【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1 ? RAID1采用鏡像盤雙份所有數(shù)據(jù)來提高容錯(cuò)性，讀請(qǐng)求擁有最小尋道時(shí)間，寫請(qǐng)求可并行完成。 缺點(diǎn)是容量下降一半，故成本很高 。 52 RAID 2 ? RAID2采用數(shù)據(jù)字或字節(jié)交叉存放，并行存取獲得高性能，使用 海明校驗(yàn)碼 ，適合大量順序數(shù)據(jù)訪問。 由于使用多個(gè)冗余盤，成本較高 。 53 RAID 3 ? RAID3是 RAID2的簡(jiǎn)化版本，差別是它 僅用一只冗余盤，采用奇偶校驗(yàn)技術(shù) 。 54 RAID 4 ? RAID4采用 獨(dú)立存取磁盤陣列，數(shù)據(jù)條帶交叉存放 ，訪問請(qǐng)求可并行地獲得滿足，適合有較高 I/O請(qǐng)求速度的應(yīng)用場(chǎng)合，使用一只冗余盤存放奇偶校驗(yàn)碼。 55 RAID 5 ? RAID5與 RAID4的組織類似，但 奇偶校驗(yàn)碼循環(huán)分布在每個(gè)盤上使容錯(cuò)性更好 。 56 RAID 6 ? RAID6采用 雙重冗余技術(shù)，即使有兩個(gè)數(shù)據(jù)磁盤發(fā)生錯(cuò)誤，也可重新生成數(shù)據(jù) 。 57 I/O速度的方法 ?提前讀 延遲寫 虛擬盤 ? UNIX/Linux提供 兩種讀盤 和 三種寫盤 方式： ? 正常讀 把磁盤塊信息塊讀入主存緩沖區(qū)； ? 提前讀 讀磁盤當(dāng)前塊時(shí) ， 下一磁盤塊也讀入主存緩沖區(qū)； ? 正常寫 把主存緩沖區(qū)中的信息寫到磁盤塊 ， 且寫進(jìn)程應(yīng)等待寫操作完成； ? 異步寫 寫進(jìn)程無需等待寫盤結(jié)束就可返回工作； ? 延遲寫 僅在緩沖區(qū)首部設(shè)臵延遲寫標(biāo)志 ， 然后 ， 釋放此緩沖區(qū) ， 并把該緩沖區(qū)鏈入空閑緩沖區(qū)鏈表的尾部 ， 當(dāng)其他進(jìn)程申請(qǐng)到該緩沖區(qū)時(shí) ， 才真正把緩沖區(qū)信息寫回磁盤塊 。 58 設(shè)備分配 設(shè)備獨(dú)立性 設(shè)備分配和設(shè)備分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 59 設(shè)備獨(dú)立性 ? 例 : – 系統(tǒng)擁有 A、 B兩臺(tái)卡片機(jī) ， 現(xiàn)有作業(yè) J2申請(qǐng)一臺(tái)卡片機(jī) ， 如果它指定使用卡片機(jī) A， 作業(yè)J1已經(jīng)占用 A或者 A壞了 ， 雖然系統(tǒng)還有同類設(shè)備 B是好的且未被占用 ， 但也不能接受作業(yè) J2，這樣做很不合理 。 為了解決這一問題 ， 通常用戶不指定物理設(shè)備 ， 而指定邏輯設(shè)備 ， 使得用戶作業(yè)和物理設(shè)備獨(dú)立開來 ， 再通過其他途徑建立邏輯設(shè)備和物理設(shè)備之間的映射 ， 設(shè)備的這種特性稱 “ 設(shè)備獨(dú)立性 ” 。 60 設(shè)備獨(dú)立性 ? 用戶不指定特定設(shè)備 ， 指定邏輯設(shè)備 ， 使得用戶作業(yè)和物理設(shè)備獨(dú)立開來 ， ? 通過其它途徑建立邏輯設(shè)備和物理設(shè)備之間對(duì)應(yīng)關(guān)系 ， 這種特性為 “ 設(shè)備獨(dú)立性 ” 。 ? 好處 用戶與物理的外圍設(shè)備無關(guān) ， 系統(tǒng)增減或變更外圍設(shè)備時(shí)程序不必修改；易于對(duì)付輸入輸出設(shè)備的故障 。 61 設(shè)備分配 (1) ? 從設(shè)備的特性來看，可以把設(shè)備分成獨(dú)占設(shè)備、共享設(shè)備和虛擬設(shè)備三類： ? 相應(yīng)的管理和分配外圍設(shè)備的技術(shù)可分成：獨(dú)占方式、共享方式和虛擬方式 。 62 設(shè)備分配 (1) ? 對(duì)獨(dú)占型設(shè)備，往往采用靜態(tài)分配，即在作業(yè)執(zhí)行前，將所要求使用的設(shè)備全部分配給它，當(dāng)作業(yè)執(zhí)行中不再需要使用這類設(shè)備，或作業(yè)結(jié)束撤離時(shí)，再收回設(shè)備。靜態(tài)分配實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，能防止系統(tǒng)死鎖 ，但會(huì)降低設(shè)備利用率。