113.Призначення планування роботи з дисковою пам’яттю.
В багатопрограмних обчислювальних системах одночасно виконується багато процесів, які можуть генерувати запити на звертання до дисків. Оскільки ці процеси роблять запити значно швидше, ніж їх обслуговують дискові пристрої, в яких головки переміщаються, то до кожного пристрою формується черга запитів. В деяких обчислювальних системах ці запити обслуговуються в порядку надходження, тобто за принципом FCFS (First Come First Served, перший, що прийшов, обслуговується першим). Це справедливий метод надання послуг, але при підвищенні частоти запитів, тобто навантаження, він може приводити до дуже великих затримок. Для методу FCFS характерним є випадковість пошуку, при якому запити, що надходять послідовно, можуть викликати досить довгі в часі підводи головок від самих зовнішніх до самих внутрішніх циліндрів. Щоб звести до мінімуму час пошуку, доцільно навести порядок в запитах, за яким – небудь іншим принципом, ніж FCFS.
Цей порядок і називається плануванням роботи з диском. Планування вимагає ретельного аналізу запитів, що очікують в черзі для того, щоб визначити найбільш ефективний порядок їх обслуговування. Планувальник дискової пам’яті аналізує позиційні взаємозв’язки між запитами, що очікують. Після чого черга запитів перебудовується таким чином, щоб їх виконання відбувалось при мінімальних механічних переміщеннях. Маємо два найбільш поширених види планування: - оптимізація (за часом) пошуку циліндра; - оптимізація (за часом) очікування запису.
Мінімізація часу очікування дає якийсь ефект тільки при дуже великих навантаженнях.
114.Цільові характеристики принципів планування роботи з дисковою
пам’яттю.
Для розділення принципів планування на категорії існують і деякі інші критерії: 1)
Пропускна здатність. 2) Середній час відповіді. 3) Розкид, або дисперсія відповіді в часі (тобто передбачуваність). Ці критерії направлені на покращення загальних швидкісних характеристик, можливо і за рахунок деяких індивідуальних запитів.
Плануванння часто поліпшує загальну картину, хоча і дещо знижує швидкість обслуговування певних запитів. Одним з важливих кількісних показників для оцінки цього явища може служити розкид, або дисперсія відповідей в часі. Дисперсія – це міра того, наскільки далеко значення індивідуальних елементів може відхилятись від середнього значення цих елементів. В зв’язку з чим ми використовуємо дисперсію, як показник передбачуваності – чим менша дисперсія, тим більша передбачуваність.
Нам необхідна така стратегія планування, яка б мінімізувала дисперсію. Інакше може статися таке, що час обслуговування певних запитів просто не можна буде передбачити.
В багатопрограмних обчислювальних системах одночасно виконується багато процесів, які можуть генерувати запити на звертання до дисків. Оскільки ці процеси роблять запити значно швидше, ніж їх обслуговують дискові пристрої, в яких головки переміщаються, то до кожного пристрою формується черга запитів. В деяких обчислювальних системах ці запити обслуговуються в порядку надходження, тобто за принципом FCFS (First Come First Served, перший, що прийшов, обслуговується першим). Це справедливий метод надання послуг, але при підвищенні частоти запитів, тобто навантаження, він може приводити до дуже великих затримок. Для методу FCFS характерним є випадковість пошуку, при якому запити, що надходять послідовно, можуть викликати досить довгі в часі підводи головок від самих зовнішніх до самих внутрішніх циліндрів. Щоб звести до мінімуму час пошуку, доцільно навести порядок в запитах, за яким – небудь іншим принципом, ніж FCFS.
Цей порядок і називається плануванням роботи з диском. Планування вимагає ретельного аналізу запитів, що очікують в черзі для того, щоб визначити найбільш ефективний порядок їх обслуговування. Планувальник дискової пам’яті аналізує позиційні взаємозв’язки між запитами, що очікують. Після чого черга запитів перебудовується таким чином, щоб їх виконання відбувалось при мінімальних механічних переміщеннях. Маємо два найбільш поширених види планування: - оптимізація (за часом) пошуку циліндра; - оптимізація (за часом) очікування запису.
Мінімізація часу очікування дає якийсь ефект тільки при дуже великих навантаженнях.
