【正文】 lock7= p4~7 XOR (block4 XOR block5 XOR block6) Level5 (塊級分布式異或校驗(yàn) ) ? 數(shù)據(jù)分條以塊為單位 , 異或校驗(yàn)信息分散循環(huán)保存在各磁盤上 。 block0 block4 block8 block12 P16~19 …… Disk1 控 制 器 (1) (6) 寫請求 寫請求 block1 block5 block9 P12~15 block16 …… Disk2 block2 block6 P8~11 block13 block17 …… Disk3 block3 P47 block10 block14 block18 …… Disk4 P0~3 block7 block11 block15 block19 …… Disk5 Level5 (塊級分布式異或校驗(yàn) ) ? 校驗(yàn)碼計(jì)算 : ? p4~7=block4 XOR block5 XOR block6 XOR block7 ? 若 block7發(fā)生故障，可通過下式恢復(fù) ? block7=p4~7 XOR block4 XOR block5 XOR block6 Level 5 (Cont.) ?磁盤數(shù)量至少為 3個 。 ?讀操作可并行 。 ?不涉及相同數(shù)據(jù)盤和校驗(yàn)盤的寫操作可以并行 。 ?對于單盤容量為 S、數(shù)量為 N的磁盤陣列 , 有效存儲容量 為 : S (N1) 磁盤利用率 為 : (N1)/N ?任意磁盤發(fā)生故障 , 均可根據(jù)其它 N1個磁盤恢復(fù) 。 RAID級別 (Cont.) 表 81 RAID 級別的比較 Level 分條粒度 讀并發(fā)性 寫并發(fā)性 冗余 (容錯 /開銷 ) 0 塊 支持 支持 無 1 塊 支持 不支持 鏡像 2 位 不支持 不支持 漢明糾錯碼奇偶校驗(yàn)與恢復(fù) 3 位 不支持 不支持 單個奇偶校驗(yàn) 4 塊 支持 不支持 塊級異或校驗(yàn) 5 塊 支持 支持 塊級分布式異或校驗(yàn) Remark on Software RAID ? Pros: ? cost less ? simplicity ? Cons: ? performance ? boot volume limitation //導(dǎo)引卷不能是 RAID ? level support: only 0,1,5 are supported ? OS patibility: multiple problem ? other software patibility ? reliability ? software bugs Benefit from RAID ? Increased read/write speed ? Improved data reliability ? Enlarged storage capacity ? multiple disks viewed as a single volume 虛擬設(shè)備 ? 概念 ? 利用共享型設(shè)備實(shí)現(xiàn)的數(shù)量較多、速度較快的獨(dú)占型設(shè)備 ? 引入 ? 用戶直接使用獨(dú)占型設(shè)備效率低 ? 實(shí)現(xiàn) ? 輸入型虛擬設(shè)備 ? 輸出型虛擬設(shè)備 ? 虛擬設(shè)備的例子 ? SPOOLing輸入 ? SPOOLing輸出 虛擬設(shè)備引入 ?用戶使用獨(dú)占型設(shè)備活動： – 申請，使用，使用， … ，使用，釋放 ?缺點(diǎn)： – 速度： CPU與設(shè)備速度不匹配 – 設(shè)備利用率：占有期間不一定一直使用 進(jìn)程獨(dú)占此設(shè)備 ?方法： – 在進(jìn)程與獨(dú)占型設(shè)備之間增加共享設(shè)備緩沖 虛擬 設(shè)備 虛擬 設(shè)備 虛擬 設(shè)備 虛擬 設(shè)備 進(jìn)程 獨(dú)占設(shè)備 共享設(shè)備（如磁盤） 間斷傳輸 連續(xù)傳輸 … … 虛擬設(shè)備的實(shí)現(xiàn) ?輸入型虛擬設(shè)備的實(shí)現(xiàn) – 申請： ? 分配一虛設(shè)備 ? 分配一實(shí)設(shè)備 ? 信息由實(shí)設(shè)備 ?虛設(shè)備 ? 去配該實(shí)設(shè)備 – 使用： ? 信息由虛設(shè)備 ?進(jìn)程空間 – 釋放： ? 去配虛設(shè)備 ?輸出型虛擬設(shè)備的實(shí)現(xiàn) – 申請： ? 分配一虛設(shè)備 – 使用： ? 信息由進(jìn)程空間 ?虛設(shè)備 – 釋放： ? 分配一實(shí)設(shè)備 ? 信息由虛設(shè)備 ?實(shí)設(shè)備 ? 去配實(shí)設(shè)備 ? 去配虛設(shè)備 虛擬設(shè)備的實(shí)現(xiàn) 虛擬設(shè)備的例子 ? SPOOLing輸入 ? 作業(yè)預(yù)輸入（輸入機(jī) ?輸入井） ? SPOOLing輸出 ? 作業(yè)緩輸出（輸出井 ?