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大容量存储器结构

结构简介

磁盘

• 磁头
• 磁臂
• 磁道
• 扇区
• 柱面
• 传输速率
• 随机访问时间
• 定位时间
• 寻道时间
• 旋转等待时间
• 磁头碰撞
• 软盘
• 磁盘驱动器
  • I/O总线
• 控制器

磁带

• 用于数据备份

磁盘结构

一维逻辑块

通过映射剋将逻辑块号转化为柱面/磁道/扇区

磁盘附属

磁盘调度

标准数据

• 寻道时间
• 旋转延迟
• 磁盘带宽
  • 所传递的总的字节数除以传递时间

问题

• 黏着
  • 总在一块区域内服务

FCFS算法

• 先来先服务

SSTF算法

• 最短时间有限算法

SCAN算法

CSCAN算法

LOOK算法

CLOOK算法

算法的选择

• SCAN适用于磁盘负荷较大的系统
• 受到文件分配方法的影响
• 索引块和目录 的位置很重要
• 一般使用SSTF和LOOK

磁盘管理

磁盘格式化

• 低级格式化
  • 分成扇区方便读写
    • 每个扇区的数据结构
      • 头尾等等，包含山区号码和纠错代码
      • 纠错代码每一次存储数据都会改变
        • 可以用来判断书否产生磁盘损坏
        • 少量的损坏即为软错误
          • 自动处理改正
• 分区
• 逻辑格式化
  • 创建文件系统
• 磁盘io通过块
• 文件系统io通过簇

引导块

• 初始化自举程序
  • 初始化CPU寄存器/设备控制器/内存再启动操作系统
  • 自举程序一盘存储于rom中
    • 通过一个小的自举程序调用磁盘中更大的自举程序
• 拥有启动分区的磁盘成为启动磁盘也叫系统盘

坏块

• 操作系统可以扫描磁盘找到坏块
  • 保存到FAT表中通知分配程序 不再使用
• 高端的磁盘，控制器有一个坏块链表，不断更新
• 扇区备用/转寄
  • 控制器可以用备用块逻辑的代替坏块
• 错误
  • 软错误
  • 硬错误
    • 丢失数据
    • 恢复需要人工干预

交换空间管理

RAID结构

磁盘冗余阵列

可靠性

• 存储冗余信息
  • 可以修补损坏信息

并行处理

• 数据分散
  • 位级分散
    • 多个磁盘分散每个字节的各个位
  • 块级分散
    • 一个文件的块分散在许多磁盘上
• 好处
  • 通过负载平衡，增加了访问的吞吐量
  • 降低大访问的响应时间

RAID级别

• 原因
  • 并行处理没有提高可靠性
• 级别
  • 级别0
    • 没有提供冗余
  • 级别1
    • 磁盘镜像备份
  • 级别2
    • 内存方式的差错纠正
  • 级别3
    • 位交织奇偶结构
  • 级别4
    • 块交织奇偶结构
  • 级别5
    • 分布交织奇偶结构
  • 级别6
    • P+Q冗余方案
• 如何选择级别
  • 对数据丢失不在意的高性能应用
  • 对可靠性高的应用
  • 级别5适用于大容量的数据

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