Chap. 141 Chapitre 14 (Seul. 14.1, 14.2, 14.4, 14.5) Structure de mémoire disques

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1 Chap. 141 Chapitre 14 (Seul. 14.1, 14.2, 14.4, 14.5) Structure de mémoire disques http://w3.uqo.ca/luigi/

2 Chap. 142 Concepts importants du chapitre 14 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

3 Chap. 143 Disques magnétiques n Plats rigides couverts de matériaux denregistrement magnétique u surface du disque divisée en pistes (tracks) qui sont divisées en secteurs u le contrôleur disque détermine l`interaction logique entre lunité et lordinateur u Beaucoup dinfos utiles dans: http://www.storagereview.com/storage_reference _guide Aussi Wikipedia

4 Chap. 144 Nomenclature - cylindre: lensemble de pistes qui se trouvent dans la même position du bras de lecture/écriture

5 Chap. 145 Un disque à plusieurs surfaces http://computer.howstuffworks.com

6 Chap. 146 Disques éléctroniques (ne sont pas vraiment des disques) 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 u Il ny aura pas les temps de positionnement, latence, etc. discutés plus tard u Extrêmement rapides n Malgré limportance grandissante des disques électroniques, les disques magnétiques resteront encore

7 Chap. 147 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?

8 Chap. 148 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

9 Chap. 149 File dattente disque n Dans un système multiprogrammé il y aura une file dattente pour lunité 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 très simpliste: un déplacement d`1 cylindre coûte 1 unité de temps Requêtes daccès

10 Chap. 1410 Premier entré, premier sorti: FIFO Mouvement total: 640 cylindres = (98-53) + (183-98)+... En moyenne: 640/8 = 80 axe de rotation 45 85 146 85 108 110 59 2

11 Chap. 1411 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

12 Chap. 1412 SSTF: Plus court servi Mouvement total: 236 cylindres (680 pour le précédent) En moyenne: 236/8 = 29.5 (80 pour le précédent)

13 Chap. 1413 Problèmes commun à tous les algorithmes qui sélectionnent toujours le plus voisin: n Balaient efficacement un voisinage, puis quand ils ont fini là dedans doivent faire des déplacement plus importants pour traiter ce qui reste n Famine pour les autres sil y a apport continu déléments dans le voisinage

14 Chap. 1414 SCAN: lalgorithme de lascenseur n La tête balaye le disque dans une direction, puis dans la direction opposée, etc., exécutant les requêtes quand il passe sur le cylindre désiré u Pas de famine

15 Chap. 1415 SCAN: l ascenseur Mouvement total: 208 cylindres En moyenne: 208/8 = 26 (29.5 pour SSTF) direction

16 Chap. 1416 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 n LOOK ne fait pas ça

17 Chap. 1417 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 u Comme si les disques étaient en forme de tores ou beignes F Le dernier secteur serait alors contigu au premier C-LOOK C-LOOK n La même idée, mais au lieu de retourner au cylindre 0, retourner au premier cylindre qui a une requête Tore

18 Chap. 1418C-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

19 Chap. 1419 C-LOOK avec direction initiale opposée direction Résultats très semblables: 157 sans considérer le retour, 326 avec le retour Retour 169

20 Chap. 1420 Comparaison n Si la file souvent ne contient que très peu déléments, lalgorithme du premier servi devrait être préféré (simplicité) n Sinon, SSTF ou LOOK ou C-LOOK? 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 F Nous ne considérerons pas ces aspects

21 Chap. 1421 Gestion de lespace de permutation en mémoire virtuelle (swap space) (14.4) 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 permutation (swap) u peut être des fichiers normaux dans lespace disque utilisé par les autres fichiers, u ou peut avoir sa propre partition disque F (solution plus normale) n Peut être mis dans des disques plus efficaces

22 Chap. 1422 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

23 Chap. 1423 Unix 4.3BSD: Tableau dallocation des segments de texte=programme n Lespace disque est alloué en morceaux fixes de 512K Dernier morceau de programme plus court

24 Chap. 1424 Unix 4.3BSD: Tableau dallocation des segments données sur disque n Les données changent de taille plus souvent que le programme n Chaque fois quun proc demande plus de mémoire, on lui donne le double

25 Chap. 1425 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.

26 Chap. 1426 RAID 0: 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

27 Chap. 1427 Redondance dans RAID 1 Dupliquer les données pour incrémenter le parallélisme et remédier aux pertes de données (coûteux mais utilisé en pratique) Stallings

28 Chap. 1428 RAID 2: 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

29 Autres types de RAID n Il y a au moins 6 types principaux de RAID et encore plus u Voir manuel et Wikipédia n Ils sont en général des combinaisons et variations de ces idées n Différents types de RAID sont utilisés par les grands serveurs de bases de données où la vitesse et la fiabilité sont dimportance primordiale n Utiles à connaître car ils sont utilisés en pratique dans les centres dinformatique Chap. 1429

30 Chap. 1430 Concepts importants du chapitre 14 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: réorganisation des fichiers pour performance et résistance aux erreurs

31 Chap. 1431 Par rapport au livre n Seulement 14.1, 14.2, 14.4, 14.5 (partie expliquée)