Operační systémy 1
Přednáška číslo 10 26. 4. 2010 Struktura odkládacích zařízení
Základní pojmy ●
●
●
Paměťové médium – periferní zařízení nejvyšší důležitosti – samotný OS je obvykle uložen na paměťovém zařízení. Proto je správa paměťového média jeden z nejdůležitějších úkolů OS Paměťové médium – periferní zařízení k ukládání dat (též zvané úložiště). – –
pevné – pevný disk vyměnitelná – diskety, USB flash disk, CD ROM
Adresářová struktura ● ● ●
●
Data se nalézají v souborech Soubory se slučují do adresářů Adresáře tvoří rovněž strukturu. Adresář, který obsahuje vše co se na disku nachází se nazývá kořenový (root). Adresářové struktury dělíme na: – –
Jednoúrovňová struktura – existuje pouze adresář root a vše je v něm (CP/M) Dvouúrovňová struktura – v rootu jsou adresáře, ale ty už nemohou obsahovat další adresáře jen soubory (RSX)
Adresářová struktura –
–
–
Stromová – v každém adresáři mohou být další soubory i adresáře. Připomíná to strom s kořenem (root). (DOS, Windows) Acyklická – soubory a adresáře mohou být ve více adresářích – nesmí tam být ale cykly. Snadný přístup k témuž souboru z více adresářů (linky). (UNIX) Cyklická struktura – může obsahovat cykly
Soubor ●
●
Základní organizační jednotka pro uchování dat Operace se souborem – – – – –
Vytvoření Čtení Zápis Změna pozice v souboru Smazání
Vlastnosti souborů ●
Druhy souborů – – – –
●
●
Standardní – dokumenty, programy Adresáře Simulované – přístup k I/O zařízením Odkládací soubory – virtuální paměť
Přístupová práva – dle daného souborového systému Fragmentace – –
vnější – soubory jsou rozkouskované po disku vnitřní – velký počet malých souborů – volná místa v clusterech
Soubory podle přístupu ● ● ●
Sekvenční (magnetická páska) Přímý (CD, disk) Indexový (magnetická páska s přeskakováním)
Historická zařízení ● ●
Děrné štítky Děrné pásky – – – –
●
Pětistopé – 32 znaků (nebo 16 + parita) Osmistopé – 256 (anebo 128) Čtené opticky Čtené mechanicky
Magnetické pásky
Děrný štítek
Děrná páska
Děrná páska – optická čtečka
Magnetická páska
Terminál
Magnetická páska – stojan
Harddisk
Základní pojmy Disky obsahují: – –
– – –
stopy – soustředné kružnice sektory – výseče kruhu (obsahují 512 B). U novějších disků je na vnějších stopách více sektorů. desky a povrchy hlavy – čtecí zařízení cylindry – stopy nad sebou
Základní pojmy ●
●
●
Fyzická adresa – buď [povrch, stopa, sektor] anebo [cylindr, hlava, sektor] – pracuje s ní hardware. OS pracuje s logickou adresou. Cluster – jeden nebo více sektorů. Nejmenší část disku se kterou dokáže pracovat OS. Formátování – příprava média k použití – –
Nízkoúrovňové (low level) – příprava stop a sektorů, opakované zbytečné může médium zničit. Vysokoúrovňové – příprava struktury dle zvoleného formátu dat (FAT, NTFS, ext3 ...)
Struktura disku ●
●
●
Sektor je nejmenší jednotka informace, která může být čtena nebo zapisována na disk (32 až 4096 B, obvykle 512 B) Čas vyhledávání (seek time) – doba než se hlava nastaví nad správnou stopu Čekací doba (latency time) – doba než se požadovaný sektor natočí pod hlavu
Struktura disku ●
●
●
●
Přenos disk – paměť je organizován v blocích. Disk je trojrozměrné pole bloků (stopa, strana, sektor) OS zpracovává jednorozměrné pole bloků Jednorozměrná a trojrozměrná adresa se musí vzájemně převést
Struktura disku ● ● ● ● ● ● ●
b = k +s * (j + i * t) b – jednorozměrná adresa i – číslo cylindru t – počet stop v cylindru j – strana s – počet sektorů v stopě k - sektor
Plánování disku ●
●
Snaha zvýšit průměrnou vybavovací dobu disku pomocí plánování Rychlost disku ovlivňují tři faktory – – –
doba vyhledávání (seek time) – vyhledání správné stopy doba čekání (latency time) – než se natočí správný sektor čas přenosu (transfer time) – doba přenosu mezi diskem a pamětí
Plánování disku ●
●
Plánování FCFS (First-Come First-Served) – nejdřív vyřízen první požadavek na disk – problém – velké přesuny disku Plánování SSTF (Shortest-Seek-Time-First) – nejprve vyřízen ten požadavek který vyvolá nejmenší posun hlavy – problém – hlava se může pohybovat tam a zpět, dlouhá doba na vyřízení některých požadavků
Plánování disku ●
SCAN plánování – – –
●
hlava projíždí disk tam a zpět z jednoho konce na druhý cestou vyřizuje požadavky elevator algoritmus (podobá se výtahu)
C-SCAN – –
hlava se po dojetí na konec vrátí na začátek jako by začátek navazoval na konec
Management disku Tři funkce OS 1. Počáteční iniciace disku 2. Bootování z disku 3. Práce s vadnými bloky
Formátování disku ●
●
●
Fyzické formátování – rozdělení na sektory a stopy Každý sektor má hlavičku, která obsahuje číslo sektoru error correcting code – kontrolní součet bytů v sektoru Logické formátování – podle OS, např. vytvoření FAT tabulky, …
Boot block ●
●
●
●
Bootstrap program – inicializační program umístěný v ROM, po iniciaci počítači zavádí OS z disku Zaváděcí program OS musí být umístěn na předem daném místě na disku (boot blok) Disk na kterém je umístěn – bootovací (systémový) disk Při více OS na počítači je zde umístěn nějaký manažér OS (GRUB, LILO), který vyhledá potřebné jádro zvoleného OS
Vadné bloky ●
●
●
Vadné bloky musí být označeny aby je počítač již nepoužíval u PC s IDE jsou označeny při formátu, data v nich jsou ztracena u SCSI se seznam obnovuje během používání disku, např. při zjištění vadného kontrolního součtu
RAID ●
● ●
●
● ●
Redundant Arrays of Inexpensive/Independent Disks Redundantní řady levných/nezávislých disků RAID 0 (stripping) – data střídavě ukládána na dva disky RAID 1 (mirroring) – stejná data ukládána na dva nebo více disků RAID 5 – data ukládána střídavě na více disků a jeden použit na ukládání parity. Při výpadku kteréhokoliv disku je možná výměna disku za běhu a doplnění dat na nový disk Různé další kombinace – různá jména u různých výrobců Softwarový a hardwarový RAID
Další pojmy LVM
●
– –
Logical Volume Manager – vytvoření logických disků z fyzických Možnost změny za chodu systému bez restartu
VFS
●
– –
–
Virtual File System Definice operací, které musí zvládnout každý souborový systém bez ohledu na skutečné umístění Vlastně abstrakce FS
Management swapovacího prostoru ● ● ●
●
●
Swapovací (odkládací) prostor Pro odkládání částí paměti (virtuální paměť) Přístup k disku je pomalejší než k paměti, proto je tomuto třeba věnovat pozornost Je to buď soubor (Windows) nebo samostatný disk (Linux) Vhodnější je samostatný disk – rychlost, swap disk používá speciální algoritmus přístupu
Konec
