【正文】 能簡(jiǎn)述 磁盤調(diào)度 磁盤高速緩存 (Disk Cache) 提高磁盤 I/O速度的其它方法 廉價(jià)磁盤冗余陣列2023/2/8 134 磁盤高速緩存 (Disk Cache) 216。利用 內(nèi)存 中的存儲(chǔ)空間 ,來(lái)暫存從 磁盤 中讀出的一系列盤塊中的信息216。高速緩存是一組在邏輯上屬于磁盤 ,而物理上是駐留在內(nèi)存中的盤塊216。高速緩存在內(nèi)存中可分成兩種形式252。第一種 是在內(nèi)存中開(kāi)辟一個(gè)單獨(dú)的存儲(chǔ)空間來(lái)作為磁盤高速緩存 ,其大小是 固定的252。第二種 是把所有 未利用 的內(nèi)存空間變?yōu)橐粋€(gè)緩沖池 ,供請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)和磁盤 I/O時(shí) (作為磁盤高速緩存 )共享2023/2/8 135 216。數(shù)據(jù)交付 (Data Delivery)是指將磁盤高速緩存中的數(shù)據(jù)傳送給請(qǐng)求者進(jìn)程216。當(dāng)有進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)某個(gè)盤塊時(shí) ,選查看磁盤高速緩存系統(tǒng)可以采取 兩種方式 ,將數(shù)據(jù)交付給請(qǐng)求進(jìn)程 : (1)數(shù)據(jù)交付。這是直接將高速緩存中的數(shù)據(jù) ,傳送到請(qǐng)求者進(jìn)程的內(nèi)存工作區(qū)中。 ? (2)指針交付。只將指向高速緩存中某區(qū)域的指針 ,交付給請(qǐng)求者進(jìn)程。 ? 后一種方式由于所傳送的數(shù)據(jù)量少 ,因而節(jié)省了數(shù)據(jù)從磁盤高速緩存存儲(chǔ)空間到進(jìn)程的內(nèi)存工作區(qū)的時(shí)間2023/2/8 136216。將磁盤中的盤塊寫入高速緩存時(shí) ,會(huì)出現(xiàn)因?yàn)楦咚倬彺嬷幸蜒b滿盤塊而需要將高速緩存中的數(shù)據(jù)先換出的問(wèn)題 ,常用算法有 最近最久未使用 LRU,最近未用 NRU,最少使用 LFU等216。同時(shí)還需考慮以下幾點(diǎn)(1)訪問(wèn)頻率(2)可預(yù)見(jiàn)性(3)數(shù)據(jù)的一致性 內(nèi)存中已修改數(shù)據(jù)要寫回磁盤2023/2/8 137216。在 LRU算法中 ,經(jīng)常被訪問(wèn)的盤塊數(shù)據(jù)可能一直保留在高速緩存中 ,長(zhǎng)期不被 寫回磁盤 (有可能丟數(shù)據(jù) )216。在 UNIX系統(tǒng)中專門增設(shè)了一個(gè) 修改 (update)程序 , 使之在后臺(tái)運(yùn)行 ,該程序 周期性地 調(diào)用一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用 SYNC。該調(diào)用的主要功能是強(qiáng)制性地將所有在高速緩存中已修改的盤塊數(shù)據(jù)寫回磁盤216。在 MSDOS中所采用的方法是 :只要高速緩存中的某盤塊數(shù)據(jù)被修改 ,便立即將它寫回磁盤 ,并將這種高速緩存稱為 “寫穿透、高速緩存 ”(writethrough cache)2023/2/8 138 磁盤存儲(chǔ)器管理 磁盤性能簡(jiǎn)述 磁盤調(diào)度 磁盤高速緩存 (Disk Cache) 提高磁盤 I/O速度的其它方法 廉價(jià)磁盤冗余陣列2023/2/8 139 提高磁盤 I/O速度的其它方法 (ReadAhead)在讀當(dāng)前塊的同時(shí) ,將下一盤塊讀入緩沖區(qū)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)不立即寫回磁盤 ,而掛在隊(duì)尾使文件的物理塊集中 ,減小磁頭移動(dòng)距離利用內(nèi)存空間仿真磁盤 ,又稱為 RAM盤虛擬盤 與 磁盤高速緩存 的主要區(qū)別 :(1)虛擬盤內(nèi)容完全由用戶控制 (用戶那他當(dāng)磁盤用 )(2)而高速磁盤緩存內(nèi)容由操作系統(tǒng) OS控制 (用戶不知道其存在 )2023/2/8 140 磁盤存儲(chǔ)器管理 磁盤性能簡(jiǎn)述 磁盤調(diào)度 磁盤高速緩存 (Disk Cache) 提高磁盤 I/O速度的其它方法 廉價(jià)磁盤冗余陣列2023/2/8 141 廉價(jià)磁盤冗余陣列 圖 527 磁盤并行交叉存取方式 216。