盤(pán)， 校驗(yàn)數(shù)據(jù)分布在多個(gè)盤(pán)上 。n 性能 /價(jià)格比高。數(shù)據(jù)交付n 數(shù)據(jù)交付：將磁盤(pán)高速緩存中的數(shù)據(jù)傳送給請(qǐng)求者進(jìn)程。n 解決之道：周期性寫(xiě)回。n 因此可將索引結(jié)點(diǎn)放在中間位置。虛擬盤(pán)n 利用內(nèi)存仿真磁盤(pán)，又稱(chēng) RAM盤(pán)。 事務(wù)記錄n 記錄事務(wù)運(yùn)行時(shí)所有對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的修改信息。新的恢復(fù)算法在引入檢查點(diǎn)后，當(dāng)發(fā)生故障后，只需對(duì)最后一個(gè)檢查點(diǎn)以后開(kāi)始的事務(wù)執(zhí)行恢復(fù)工作。事務(wù)寫(xiě)對(duì)象時(shí)申請(qǐng)互斥鎖，只有對(duì)象未上鎖時(shí)才能申請(qǐng)到?？梢岳?PV操作來(lái)實(shí)現(xiàn)互斥。n 該記錄包括：事務(wù)名 事務(wù)的唯一標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)項(xiàng)名 被修改的數(shù)據(jù)項(xiàng)標(biāo)識(shí)舊值新值n 當(dāng)一個(gè)事務(wù)提交時(shí)，將一個(gè)提交記錄也寫(xiě)入事務(wù)記錄表中。n 緩存的內(nèi)容完全由系統(tǒng)控制，用戶(hù)不可見(jiàn)。提高磁盤(pán) I/O速度的其它方法n 提前讀 n 延遲寫(xiě) n 虛擬盤(pán)提前讀n 在訪問(wèn)文件時(shí)經(jīng)常是順序訪問(wèn)，因此在讀當(dāng)前塊時(shí)可以提前讀出下一塊。周期一般為幾十秒。如果在，則可直接訪問(wèn)緩存。可靠性更高后備系統(tǒng) 容量和安全性考慮，需要后備系統(tǒng)。常用于 I/O較頻繁的事務(wù)處理。n 存放數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)的第一塊放在第一個(gè)磁盤(pán)上，第 N塊放在第 N個(gè)磁盤(pán)上。n 一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，必須立即發(fā)出警告，盡快修復(fù)。寫(xiě)后讀校驗(yàn)為了保證所有寫(xiě)入到磁盤(pán)的數(shù)據(jù)都能寫(xiě)入完好的盤(pán)塊中，應(yīng)該在每次寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，又立即從磁盤(pán)上讀出該塊數(shù)據(jù)，并同寫(xiě)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比（校驗(yàn)）。3 磁盤(pán)容錯(cuò)技術(shù)磁盤(pán)容錯(cuò)技術(shù)： n SFT1： 低級(jí)磁盤(pán)容錯(cuò)技術(shù)，主要用于防止磁盤(pán)表面發(fā)生缺陷所引起的數(shù)據(jù)丟失； n SFT2： 中級(jí)磁盤(pán)容錯(cuò)技術(shù)，主要用于防止磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和磁盤(pán)控制器故障引起的系統(tǒng)不能正常工作； n SFT3： 高級(jí)磁盤(pán)容錯(cuò)技術(shù)。n 電梯算法杜絕了饑餓，但當(dāng)請(qǐng)求對(duì)磁道的分布是均勻時(shí)，磁頭回頭，近磁頭端的請(qǐng)求很少（因?yàn)榇蓬^剛經(jīng)過(guò)），而遠(yuǎn)端請(qǐng)求較多，這些請(qǐng)求等待時(shí)間要長(zhǎng)一些。負(fù)責(zé)設(shè)置相應(yīng)設(shè)備有關(guān)寄存器的值，啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行 I/O操作，指定操作的類(lèi)型和數(shù)據(jù)流向等。同樣，在外設(shè)發(fā)出中斷請(qǐng)求之后， I/O進(jìn)程也被調(diào)度執(zhí)行以響應(yīng)中斷。I/O控制的實(shí)現(xiàn)I/O控制過(guò)程在系統(tǒng)中可以按三種方式實(shí)現(xiàn) : (1) 作為請(qǐng)求 I/O操作的進(jìn)程的一部分實(shí)現(xiàn)。在設(shè)備分配程序?yàn)?I/O請(qǐng)求分配了相應(yīng)的設(shè)備、控制器和通道之后， I/O控制模塊還將啟動(dòng)緩沖管理模塊為此次 I/O傳送申請(qǐng)必要的緩沖區(qū)，以保證 I/O傳送的順利完成。從用戶(hù)進(jìn)程的輸入輸出請(qǐng)求開(kāi)始，給用戶(hù)進(jìn)程分配設(shè)備和啟動(dòng)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行 I/O操作，以及在I/O操作完成之后響應(yīng)中斷，進(jìn)行善后處理為止的整個(gè)系統(tǒng)控制過(guò)程稱(chēng)為 I/O控制 。如系統(tǒng)打印信息時(shí)，就把要打印的信息送到某個(gè)存儲(chǔ)空間中去，然后由系統(tǒng)在適當(dāng)時(shí)機(jī)把存儲(chǔ)空間上的信息送到打印機(jī)上打印出來(lái)。而別的進(jìn)程又因得不到相應(yīng)的設(shè)備而不能運(yùn)行，因此嚴(yán)重地影響到整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率。