例如，對(duì)打印機(jī)采用靜態(tài)分配，在作業(yè)執(zhí)行前分配給它，但一直到作業(yè)產(chǎn)生結(jié)果時(shí)才使用打印機(jī)，這樣，盡管這臺(tái)打印機(jī)在大部分時(shí)間里處于空閑狀態(tài)，但是，其他作業(yè)卻不能使用。 63 設(shè)備分配 (1) ? 如果對(duì)打印機(jī)采用 動(dòng)態(tài)分配 ，在作業(yè)執(zhí)行過程中，要求輸出一批信息時(shí)，系統(tǒng)才把打印機(jī)分配給該作業(yè)，當(dāng)一個(gè)文件輸出完畢關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)就收回分配給該作業(yè)的打印機(jī)。采用動(dòng)態(tài)分配后，在打印機(jī)上可能依次輸出若干個(gè)作業(yè)的信息，由于輸出信息以文件為單位，每個(gè)文件的頭和尾均設(shè)有標(biāo)志，如：用戶名、作業(yè)名、文件名等，操作員很容易辨認(rèn)輸出信息是屬于哪個(gè)用戶，所以，對(duì)某些獨(dú)占使用的設(shè)備， 采用動(dòng)態(tài)分配方式，不僅是可行的而且也能提高設(shè)備利用率 。 64 設(shè)備分配 (1) ? 常用的 I/O設(shè)備分配算法 先請(qǐng)求先服務(wù) ， 優(yōu)先級(jí)高者先服務(wù) 等 。 此外 ， 在多進(jìn)程請(qǐng)求 I/O設(shè)備分配時(shí) ， 應(yīng)防止因循環(huán)等待對(duì)方所占用的設(shè)備而產(chǎn)生死鎖 ， 應(yīng)預(yù)先進(jìn)行性檢查 。 65 設(shè)備分配 (2) I/O設(shè)備分配的實(shí)現(xiàn) (1) ? 設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：設(shè)備類表和設(shè)備表 。 ? 系統(tǒng)中擁有一張?jiān)O(shè)備類表 ， 每類設(shè)備對(duì)應(yīng)于表中一欄 ， 包括內(nèi)容有：設(shè)備類 、 總臺(tái)數(shù) 、空閑臺(tái)數(shù)和設(shè)備表起始地址等 。 ? 每一類設(shè)備都有各自的設(shè)備表 ， 用來登記這類設(shè)備中每一臺(tái)設(shè)備的狀態(tài) ， 包含的內(nèi)容有：物理設(shè)備名 、 邏輯設(shè)備名 、 占有設(shè)備的進(jìn)程號(hào) 、 已分配 /未分配 、 好 /壞等 。 66 設(shè)備分配 (3) I/O設(shè)備分配的實(shí)現(xiàn) (2) ? 采用通道結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中 ， 設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)臵：系統(tǒng)設(shè)備表 、 通道控制表 、控制器控制表和設(shè)備控制表 。 ? 系統(tǒng)建立一張系統(tǒng)設(shè)備表 ， 記錄配臵在系統(tǒng)中的所有物理設(shè)備的情況 。 ? 每個(gè)通道 、 控制器 、 設(shè)備各設(shè)臵一張表 ，記錄各自的地址 (標(biāo)識(shí)符 )、 狀態(tài) (忙 /閑 )、等待獲得此部件的進(jìn)程隊(duì)列指針 、 及一次分配后相互勾鏈的指針 ， 以備分配和執(zhí)行 I/O時(shí)使用 。 67 虛擬設(shè)備 問題的提出 SPOOLING的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) SPOOLING應(yīng)用例子 68 問題的提出 ?靜態(tài)分配方式是不利于提高系統(tǒng)效率 ?聯(lián)機(jī)同時(shí)外圍設(shè)備操作 (又稱作假脫機(jī)操作 ) ? Simultaneous Peripheral Operation OnLine ? 外圍設(shè)備同時(shí)聯(lián)機(jī)操作 69 斯普林系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) (1) ? “井 ” 是用作緩沖的存儲(chǔ)區(qū)域 ， 采用井的技術(shù)能調(diào)節(jié)供求之間的矛盾 ， 消除人工干預(yù)帶來的損失 。 ? “ 預(yù)輸入程序 ” – 操作系統(tǒng)將一批作業(yè)從輸入設(shè)備上預(yù)先輸入到磁盤的輸入緩沖區(qū)中暫時(shí)保存 ， 這稱為 “ 預(yù)輸入 ” ， 此后 ， 由作業(yè)調(diào)度程序調(diào)度作業(yè)執(zhí)行 ， 作業(yè)使用數(shù)據(jù)時(shí)不必再啟動(dòng)輸入設(shè)備 ， 只要從磁盤的輸入緩沖區(qū)中讀入 ? “ 緩輸出程序 ” – 作業(yè)執(zhí)行中不必直接啟動(dòng)輸出設(shè)備 ， 只要將作業(yè)的輸出數(shù)據(jù)暫時(shí)保存到磁盤的輸出緩沖區(qū) ， 當(dāng)作業(yè)執(zhí)行完畢后 ，由操作系統(tǒng)組織信息成批輸出 ? “ 井管理程序 ” 70 作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度的關(guān)系 進(jìn)程調(diào)度 運(yùn)行 就緒 等待 輸 入 狀 態(tài) 后 備 狀 態(tài) 完 成 狀 態(tài) 預(yù)輸入完成 作業(yè)控制 作業(yè)調(diào)度 (選中并創(chuàng)建進(jìn)程 ) 作業(yè)調(diào)度 (作業(yè)終止并撤離 ) SPOOLing 作業(yè)預(yù)輸入 SPOOLing 作業(yè)緩輸出 71 預(yù)輸入程序 作業(yè) 1信息 … 作業(yè) n信息 輸入井 作業(yè) 1結(jié)果 … 作業(yè) n結(jié)果 輸出井 緩輸出程序 井管理 程序 運(yùn)行作業(yè) 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 作業(yè)調(diào)度程序 斯普林系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) (2) SPOOLING組成和結(jié)構(gòu) 72 斯普林系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) (4) SPOOLING數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 作業(yè)表用來登記進(jìn)入系統(tǒng)的所有作業(yè)的JCB，該表包含作業(yè)的作業(yè)名、作業(yè)狀態(tài)、預(yù)輸入表位臵和緩輸出表位臵等信息； ? 預(yù)輸入表用來登記該作業(yè)的各個(gè)輸入文件的情況，包括設(shè)備類、文件名、信息長(zhǎng)度及存放位臵等； ? 緩輸出表用來登記該作業(yè)的各個(gè)輸出文件的情況，包括設(shè)備類、文件名、信息長(zhǎng)度及存放位臵等 73 ? 輸入狀態(tài)：作業(yè)的信息正從輸入設(shè)備上預(yù)輸入； ? 收容收態(tài)：作業(yè)預(yù)輸入結(jié)束，但未被選中執(zhí)行； ? 執(zhí)行狀態(tài)：作業(yè)已被選中運(yùn)行，運(yùn)行過程中，它可從輸入井中讀取數(shù)據(jù)，也可向輸出井寫入數(shù)據(jù)； ? 完成狀態(tài)：作業(yè)已經(jīng)撤離，該作業(yè)的輸出結(jié)果等待緩輸出。 斯普林系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) (4) 輸入井中作業(yè)狀態(tài) 74 斯普林系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) (5) 井文件空間的管理 (1) ?存放在井中的文件稱井文件 ， 井文件空間的管理比較簡(jiǎn)單 ， 它被劃分成等長(zhǎng)的物理塊 ， 每塊用于存放一個(gè)或多個(gè)邏輯記錄 。 可采用兩種方式存放作業(yè)的數(shù)據(jù)信息 : 連接方式和計(jì)算方式 ? (1)連接方式 ， 輸入的信息被組織成連接文件 ， 這種方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)信息可以不連續(xù)存放 ， 文件空間利用率高 。 75 斯普林系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) (6) 井文件空間的管理 (2) ? (2)計(jì)算方式 ， 假定磁盤井文件空間 ， 每個(gè)磁道存放 100個(gè) 80字節(jié)記錄 ， 每張卡片為 80個(gè)字節(jié) ，若每個(gè)柱面有 20個(gè)磁道 ，