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Chap. 131 Module 10 – Structure de mémoire de masse (disque) Chapitre 12.

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1 Chap. 131 Module 10 – Structure de mémoire de masse (disque) Chapitre 12

2 Chap. 132 Concepts importants du Module 10 n Fonctionnement et structure des unités disque n Calcul du temps dexécution dune séquence dopérations n Différents algorithmes dordonnancement u Fonctionnement, rendement n Gestion de lespace de permutation u Unix n RAID – disques résistants aux erreurs

3 Chap. 133 Disques magnétiques n Plats rigides couverts de matériaux d enregistrement magnétique u surface du disque divisée en pistes (tracks) qui sont divisées en secteurs u le contrôleur disque détermine l`interaction logique entre l unité et l ordinateur

4 Chap. 134 Nomenclature - cylindre: lensemble de pistes qui se trouvent dans la même position du bras de lecture/écriture

5 Chap. 135 Disques électroniques n Aujourdhui nous trouvons de plus en plus des types de mémoires qui sont adressées comme si elle étaient des disques, mais sont complètement électroniques u P. ex. flash memory – clefs USBs u Il ny aura pas les temps de positionnement, latence, etc. discutés plus tard

6 Chap. 136 Ordonnancement disques n Problème: utilisation optimale du matériel n Réduction du temps total de lecture disque u étant donné une file de requêtes de lecture disque, dans quel ordre les exécuter?

7 Chap. 137 Paramètres à prendre en considération n Temps de positionnement (seek time): u le temps pris par l`unité disque pour se positionner sur le cylindre désiré n Temps de latence de rotation u le temps pris par l unité de disque qui est sur le bon cylindre pour se positionner sur le secteur désirée n Temps de lecture u temps nécessaire pour lire la piste n Le temps de positionnement est normalement le plus important, donc il est celui que nous chercherons à minimiser

8 Chap. 138 File dattente disque n Dans un système multiprogrammé avec mémoire virtuelle, il y aura normalement une file dattente pour l unité disque n Dans quel ordre choisir les requêtes d opérations disques de façon à minimiser les temps de recherche totaux n Nous étudierons différents méthodes par rapport à une file d attente arbitraire: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 n Chaque chiffre est un numéro séquentiel de cylindre n Il faut aussi prendre en considération le cylindre de départ: 53 n Dans quel ordre exécuter les requêtes de lecture de façon à minimiser les temps totaux de positionnement cylindre n Hypothèse simpliste: un déplacement d`1 cylindre coûte 1 unité de temps

9 Chap. 139 Premier entré, premier sorti: FIFO Mouvement total: 640 cylindres = (98-53) + (183-98)+... En moyenne: 640/8 = 80 axe de rotation

10 Chap SSTF: Shortest Seek Time First Plus court dabord n À chaque moment, choisir la requête avec le temps de recherche le plus court à partir du cylindre courant n Clairement meilleur que le précédent n Mais pas nécessairement optimal! (v. manuel) n Peut causer famine

11 Chap SSTF: Plus court servi Mouvement total: 236 cylindres (680 pour le précédent) En moyenne: 236/8 = 29.5 (80 pour le précédent)

12 Chap SCAN: lalgorithme de lascenseur n La tête balaye le disque dans une direction, puis dans la direction opposée, etc., en desservant les requêtes quand il passe sur le cylindre désiré u Pas de famine

13 Chap SCAN: l ascenseur Mouvement total: 208 cylindres En moyenne: 208/8 = 26 (29.5 pour SSTF) direction

14 Chap Problèmes du SCAN n Peu de travail à faire après le renversement de direction n Les requêtes seront plus denses à lautre extrémité n Arrive inutilement jusquà 0

15 Chap C-SCAN n Retour rapide au début (cylindre 0) du disque au lieu de renverser la direction n Hypothèse: le mécanisme de retour est beaucoup plus rapide que le temps de visiter les cylindres C-LOOK C-LOOK n La même idée, mais au lieu de retourner au cylindre 0, retourner au premier cylindre qui a une requête

16 Chap. 1316C-LOOK 153 sans considérer le retour (19.1 en moyenne) (26 pour SCAN) MAIS 322 avec retour (40.25 en moyenne) Normalement le retour sera rapide donc le coût réel sera entre les deux retour: 169 (??) direction

17 Chap C-LOOK avec direction initiale opposée direction Résultats très semblables: 157 sans considérer le retour, 326 avec le retour Retour 169

18 Chap Exemple pratique… n Si on doit ramasser des gens de Gatineau Est à Aylmer, il pourrait être plus rapide de faire le tour à Gatineau, puis prendre lautoroute jusquà Aylmer et ramasser le reste, au lieu darriver à Aylmer par rues régulières tout en ramassant des gens…