114.Цільові характеристики принципів планування роботи з дисковою
пам’яттю.
Для розділення принципів планування на категорії існують і деякі інші критерії: 1)
Пропускна здатність. 2) Середній час відповіді. 3) Розкид, або дисперсія відповіді в часі (тобто передбачуваність). Ці критерії направлені на покращення загальних швидкісних характеристик, можливо і за рахунок деяких індивідуальних запитів.
Плануванння часто поліпшує загальну картину, хоча і дещо знижує швидкість обслуговування певних запитів. Одним з важливих кількісних показників для оцінки цього явища може служити розкид, або дисперсія відповідей в часі. Дисперсія – це міра того, наскільки далеко значення індивідуальних елементів може відхилятись від середнього значення цих елементів. В зв’язку з чим ми використовуємо дисперсію, як показник передбачуваності – чим менша дисперсія, тим більша передбачуваність.
Нам необхідна така стратегія планування, яка б мінімізувала дисперсію. Інакше може статися таке, що час обслуговування певних запитів просто не можна буде передбачити.
115.Основні стратегії оптимізації пошуку циліндру.
Найбільш поширені стратегії оптимізації. 1. FCFS – запити обслуговуються в порядку надходження. 2. SSTF – (Shortest Seek Time First) („з найменшим часом пошуку - першим”). При позиціонуванні каретки з магнітними головками наступним вибирається запит, для якого необхідне мінімальне переміщення каретки. Першим обслуговується запит з найменшим часом пошуку циліндра, якщо навіть цей запит не
є першим в черзі. У SSTF краща пропускна здатність, ніж FCFS, і найкращий середній час відповіді при помірних навантаженнях. 3. SCAN (сканування). Каретка з головками рухається туди і назад над поверхнею, обслуговуючи всі запити, що зустрічаються на шляху. Каретка змінює напрям руху, якщо в біжучому напрямку більше немає запитів для обслуговування. Стратегія розроблена для зменшення дискримінації крайніх доріжок. Цей принцип (SCAN) є основою більшості практично реалізованих стратегій планування роботи з дисковою пам’яттю. 4. N-Step SCAN (N - крокове сканування). Модифікація SCAN. Каретка з головками рухається туди і назад, але всі запити, що поступають під час ходу в одному напрямку, групуються та перешиковуються таким чином, щоб їх можна було найбільш ефективно обслуговувати під час зворотнього ходу. Найважливіша риса - невелика дисперсія часу відповіді в порівнянні з принципом SSTF або звичайним варіантом SCAN. 5. С-
SCAN (циклічне сканування). Каретка рухається в напрямку до внутрішньої доріжки.
Якщо попереду більше нема запитів для обслуговування, каретка стрибком повертає до початку, обслуговує запит, найближчий до зовнішньої доріжки, а потім обслуговує рух до середини. Ця стратегія виключає дискримінацію у відношенні до внутрішніх або зовнішніх циліндрів. При просуванні від зовнішнього циліндру до внутрішнього, обслуговування запитів виконується за найкоротшим часу пошуку. Найбільш ефективна стратегія планування роботи дискової пам’яті мала б мати два режими: - при малих навантаженнях – SCAN; - при середніх і великих і навантаженнях - С-
SCAN. 6. Схема Еменбака. Каретка рухається циклічно, як в способі С-SCAN. Але при обслуговуванні кожного циліндру виконується доступ тільки до одної повної доріжки інформації незалежно від наявності іще запитів для цього циліндра.
116.Характеристики стратегії оптимізації пошуку циліндру SCAN.
SCAN (сканування). Каретка з головками рухається туди і назад над поверхнею, обслуговуючи всі запити, що зустрічаються на шляху. Каретка змінює напрям руху, якщо в біжучому напрямку більше немає запитів для обслуговування. Стратегія розроблена для зменшення дискримінації крайніх доріжок. Аналогічна SSTF за винятком того, що вона вибирає для обслуговування той запит, для якого є характерною мінімальна відстань пошуку в привілейованому напрямку. Цей принцип
(SCAN) є основою більшості практично реалізованих стратегій планування роботи з дисковою пам’яттю. На крайніх доріжках головки бувають не так часто, як на середніх, але це краще, ніж дискримінація в SSTF.
