งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

Mass-Storage Structure Transfer rate disk head Effective transfer rate block OS.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "Mass-Storage Structure Transfer rate disk head Effective transfer rate block OS."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Mass-Storage Structure Transfer rate disk head Effective transfer rate block OS

2 รูปจาก internet

3 Modern disk drives = large one-dimensional array of logical blocks. A logical block is the smallest unit of transfer. The size of a logical block is usually 512 bytes (from factory), but can be low-level formatted to 1024 bytes (less header and trailer, but more internal fragmentation). Constant linear velocity – CD-ROM, DVD-ROM Constant angular velocity – harddisk Magnetic tapes are already obsolete. ความเร็วเชิงเส้น (m/s) คงที่ เวลาหัวอ่าน เลื่อนเข้าไปอ่านข้อมูลที่ track ข้างใน แกน จะหมุนเร็วขึ้น (rpm) เพื่อให้ความเร็วเชิง เส้นคงที่ ใช้ความเร็วรอบ (rpm) คงที่เสมอ เปลืองไฟ data density decreases in outer tracks Header Data 512 bytes Trailer Block (sector)

4 Disk Attachment 1.Host-Attached Storage (local I/O port) IDE, Serial ATA (SATA) for typical PCs (2 devices per bus) SCSI ( อ่านว่า scuzzy), FC for high-end workstations SCSI (1 SCSI initiator + 15 SCSI targets per bus) Each device (SCSI target) can have 8 logical units. FC (Fiber channel) i) 24-bit address space (basis of SAN) ii) FC-AL (arbitrated loop) 126 devices and controllers. 2.Network-Attached Storage (LAN or TCP/IP) 3.Storage-Area Network (private network, storage protocols) Reading Assignment: Solid-state disk (only electronics no mechanics)

5 SATA On board (left figure) Only 1 disk per port SATA Multiplier (optional, slower) Using PCI card for more ports

6

7 SCSI มีทั้งแบบ onboard หรือ PCI card

8 สาย LAN ใช้ bandwidth ร่วมกัน กับ applications เหมาะกับการใช้งานตามบ้านหรือองค์กรขนาดเล็ก ( ระวังคอขวดที่ network ใช้ GbE หรือ 10 GbE แทน 10/100 เดิม หรือถ้าใช้ wireless ก็ Gigabit wireless)

9 Share Switch ใช้ network protocol สำหรับ storage เหมาะกับองค์กรขนาด ใหญ่ ใช้ bandwidth แยก จาก applications

10 Disk Scheduling 1.FCFS scheduling 2.SSTF scheduling 3.SCAN scheduling 4.C-SCAN scheduling 5.LOOK/C-LOOK scheduling Note: FCFS = First Come First Serve SSTF = Shortest Seek Time First C = Circular

11 (cylinder ดูรูปในหน้า แรก ) หยุด อ่าน วิ่ง

12

13 Going back and forth ชน ขอบ

14 Service only in one direction (left to right) provide more uniform wait time ชน ขอบ ถ้ามี request เพิ่มเข้ามาใน queue แบบ SCAN ก็จะ service ตอนวิ่งกลับจากขวามา ซ้าย ทำให้ A โชคร้าย เพราะมาก่อน แต่ ต้องรอนานมากกว่าจะได้ service A

15 เหมือน C-SCAN แต่ไม่ต้องวิ่งไปชนขอบ แบบนี้ฮาร์แวร์น่าจะออกแบบยากกว่า เพราะต้องดูข้อมูลใน queue ด้วย High-end harddisk เช่น SCSI น่าจะใช้ disk scheduling ที่ซับซ้อน ทำให้ฮาร์ดแวร์มีราคา แพง

16 Disk Management 1.Disk Formatting -Physical formatting (sector, track,..) -Logical formatting (partition) Header Data 512 bytes Trailer Metadata (Sector ID) Logical block 0, 1, 2, 3, 4, … ( ที่ OS เห็น ) จะถูก map กับ defect-free sector เช่น Sector 475, 476, 980, 981, 982, … Error-detecting code Error-correcting code (ECC) Read: disk controller คำนวณ code ใหม่ และเช็คว่าตรงกับ code ใน trailer หรือไม่ ถ้าไม่อาจจะลองพยายามอ่านใหม่อีกครั้ง ถ้าเกิน n ครั้งไม่สำเร็จจะ error Write: disk controller คำนวณ code ใหม่ และเขียนทับลงใน trailer Soft Error: สามารถ recover ได้จาก ECC Hard Error: ไม่สามารถ recover ได้จาก ECC (bad sector) Block (sector)

17 Disk Management 2.Boot Block 3.Bad Blocks Logical Formatting MBR = master boot record Booting steps: 1. โหลด first program (BIOS) จาก ROM 2.First program จะไปอ่าน boot code จากใน MBR 3.Boot code จะอ่าน partition table ได้และต้องรู้ว่าไปโหลดโปรแกรม ต่อไปมาจาก partition ใด 4. โหลด OS kernel จาก boot partition All sectors Used sectors Spared sectors Bad sectors (from factory) Cheap disk: OS manages bad sectors. SCSI disk: OS calls disk controller. Controller ฉลาด !!!