將一個(gè)盤塊中的數(shù)據(jù)分成若干個(gè)子盤塊數(shù)據(jù) ,分別存儲(chǔ)在不同磁盤的相同位置上。數(shù)據(jù)傳送時(shí)采用并行傳輸方式廉價(jià)磁盤冗余陣列廉價(jià)磁盤冗余陣列 RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Desks)2023/2/8 1422. RAID的分級(jí)(1)RAID0216。僅提供了并行交叉存取216。無(wú)校驗(yàn)(2)RAID1216。具有磁盤鏡像功能(3)RAID3216。具有并行傳輸功能的磁盤陣列216。利用一臺(tái)校驗(yàn)盤來(lái)完成校驗(yàn)(4)RAID5216。具有獨(dú)立傳送功能的磁盤陣列 ,每個(gè)驅(qū)動(dòng)器有各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)通路 ,獨(dú)立地進(jìn)行讀寫 ,無(wú)專門校驗(yàn)盤(5)RAID6和 RAID72023/2/8 143(1)可靠性高216。采用容錯(cuò)技術(shù)216?？蓪?shí)現(xiàn)鏡像、雙工等冗余方式(2)磁盤 I/O速度高216。采用并行交叉存取 ,提高速度(3)性能 /價(jià)格比高216。與其他高性能磁盤系統(tǒng)相比 ,容量、速度、可靠性高 ,但價(jià)格低2023/2/8 144本章小結(jié)本章小結(jié) 216。 設(shè)備管理的 主要任務(wù) 是分配 I/O設(shè)備。216。 主要 目的 是提高 I/O設(shè)備的使用效率。216。 它的 主要功能 有 :緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備及實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性。216。 I/O4種控制方式 :程序 I/O方式、中斷驅(qū)動(dòng) I/O方式、直接存儲(chǔ)訪問(wèn) DMA I/O控制方式和 I/O通道控制方式216。 緩沖技術(shù)的概念及 4種常見(jiàn)的緩沖技術(shù) :單緩沖、雙緩沖、循環(huán)緩沖及緩沖池216。 設(shè)備分配、設(shè)備處理、 SPOOLing技術(shù)216。 磁盤調(diào)度算法2023/2/8 145通過(guò)硬件和軟件的功能擴(kuò)充 ,把原來(lái)獨(dú)占的設(shè)備改造成若干用戶共享的設(shè)備 ,這種設(shè)備稱為 ( ) CPU輸出數(shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于打印機(jī)的打印速度 ,為解決這一矛盾 ,可采用 ( ) 為了使多個(gè)進(jìn)程能有效地同時(shí)處理 I/O,最好使用 ( )結(jié)構(gòu)的緩沖技術(shù)。 CCA2023/2/8 146磁盤屬于 ((1) ),信息的存取是以 ((2) )單位進(jìn)行的 ,磁盤的 I/O控制主要采取 ((3) )方式 ,打印機(jī)的 I/O控制主要采取 ((3) )方式。(1) (2) D. 數(shù)據(jù)塊(3) I/O方式 I/O方式 下面關(guān)于設(shè)備屬性的論述中正確的為 ( ) ,即能指定輸入時(shí)的源地址和輸出時(shí)的目標(biāo)地址 ,允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)的設(shè)備 ,都可能引起進(jìn)程死鎖C DCBB2023/2/8 147下面關(guān)于虛擬設(shè)備的論述中 ,正確的是 ( )設(shè)備通道是一種特殊 ((1) ),具有 ((2) )能力 ,它用于實(shí)現(xiàn) ((3) )之間的信息傳輸。(1)(2) I/O指令集 CPU指令集 I/O指令 I/O進(jìn)程(3) BC AA2023/2/8 148為實(shí)現(xiàn)設(shè)備分配 ,應(yīng)為每一個(gè)設(shè)備設(shè)置一張 ((1) ),在系統(tǒng)中配置一張 ((1) ),為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性 ,系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置一張((2) )(1) (2) 下面不適合磁盤調(diào)度算法的是 ( ) 在大型系統(tǒng)中 ,主機(jī)通常是通過(guò) ( )和 ( )與外設(shè)相連。