117.Оптимізація планування роботи з дисковою пам’яттю за часом очікування
запитів.
В умовах великих навантажень ймовірність декількох одночасних звертань до певного циліндру зростає, що робить доцільним виконувати оптимізацію не тільки за пошуком циліндрів, але і за часом очікування записів. Аналогом SSTF але в застосуванні до оптимізації за часом очікування записів, є стратегія SLTF (Shortest
Latency Time - First) (з найменшим часом очікування – першим). Коли каретка підводиться на певний циліндр може виявитись, що багато запитів очікують звертання до різних доріжок чи секторів цього циліндру. SLTF- аналізує всі ці запити
і першим обслуговує запит з мінімальним очікуванням запису. Ця стратегія досить близька до теоретично оптимальної, причому її відносно легко реалізувати
118.Архітектура сучасних файлових систем.
Характер пошуку циліндрів при плануванні SCAN Каретка Прямий хід каретки
Зворотний хід каретки 23 (постарайтеся коротко описати а то мені впадло всьо перечитувати
) Розробники нових операційних систем прагнуть забезпечити користувача можливістю працювати одразу з декількома файловими системами. В такому випадку узагальнена файлова система має багаторівневу структуру, на верхньому рівні якої розташований перемикач файлової системи (в Win 9х це
„встановлюваний” диспетчер файлової системи - Installable File System manager -
IFS). Він забезпечує інтерфейс між запитами прикладної системи та конкретною файловою системою, до якої виконується звертання. Перемикач перетворює запити у формат, який сприймається наступним рівнем - рівнем файлових систем. Кожний компонент рівня файлових систем виконаний у вигляді драйвера відповідної файлової системи і підтримує певну організацію файлової системи. Перемикач – це
єдиний модуль, який може звертатись до драйвера файлової системи. Прикладна система не може звертатись до нього напряму. Кожний драйвер файлової системи в процесі власної ініціалізації реєструється у перемикача, передаючи йому таблицю точок входу, які будуть використовуватись при наступних звертаннях до файлової системи. Для виконання своїх функцій драйвери файлових систем звертаються до підсистеми вводу-виводу. Ця підсистема – це складова частина файлової системи, яка відповідає за завантаження, ініціалізацію, та керування усіма модулями нижчих рівнів файлової системи. Звичайно ці модулі представляють собою драйвери портів, які безпосередньо працюють з апаратними засобами. Підсистема вводу-виводу повинна постійно знаходитись в основній пам’яті та організовувати сумісну роботу
ієрархії драйверів пристроїв. Велика кількість рівнів архітектури файлової системи забезпечує більшу гнучкість: драйвер може отримати керування на довільному етапі виконання запиту – від виклику прикладною програмою функції, яка працює з файлами, до того моменту, коли працюючий на самому низькому рівні драйвер пристрою починає проглядати регістри відповідного контролера.
119.Особливості файлової системи NTFS.
При проектуванні системи NTFS враховувалось: надійність. збільшення надійності відбувається чере введення механізму транзакций, при якому здійснюється журналювання файлових операцій; розширена функціональність. .були втілені - вдосконалена відмовостійкість, емуляція інших файлових систем, потужна модель безпеки, паралельна обробка потоків даних і створення файлових атрибутів, обумовлених користувачем; Узагальнена структура файлової системи Перемикач файлових систем Драйвери файлових систем ФС1 ФС1 ФС1 … ФСN Підсистема вводу/виводу Ієрархія драйверів пристроїв 24 підтримка POSIX. Необов'язкове використання імен файлів з урахуванням регістра, збереження часу останнього звертання до файлу і механізм так званих "жорстких посилань" - альтернативних
імен, що дозволяють посилатися на один і той же файл по двох і більше іменах; гнучкість. Розмір кластера може змінюватися від 512 байт до 64 Кбайт; він являє собою число, кратне внутрішньому кванту розподілу дискового простору. NTFS також підтримує довгі імена файлів, набір символів Unicode і альтернативні імена формату 8.3 для сумісності з FAT.
120.Призначення файлів метаданих в файловій системі NTFS.
