【正文】 ?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(gè)磁盤恢復(fù) 。 block7= 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 …… Disk1 block1 block5 block9 …… Disk2 block2 block6 block10 …… Disk3 block3 block7 block11 …… Disk4 P03 P47 P811 …… Disk5 控 制 器 (5,6) (11) 讀請求 讀請求 Level 4 (Cont.) ? 讀操作不進(jìn)行異或校驗(yàn) , 可以并行 。 bit0 …… Disk1 bit1 …… Disk2 bit2 …… Disk3 bit3 …… Disk4 奇偶校驗(yàn) …… Disk5 ?有一定容錯(cuò)能力 。 ?不能同時(shí)為多個(gè)請求服務(wù) , 速度較慢 : ? 讀操作 : 所有磁盤同時(shí)訪問 , 數(shù)據(jù)與錯(cuò)誤校驗(yàn)碼被送到磁盤陣列控制器 。 ?費(fèi)用高 , 是無鏡像磁盤數(shù)的 2倍 , 空間利用率 50％。 block0 block4 block8 …… Disk1 block1 block5 block9 …… Disk2 block2 block6 block10 …… Disk3 block3 block7 block11 …… Disk4 控 制 器 (4,5) (2,3) 讀請求 寫請求 Level1 (鏡像 ,mirroring): ? 數(shù)據(jù)分條以塊為單位 , 采用分布鏡像方式存儲 , 即完全相同的數(shù)據(jù)重復(fù)存放在兩個(gè)盤上。 ? RAID分條 (stripping)數(shù)據(jù)存儲方式 ?位級分條 (bitlevel stripping) ?塊級分條 (blocklevel stripping) ? RAID衡量指標(biāo) ?速 度 : 是否支持多個(gè)訪問同時(shí)進(jìn)行 。 } 18 21 bfreelist 35 65 83 68 相關(guān)操作： getblk(dev,blkno) //assign a buffer for the given block bread(dev,blkno) //read a block(if necessary), return buf pointer breada(dev,blkno,rablkno) //read in first block, like read。 struct buf *b_forw。 //tail of IO queue } char buffers[NBUF][514]。 //error count struct buf *b_forw。 //high order core (buffer) address char *b_blkno //block on device char b_error。 int b_dev。 //BUSY, ASYNC, DELWRI, DONE... struct buf *b_forw。 //free c blocks struct clist //associated with a character device { int c_cc。 (init n) mutex:semaphore。 例題 ? 解答： ? (1)磁盤引臂移動(dòng)序列為 : 100→ 120→ 30→ 70→ 85，跨越磁道數(shù)： 20+90+40+15=165。 磁盤 I/O參數(shù) ? 傳輸時(shí)間 Tt計(jì)算公式如下： ? Tt=b/(rN) ? 其中， b為讀 /寫字節(jié)數(shù)， r為磁盤轉(zhuǎn)速， N為一條磁道上的字節(jié)數(shù)。它一般由如下三個(gè)因素確定 ： ? 尋道時(shí)間（ seek time）：將磁盤引臂移動(dòng)到指定柱面所需要的時(shí)間； ? 旋轉(zhuǎn)延遲（ rotational delay）：指定扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下的時(shí)間； ? 傳輸時(shí)間（ transfer time）：讀 /寫一個(gè)扇區(qū)的時(shí)間 。 