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2019 iT 邦幫忙鐵人賽

DAY 30
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自我挑戰組

OS作業系統學習系列 第 30

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

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。
    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20181114/20112132gCu1YwHr9L.png
    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。
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20181114/20112132vgKRzxXhkq.png
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20181114/20112132D9kP8t2isU.png
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~~
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