Перші 16 файлів NTFS (метафайли) носять службовий характер. Кожен з них відповідає за будь-який аспект роботи системи. NTFS може змістити, навіть фрагментувати по диску, всі свої службові області, обійшовши будь-які несправності поверхні - крім перших 16 елементів MFT. Метафайли знаходяться кореневому каталозі NTFS диска - вони починаються з символу імені "$",
$ MFT сам MFT
$ MFTmirr копія перших 16 записів MFT
$ LogFile файл підтримки журналювання
$ Volume мітка тому, версія файлової системи, т.д.
$ AttrDef список стандартних атрибутів файлів на томі
$. кореневий каталог
$ Bitmap карта вільного місця тому
$ Boot завантажувальний сектор
$ Quota файл, в якому записані права користувачів на використання дискового простору
$ Upcase файл - таблиця відповідності великих і великих літер в імен файлів на поточному томі. Потрібен в основному тому, що в NTFS імена файлів записуються в
Unicode, що становить 65 тисяч різних символів, шукати великі і малі еквіваленти яких дуже нетривіально.
121.Методи економії дискового простору в файловій системі NTFS.
Cписки відрізків : Для економії місця довжина відрізка й номер початкового кластера зберігаються в полях змінної довжини. Тобто, якщо розмір відрізка вміщається в байт
(тобто його значення не перериває 255), він і зберігається в байті. Відповідно, якщо розмір відрізка вимагає для свого подання подвійного слова, він і зберігається в подвійному слові. Компресія: NTFS дозволяє компресувати окремі каталоги і файли, на відміну від DriveSpace, який дозволяв стискати тільки диски цілком. Це дуже зручно, для економії простору на диску, наприклад можна стискати "на льоту" великі графічні файли формату BMP, або текстові файли, причому для користувача все це буде прозоро.
122.Забезпечення надійності в файловій системі NTFS.
Одним із способів збільшення надійності є механізм транзакций, при якому здійснюється журналювання файлових операцій; транзакція - дія, що здійснюється цілком і коректно або не скоєна взагалі. У NTFS просто не буває помилкових чи некоректних станів - квант зміни даних не може бути 25 поділений на до і після збою, приносячи руйнування і плутанину - він або досконалий, або скасований.
123.Таблиця розміщення файлів (FAT), призначення та застосування.
FAT було призначено для роботи з гнучкими дисками обсягом не більше 1 Мбайт.
Спочатку вона не підтримувала роботу з жорсткими дисками. На сьогодні ця файлова система організує роботу з файлами обсягом до 2 Гбайт. Файлова система FAT не може контролювати окремо кожен сектор жорсткого диска. Тому вона поєднує сусідні сектори в кластери, розмір яких визначають під час початкового розмічання вінчестера. Цей розмір має бути ступенем числа 2.
124.Будова файлової системи ОС UNIX.
Організація файлової системи UNIX має деревоподібну структуру, вершина якої називається коренем, а сама структура називається файловим деревом. Кожна вершина у файловому дереві, за винятком листя, є каталогом, листя ж у свою чергу є або звичайними файлами, файлами пристроїв Файл, який являється основною одиницею системи UNIX, може бути: звичайним файлом, довідником, спеціальним файлом файлом або символьним каналом зв’язку.
125.Адресація блоків файлу блоком покажчиків індексних дескрипторів ОС
UNIX.
файлова система реалізовується за допомогою суперблока, котрий містить
інформацію про файлову систему в цілому (або більшої її частини), індексний дескриптор містить інформацію про номери блоків даних файлу (або його частин).
Назва файла разом із номерами індексних дескрипторів, що його описують, міститься у каталозі (англ. directory). Таким чином будується ієрархічна система, котра дозволяє знайти і зчитати відповідні дані, що належать певному файлові.
126.Структури даних ядра ОС UNIX, що забезпечують доступ до файлів.
Вся детальна інформація про файл зберігається в системній таблиці так званих
індексних дескрипторів (i-node). Безпосереднє звернення до цієї таблиці заборонене.
Каталоги містять лише ім’я файлу та індекс – посилання на відповідний запис в таблиці індексних дескрипторів. Саме завдяки такій організації, кожний файл в файловій системі UNIX може мати кілька абсолютно рівноправних імен, що в загальному випадку містяться в різних каталогах. Інформацію з таблиці індексних дескрипторів можна переглянути командою ls –l.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10