第三十天 mass-storage structure(大量儲存結構)--下

硬碟管理：

管理方式分為下列幾種：

1. Low-level formatting (physical formatting)：將硬碟劃分為磁區，讓硬碟控制器可以進行讀寫。

2. Logical formatting (making a file system)：要使用硬碟保存文件，作業系統仍然需要在硬碟上記錄自己的資料結構。將硬碟分成一或多組柱面。

3. Boot lock initialize system：用boot block初始化系統，而bootstrap 是儲存在ROM中，開機時才可以啟動，boot block(是個作業系統)就需要bootstrap把他載下來。
   
   Swap space management (交換空間管理)：

Swap-space的意思是，虛擬記憶體使用硬碟空間擴展記憶體空間。而他可以從一般的作業系統中劃分出來，或是可以單獨位於硬碟分區內。

管理作法：

1. 4.3BSD在process 啟動時，分配swap space來儲存program文字和數據
2. Kernel使用swap map來追蹤swap space的使用
3. 僅當頁面被強制退出physical memory 時，Solaris 2才會分配swap space，而不是在首次創建virtual memory page時。

RAID system ：
RAID簡單來說是個硬碟陣列，由多顆磁碟機組成一個陣列，將資料以striping的方式，同時對不同的磁碟做讀寫的動作，透過redundancy來提供可靠性跟增加效能(mirroring和shadowing)。RAID可以分為六個level，但我們這裡就不多做介紹。


Stable-storage implementation(實現穩定的存儲)，可以複製資訊在多個不易變化的儲存裝置與獨立的失效模式，或是以一種受控制的方式更新信息，以確保任何數據傳輸或回復失敗後，我們可以恢復穩定的數據。

Tertiary storage device(三級儲存裝置)：

• 低成本的定義特徵是三級存儲
• 一般來說，使用可移動媒體構建的三級存儲
• 常見的可移動媒體例子：軟碟和光碟驅動器;其他類型是可用的

Removed disks(可移動硬碟)：

• 軟碟(floppy disk)柔韌性強，塗有磁性材料，封裝在一個塑料防護盒，大多數磁碟約有1MB
• 可移動硬碟可以像硬碟那樣快,但他們是在一個更大的損害的風險就是曝光
• 磁光碟記錄數據在一個剛性碟，塗有磁性材料。
• 光碟不使用磁性;他們使用特殊的材料，由laser light改變

WORM 硬碟：

• Read-write disk上的數據可以修改
• WORM(write once, read many)磁碟只能寫一次
• 鋁薄膜夾在兩玻璃或塑料碟片之間
• 使用laser light通過鋁燃燒一個小洞(信息可以不被改變
• 非常耐用和可靠的
• 只能讀的disk像是光碟和DVD等，來自工廠的數據預先錄製好的

Tapes(磁帶)：

• 相比一個硬碟，磁帶是便宜，擁有更多的數據，但隨機存取比較慢
• 大型磁帶安裝，通常使用robotic tape在磁帶驅動器和存儲槽磁帶庫間交換move taps
  • Stacker – library that holds a few tapes
  • Silo – library that holds thousands of tapes

作業系統issues：
層次化存儲管理(HSM)

• 層次儲存系統層次，超越主記憶體、二級存儲和三級存儲：通常實現為一個jukebox的磁帶或可移動硬碟
• 小型的和經常使用的檔案保留在磁碟上
• 大型的、舊的、不活躍的檔案歸檔到jukebox
• HSM通常在超級計算中心運用，有大量的數據。

Performance issues：
Speed(速度)：

• 在三級儲存內，速度分為bandwidth和latency
• Bandwidth的測量以bytes per second
• Sustained bandwidth：平均數據速率在大轉移
• Effective bandwidth：平均在整個I/O時間,包括seek()或locate()，和磁帶的切換
• Access latency：定位數據所需的時間

Reliability(可靠性)：

• 固定磁碟驅動器，比可移動磁碟或磁帶驅動器更可靠
• 一個optical cartridge，比硬碟或磁帶更可靠
• Head crash在固定硬碟一般而言會破壞數據，而磁帶驅動器或光碟驅動器的故障常常使得數據磁帶無恙

Cost(成本)：

• 主記憶體比硬碟儲存槽昂貴得多
• 每1MB硬碟儲槽的成本與磁帶是具有競爭力
• 最便宜的磁帶驅動器和最便宜的磁盤驅動器，多年來具有大致相同的存儲容量
• 只有當磁帶數量遠遠大於驅動器數量時，三級存儲才能節省成本

三十天結束啦～～