根據(jù)設(shè)備的特性把設(shè)備分成獨(dú)占設(shè)備、共享設(shè)備和虛擬設(shè)備三種。動(dòng)態(tài)分配在進(jìn)程運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行的，當(dāng)進(jìn)程需要使用設(shè)備時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用命令向系統(tǒng)提出設(shè)備請(qǐng)求，系統(tǒng)按一定的分配策略給進(jìn)程分配所需設(shè)備，一旦使用完畢立即釋放。下面給出過(guò)程 get_buf和 put_buf的描述。將 hout放入 out隊(duì)列——————————————get_buf(out,number)。而 get_buf(in,number)則從輸入緩沖隊(duì)列中取出一個(gè)裝滿(mǎn)輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) number作為輸入緩沖區(qū) sin， 當(dāng) CPU從中提取完所需數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)調(diào)用過(guò)程 put_buf(em,sin)將該緩沖區(qū)釋放和插入空白緩沖隊(duì)列 em中。(3) 供進(jìn)程申請(qǐng)緩沖區(qū)用的過(guò)程get_buf(type,number)。這些緩沖區(qū)被稱(chēng)為工作緩沖區(qū)。對(duì)緩沖池的管理是通過(guò)對(duì)每一個(gè)緩沖器的緩沖首部進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)的。（ 4）、緩沖池環(huán)形緩沖區(qū)一般用于特定的進(jìn)程，屬于專(zhuān)用緩沖區(qū)，當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí)，將會(huì)有許多這樣的環(huán)形緩沖區(qū)，這不僅要消耗大量的內(nèi)存空間，利用率也不高。n 對(duì)于輸入信息而言，設(shè)備接收信息時(shí)，信息輸入到IN指向的緩沖區(qū)，當(dāng)一個(gè)緩沖區(qū)裝滿(mǎn)后， IN指針指向下一個(gè)空閑緩沖區(qū) 。因此引入環(huán)形緩沖技術(shù)。原理： 設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū) buf1和 buf2。 單緩沖167。傳輸速度是333MHz／ s， 未來(lái)將達(dá)到 1GHz／ s。在一大型系統(tǒng)中可以同時(shí)存在這三種類(lèi)型的通道以便控制各種不同類(lèi)型的設(shè)備。n 選擇通道： 這種通道一次執(zhí)行一個(gè)通道程序，控制一臺(tái)設(shè)備連續(xù)地傳送一批數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)程序執(zhí)行完后，才轉(zhuǎn)向下一個(gè)程序。通道在 CPU的控制下獨(dú)立地執(zhí)行通道程序，對(duì)外部設(shè)備的 I/O操作進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)存與外設(shè)之間成批的數(shù)據(jù)交換。中斷處理程序喚醒 A， 返回 B的斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。如果設(shè)備較多時(shí)，中斷次數(shù)會(huì)很多，使 CPU的計(jì)算時(shí)間大大減少。浪費(fèi)大量 CPU時(shí)間2 I/O中斷方式I/O控制器能發(fā)中斷 。4. 通道控制表 CHCT(CHannel Control Table)該表只在通道控制方式的系統(tǒng)中存在，也是每個(gè)通道一張。(5) 等待隊(duì)列指針，等待使用該設(shè)備的進(jìn)程組成等待隊(duì)列，其隊(duì)首和隊(duì)尾指針存放在 DCT中。4 設(shè)備管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1. 設(shè)備控制表 DCT(Device Control Table)設(shè)備控制表 DCT反映設(shè)備的特性、設(shè)備和 I/O控制器的連接情況。 當(dāng)進(jìn)程要求設(shè)備資源時(shí)，該接口將進(jìn)程要求轉(zhuǎn)達(dá)給設(shè)備管理程序；(2) 進(jìn)行設(shè)備分配。n 出錯(cuò)條件：各種設(shè)備的出錯(cuò)條件不同，有的可能產(chǎn)生奇偶錯(cuò)，打印機(jī)可能產(chǎn)生無(wú)紙錯(cuò)等。又如在 MSDOS系統(tǒng)中，程序的 I/O操作不必指出在哪臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行，一般情況下是從鍵盤(pán)上輸入數(shù)據(jù)，而在顯示器上輸出數(shù)據(jù)。即臨界資源。第八章 設(shè)備管理n 概述 n I/O控制方式n 緩沖技術(shù) n 設(shè)備分配 n I/O進(jìn)程控制n 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序n 磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理概述n 1 設(shè)備的分類(lèi) n 2 設(shè)備管理的目標(biāo) n 3 設(shè)備管理的功能和任務(wù) n 4 設(shè)備管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)