19 Chap Comparaison n Si la file souvent ne contient que très peu déléments, lalgorithme du premier servi devrait être préféré (simplicité) n Sinon, SSTF ou SCAN ou C-SCAN? n En pratique, il faut prendre en considération: u Les temps réels de déplacement et retour au début u L`organisation des fichiers et des répertoires F Les répertoires sont sur disque aussi… u La longueur moyenne de la file u Le débit d arrivée des requêtes

20 Chap Gestion des disques n Formatage de bas niveau, i.e. formatage physique. u Division du disque en secteurs manipuler par le contrôleur u Initialiser le secteur (fanion de début et de fin) u Se fait chez le fournisseur. n Les partitions u Division du disque en partition en groups dun ou plusieurs cylindres (pour stocker un système de fichier). u Définir la partition boot. n Le format logique ou « création du système de fichier » u Écrire le SF sur le disque u i.e. tableau FAT, SB, tableau dinodes, répertoire racine.

21 Chap Démarrer dun disque en Windows 2000

22 Chap Gestions de mauvais blocs Il y a des dizaine et centaines de millions de blocs dans un disque Des mauvais blocs y sont présents Que faire deux u Avons des blocs en surplus pour les remplacer F i.e. Disque contiens 100 blocs, mais a été fabriqué avec 110, donc utilisé, sont en surplus F Si bloc 50 devient endommagé, le contrôleur (après avoir été informé par le noyau) le remplace avec le bloc 100 (il devient le bloc 50 logiquement) u Ceci affect lefficacité des algorithmes dordonnancement des disques u Pas de panique! Les blocs en surplus se retrouvent dans chaque cylindre: sector sparing or sector slipping

23 Chap Gestion de lespace de permutation en mémoire virtuelle (swap space) (12.6) n Nous avons vu comment les systèmes de mém virtuelle utilisent la mém secondaire n Grande variété dimplémentations de systèmes despace de permutation dans différents SE n Lespace de permutation u peut être des fichiers normaux dans lespace disque utilisé par les autres fichiers, u ou peut avoir sa propre partition disque n Peut être mis dans des disques plus efficaces

24 Chap Gestion despace de permutation (disque) en Unix 4.3BSD n Pour chaque processus, il y a u Un segment texte = le programme F Ne change pas pendant exécution u Et il y a aussi un segment données F Sa taille peut changer pendant exéc

25 Chap Gestion despace de permutation n Swap-space mémoire virtuel qui utilise lespace disque pour étendre la mémoire principale n Où se trouve-t-il sur le disque? u Dans un fichier normal du système F bon: Simple, flexible F mauvais: Leeeent u Dans une partition séparée F Structures et algorithmes optimaux et spécifiques pour le swap. F Ex: fragmentation pas un vrai problème F Bon: plus rapide F Mauvais: peut gaspiller de lespace.

26 Chap Gestion despace de permutation n Quand alloué lespace dans le swap? u Quand le processus démarre – la page virtuelle est créée. u Quand la page est remplacée. n Que doit-être géré? u Lutilisation des « swap maps » pour faire la gestion des pages dans le swap.

27 Chap Autres mécanismes en Unix n Les mécanismes sont différents dans différentes versions de Unix n Les différentes versions fonctionnent avec autres mécanismes, comme pagination, systèmes compagnons (buddy) etc.

28 Chap Niveaux RAID n Striping: lecture de plusieurs disques en parallèle u Entrelacement de bits u Entrelacement de blocs n Redondance: données redondantes pour recouvrir données, u données dupliquées (disques miroirs) u Parité ou codes de correction n Exemples: Les six niveaux RAID stockent 4 disques de données

29 Chap RAID: Redundant Array of Independent Disks En distribuant les données sur différents disques, il est probable quune grosse lecture puisse être faite en parallèle (au lieu de lire strip0 et strip1 en séquence, cette organisation permet de les lire en même temps) Stallings

30 Chap Redondance dans RAID Dupliquer les données pour incrémenter le parallélisme et remédier aux pertes de données (coûteux mais utilisé en pratique) Stallings

31 Chap RAID: Correction derreurs par codes de correction Les codes de correction derreur pour des données enregistrées sur un disque sont sauvegardés sur un autre disque (plus de résistance aux erreurs) Stallings

32 Chap RAID: Correction derreurs par parité Les bits de parité pour des données enregistrées sur un disque sont sauvegardés sur un autre disque Stallings

33 Chap RAID: Correction derreurs par bits de parité avec entrelacement de blocs Les codes de correction derreur pour des données enregistrées sur un disque sont sauvegardés sur un autre disque (plus de résistance aux erreurs) Stallings

34 Chap RAID (0 + 1) et (1 + 0)

35 Chap Concepts importants du Module 10 n Fonctionnement et structure des unités disque n Calcul du temps dexécution dune séquence dopérations n Différents algorithmes dordonnancement u Fonctionnement, rendement n Gestion de lespace de permutation n RAID: réorganisation des fichiers pour performance et résistance aux erreurs


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