輸出機(jī)） ? SPOOLing ? Simultaneous Peripheral Operation OnLine ? 由 SPOOLing程序控制通道完成 作業(yè)控制塊 (Job Control Block) ? 作業(yè)存在標(biāo)志，其中保存系統(tǒng)管理作業(yè)需要的全部信息。 ? JCB內(nèi)容： ? 作業(yè)標(biāo)識 ? 用戶標(biāo)識 ? 作業(yè)狀態(tài) ? 調(diào)度參數(shù) ? 作業(yè)位置 ? 資源需求 ? 進(jìn)入時間 ? 處理時間 ? 記賬信息 ... ... job11 job1m ... 輸入井 預(yù)輸入進(jìn)程 輸入機(jī) 預(yù)輸入進(jìn)程 通道 通道 內(nèi)存 ... SPOOLing輸入程序（ 1） vs. SPOOLing輸入進(jìn)程（ n） 輸入機(jī) 有待輸入作業(yè) 有空閑作業(yè)表 等待 等待 取一“空閑”作業(yè)表為JCB 作業(yè)狀態(tài)改為“提交” 申請輸入井空間 作業(yè)內(nèi)容 ?輸入井 填寫 JCB 作業(yè)狀態(tài)改為“后備” 作業(yè)調(diào)度 1等待 “后備”作業(yè) 喚醒 SPOOLing 輸入程序 F T F T F T F T 內(nèi)存中已有 N道作業(yè) 等待 輸入井中有后備作業(yè) 等待 訪問磁盤中的作業(yè)表 根據(jù) JCB中的調(diào)度參數(shù) 按照作業(yè)調(diào)度算法選一后備作業(yè) 作業(yè)狀態(tài)標(biāo)記為 “執(zhí)行 ” 為該作業(yè)建立作業(yè)控制進(jìn)程 F 作業(yè)調(diào)度程序（ 1） T F T F 有終止的作業(yè)控制進(jìn)程 等待 取一終止的作業(yè)控制進(jìn)程 撤銷該作業(yè)控制進(jìn)程并作善后處理 對應(yīng)作業(yè)狀態(tài)改為 “完成 ” 作業(yè)調(diào)度程序 (1)因內(nèi)存有 N道作業(yè)而等待 喚醒 有等待 “完成 ”作業(yè)的假脫機(jī)輸出程序 喚醒一個 T F 作業(yè)調(diào)度程序（ 2） T ... ... 通道 通道 job11 job1n ... 輸出井 緩輸出進(jìn)程 緩輸出進(jìn)程 內(nèi)存 輸出機(jī) 輸出機(jī) SPOOLing輸出程序（ 1） vs. SPOOLing輸出進(jìn)程（ n） 輸出作業(yè)結(jié)果 釋放輸出井空間 狀態(tài)改為“空閑” 有等空閑 JCB的預(yù)輸入進(jìn)程 喚醒一個 輸出井有“完成”作業(yè) 取一“完成”作業(yè) 狀態(tài)改為“退出” 等待 SPOOLing 輸出程序 F T T F 穩(wěn)定存儲器 (stable storage) ? 定義 ? 不丟失信息的存儲器稱為穩(wěn)定存儲器 ? 實(shí)現(xiàn) ? 不存在絕對可靠的存儲介質(zhì) ? 策略：冗余 ? 在兩種失效獨(dú)立的介質(zhì)上構(gòu)建 ? 保存 ? 將信息寫到第一個存儲塊 ? 上述操作成功后，將相同信息寫到第二存儲塊 ? 僅當(dāng)?shù)诙蝹鬏斠渤晒r，整個保存操作完成 穩(wěn)定存儲器 (stable storage) ? 實(shí)現(xiàn) ? 恢復(fù) ? 鑒別兩個數(shù)據(jù)塊內(nèi)容 ? 一對信息完全相同，且無檢測到錯誤，正常 ? 其中一塊檢測到錯誤，用另一塊取代 ? 兩塊均未檢測到錯誤，但內(nèi)容不同，用第二塊內(nèi)容取代第一塊內(nèi)容 系統(tǒng)舉例－ Linux ? 涉及內(nèi)容 ? 設(shè)備驅(qū)動，設(shè)備緩沖，文件管理 ? 主要特點(diǎn) ? 允許系統(tǒng)管理員動態(tài)添加或刪除設(shè)備，其相應(yīng)的驅(qū)動程序通常以 DLL的形式動態(tài)加載，設(shè)備驅(qū)動程序可以采用高級語言編寫，移植性好． ? 除 NTFS外，支持多種可裝卸的文件系統(tǒng)，如 FAT3 OS/HPFS、 CDFS等．支持映像文件 I/O． ? 設(shè)備管理子系統(tǒng)以 I/O請求包 (I/O Request Package， IRP)方式驅(qū)動，每個 I/O請求均以表示為 I/O請求包， I/O管理器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所有各組成部分之間的相互作用． ? 通過系統(tǒng)進(jìn)程 (線程 )提供異步 I/O，在 I/O請求的進(jìn)程 (線程 )不需要等待 I/O傳輸結(jié)果的情況下，請求者可以立即返回，具體 I/O操作由系統(tǒng)線程負(fù)責(zé)完成．異步 I/O是通過異步過程調(diào)用 (Asynchronous Procedure Call， APC)實(shí)現(xiàn)的． 應(yīng)用程序 系統(tǒng)服務(wù) IO管理 程序 文件系統(tǒng) 磁盤驅(qū)動 光盤驅(qū)動 磁帶驅(qū)動 … Windows2023/XP IO子系統(tǒng) 演講完畢，謝謝觀看！