ACDD通道 設(shè)備控制器2023/2/8 1491操作系統(tǒng)中通常采用的 I/O控制方式有 ( )、 ( )、 ( )和 ( )。在對(duì)打印機(jī)進(jìn)行 I/O控制時(shí) ,通常采用 ( ),對(duì)磁盤的 I/O控制采用 ( )控制方式。而 DMA是指允許 ( )與 ( )之間直接交換數(shù)據(jù)的控制器 ,在 DMA中必須設(shè)置地址寄存器 ,用于存放 ( )。1 SPOOLing系統(tǒng)是由磁盤中的 ( )和 ( ),內(nèi)存中的 ( )和 ( ),以及 ( )和 ( )所構(gòu)成。 SPOOLing是對(duì)脫機(jī) I/O工作方式的模擬 ,SPOOLing系統(tǒng)中的 ( )和 ( )是對(duì)脫機(jī)輸入輸出中的磁盤進(jìn)行模擬 ,( )和 ( )是對(duì)脫機(jī)輸入輸出中的外圍控制機(jī)進(jìn)行模擬。程序 I/O方式直接存儲(chǔ)器訪問(wèn) DMA I/O控制方式 I/O通道控制方式中斷驅(qū)動(dòng) I/O控制方式中斷驅(qū)動(dòng) I/O控制方式 DMA外部設(shè)備 內(nèi)存內(nèi)存起始地址輸入井 輸出井輸入緩沖區(qū) 輸出緩沖區(qū) 輸入進(jìn)程輸出進(jìn)程輸入井 輸出井輸入進(jìn)程 輸出進(jìn)程2023/2/8 1501設(shè)備管理中引入緩沖區(qū)機(jī)制的主要原因是( )、( )和 ( )。1設(shè)備管理的主要功能是 ( )、 ( )、 ( )、 ( )及 ( )等。緩和 CPU與 I/O設(shè)備之間速度不匹配矛盾減少對(duì) CPU的中斷頻率 ,放寬對(duì) CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制提高 CPU和 I/O設(shè)備之間的并行性緩沖區(qū)管理 設(shè)備分配設(shè)備處理 虛擬設(shè)備 實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性2023/2/8 1511假定一磁盤有 200個(gè)柱面 ,編號(hào)為 0— 199,在完成了磁道 125處的請(qǐng)求后 ,當(dāng)前正在磁道 143處為一個(gè)請(qǐng)求服務(wù)。若請(qǐng)求隊(duì)列的先后順序?yàn)?6,147,91,177,94,150,102,175,130 試分別采用 FCFS(先來(lái)先服務(wù) )、 SSTF(最短尋道時(shí)間優(yōu)先 )、 SCAN(掃描 )算法和 CSCAN(循環(huán)掃描 )完成上述請(qǐng)求 ,寫出磁頭移動(dòng)的順序 ,并計(jì)算存取臂移動(dòng)總量 (單位為磁道數(shù) )。 2023/2/8 152答 :采用 FCFS算法調(diào)度時(shí) (當(dāng)前 143)被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道號(hào) 移動(dòng)距離 (磁道數(shù) )86 57147 6191 56177 8694 83150 56102 48175 73130 45 總移動(dòng)量 :5652023/2/8 153采用 SSTF算法調(diào)度時(shí) (當(dāng)前 143)被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道號(hào) 移動(dòng)距離 (磁道數(shù) )147 4150 3130 20102 2894 891 386 5175 89177 2 總移動(dòng)量 :1622023/2/8 154采用 SCAN算法調(diào)度時(shí) (當(dāng)前 143)被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道號(hào) 移動(dòng)距離 (磁道數(shù) )147 4150 3175 25177 2130 47102 2894 891 386 5 總移動(dòng)量 :1252023/2/8 155采用 CSCAN算法調(diào)度時(shí) (當(dāng)前 143)被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道號(hào) 移動(dòng)距離 (磁道數(shù) )147 4150 3175 25177 286 9191 594 3102 8130 28 總移動(dòng)量 :169演講完畢，謝謝觀看！