外側(cè)轉(zhuǎn)速 :200轉(zhuǎn) /分 (密度均勻 ,讀取速度均勻 ) …… … Data ECC P 14個(gè) bit構(gòu)成一個(gè) symble 42個(gè) symble構(gòu)成一個(gè) frame 98個(gè) frame構(gòu)成一個(gè) sector Sector 2352bytes 588bits的 frame 各包含 24字節(jié) Preamble: 16bytes, 前 12bytes為 : 00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00 后隨 3bytes扇區(qū)編號 ,最后字節(jié)為 mode 2048字節(jié) 288字節(jié) I/O 傳輸方式 ? IO操作演變歷史 ? 程序查詢方式 (programmed IO) (polling) ? CPU and Device can not work in parallel ? 中斷方式 (interrupt) ? CPU and device can work in parallel, too many interrupts for CPU ? 通道方式 (channel) ? special processor for dealing with io operations ? 直接內(nèi)存方式 (DMA) ? DMA controller in charge of block io 程序控制查詢方式 CPU啟動(dòng)設(shè)備 完成 F T 缺點(diǎn) : 處理機(jī)與設(shè)備串行工作 。第八章 設(shè)備與 I/O管理 ? 設(shè)備及其分類 ? 設(shè)備的物理特性 ? IO傳輸方式（查詢、中斷、通道、 DMA） ? 設(shè)備分配與去配 ? 設(shè)備驅(qū)動(dòng) ? 設(shè)備調(diào)度 ? 緩沖技術(shù) ? 輸入輸出進(jìn)程 ? RAID技術(shù) ? 虛擬設(shè)備 設(shè)備及其分類 ? 用途 ? 存儲型設(shè)備 ? 磁盤，磁帶，光盤 ? IO型設(shè)備 ? 掃描儀，打印機(jī)， mouse， keyboard，monitor， ? 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 ? 網(wǎng)卡，交換機(jī)， etc. 設(shè)備及其分類 ? 管理 ? 共享型設(shè)備（塊型） ? 多個(gè)進(jìn)程的 IO操作以塊為單位可以交叉 ? 獨(dú)占型設(shè)備（塊型） ? 多個(gè)進(jìn)程的 IO操作以塊為單位不宜交叉 ? 獨(dú)占型設(shè)備（字符型） ? 多個(gè)進(jìn)程的 IO操作以字符為單位不能交叉 IO設(shè)備的物理特性 傳輸一字節(jié)發(fā)生一次中斷 存儲設(shè)備的物理特性 磁帶的物理特性 頭標(biāo) 信息塊 信息塊 信息塊 ……………. 尾標(biāo) 間隙 操作：反繞，正向查找，反向查找，讀，寫， … 地址：一維 文件：順序結(jié)構(gòu)（一個(gè)文件占若干連續(xù)塊） 設(shè)備的物理特性 ... 磁盤組的物理特性 ... ... … … 盤面 0 盤面 1 盤面 2 盤面 m1 扇區(qū) 1 扇區(qū) 0 扇區(qū) n1 柱面 0 柱面 l1 … ... 引臂 柱面號 i 盤面號 j 扇區(qū)號 k 塊號 b（一維地址） （三維地址） 編址方法：使相鄰塊物理上最近 例子： l=2。 消耗大量處理機(jī)時(shí)間 . 中斷驅(qū)動(dòng)方式 ? CPU ? 計(jì)算 ? 啟動(dòng)設(shè)備 ? 計(jì)算 ? … ? 計(jì)算 ? 中斷處理 ? 計(jì)算 設(shè)備 : 工作 特點(diǎn) : CPU與設(shè)備并行工作 設(shè)備多時(shí)對 CPU打擾多 DMA方式 ③ 數(shù)據(jù)傳輸 CPU DMA 控制器 內(nèi)存 地 址 計(jì) 數(shù) 控 制 緩沖 磁盤 ⑤ 中斷 ② DMA請求 總線 磁盤 控制器 ④ 回答 ① DMA編程 啟動(dòng) 中斷 狀態(tài) DMA方式 . ? ① CPU通過設(shè)置 DMA控制器實(shí)現(xiàn) DMA編程，同時(shí)啟動(dòng)磁盤控制器由磁盤讀入數(shù)據(jù)至內(nèi)部緩沖區(qū)并進(jìn)行和校驗(yàn)； ? ② DMA控制器向磁盤控制器發(fā)出讀請求，并將內(nèi)存地址放在地址總線上； ? ③磁盤控制器將字節(jié)傳到內(nèi)存指定單元； ? ④磁盤控制器向 DMA控制器發(fā)送回答； ? ⑤ DMA控制器將內(nèi)部地址寄存器加 1同時(shí)將記數(shù)減 1，重復(fù)上述過程② ─ ④直