18 Swap-Space Management (swapping = paging) Located on file system 1 ( ขยายได้ ) or raw partition 2 (perf ดีกว่า, contiguous) Windows ใช้แบบ 1 มี page file Linux ใช้ แบบ 2 มี swap partition ( หรือจะใช้ file sys ก็ ได้ )

19 RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) Error detection (parity bit) Even parity SEND RECEIVE Even parity Error detected, need retransmission ( ผิดได้ไม่เกิน 1 บิท หรือ จำนวนคี่ ) ส่งผิด

20 RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) RECEIVE XOR ส่งผิด 0 Error correction (Hamming code) SEND 1,3,5,72,3,6,7 4,5,6,7 011 บิทที่ 110 = 6 ผิด ถ้าได้ 000 คือไม่ มีที่ผิด ใส่ redundant 3 บิท ต่อข้อมูล 4 บิท

21 Stripping Data striping (bit/byte/block) RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5 ไม่มี redundant แต่ ทำให้เขียนหรืออ่าน ได้เร็วขึ้น

22 RAID0 RAID1 RAID2 Stripping Mirroring Error correction RAID3 Error detection ทำให้อ่านเขียนได้เร็วขึ้น Parity bit ใช้บอกว่าข้อมูล ผิด แต่ไม่ได้บอกว่าตัวไหนผิด Bit stripping Correction code ป้องกัน disk ตัวใดตัวหนึ่ง เสีย แต่ถ้าเสียพร้อมกันทั้งสอง ตัวก็ช่วยไม่ได้ pair แก้ไขข้อผิดพลาดระดับบิทได้ ทุกๆ 7 บิท อ่านผิดได้ 1 บิท Byte stripping RAID2 และ RAID3 cannot service multiple requests simultaneously เพราะข้อมูล 1 block มัน กระจายอยู่บน disk ทุกตัว จะอ่าน 1 block ก็ต้อง อ่าน disk ทุกตัว RAID2 และ RAID3 ต้อง sync ตัว spindle ด้วย คือ ให้หมุนไปพร้อมๆ กัน why? มีข้อมูลซ้ำกัน 2 ชุด อ่านได้เร็วขึ้น ป้องกัน การ เสียหายของ disk ตัว ใดตัวหนึ่ง วัตถุประสงค์หลักของ RAID คือ ป้องกัน disk เสียหายทั้งตัว ! Obsolete!

23 RAID4 RAID5 RAID6 Stripping at block level Similar to RAID3 but, a block read/write accesses only one disk. อ่านหลายๆ block พร้อมกันได้ เช่น อ่าน block 1,2,3,4 และ parity ได้พร้อมกัน (block 1,2,3,4 ต้องอยู่ใน แนวเดียวกันกับ parity) Distribute parity blocks Reduce the workload of P-disk. Every write updates P-disk. P + Q redundancy scheme Allow multiple disk failures. RAID2 และ RAID3 เขียน 1 block ต้องเขียน disk ทุกตัว RAID4 เขียน 1 block ต้องเขียน disk 1 ตัว และ p-disk p-disk จะเสียก่อน RAID ทำ HOT SWAP หรือ HOT PLUG ได้ ( มี HOT SPARE แล้ว ) RAID controller ซับซ้อนมาก อ่านเพิ่มเติม Block stripping

24 RAID 1+0 (more tolerant than RAID 0+1) Photo from Fujitsu RAID0+1 yields the same data on ten disks, but the bottom level is striping (RAID0). However, most RAID0 controllers do not know how to use the redundant data on another side. Information from: 2008/01/15/difference-between-raid-01- vs-raid-10/ ทน disk เสียได้มากที่สุด 4 ตัว และรับได้หลาย combination ด้วย ขออย่าให้เป็น disk ตัวที่คู่กัน

25 RAID 1+0 vs. 0+1 A B C D A B C D A’ B’ C’ D’ ABCDA’B’C’D’ Striping Mirroring ฝั่ง 1 ฝั่ง 2 Case 1: A และ A’ เสียทำงานต่อไม่ได้ แน่ๆ Case 2: (A และ B’) เสีย RAID controller ปกติจะไม่ฉลาดพอที่จะ ไปยืมข้อมูลมาจากอีกฝั่ง ดังนั้นถ้าเสียฝั่ง ละตัวก็จะทำงานต่อไม่ได้ Layer ข้างบนจะลง ไปล้วงลูก layer ข้างล่างไม่ได้ ยกเว้น layer ข้างล่างมี API ให้ layer ข้างบน เรียกใช้ ทน disk เสียได้มากที่สุด 4 ตัว และต้องอยู่ฝั่ง เดียวกันหมด ถ้ามี disk เสียทั้งสองฝั่ง แม้เพียงฝั่งละตัว ก็ จะทำงานต่อไม่ได้

26 Hardware Layers RAID0 RAID1 RAID0 สั่งให้ทำ stripping ได้ ทั้ง write และ read สั่งให้ทำ mirror ลง RAID 0 ซ้ายและขวาได้ อ่านจาก RAID0 ซ้าย “ หรือ ” ขวาได้ แต่เอามา ผสมกันไม่ได้ สั่งให้ทำ stripping ได้ ทั้ง write และ read

27 กำหนดให้มี disk ทั้งหมด 8 ตัว และความน่าจะเป็นที่ disk ตัวหนึ่งจะเสียหลังจากใช้งาน ไประยะเวลาหนึ่งเท่ากับ จงแสดงการคำนวณความน่าจะเป็นที่ RAID 1+0 จะเสีย จนทำงานต่อไม่ได้ และแสดงการคำนวณของ RAID 0+1 ด้วย

28 Tertiary-Storage Structure Removable media Low cost

29 QNAP (TS-1079 Pro) NAS RAID? (hot swap, hot spare) Storage (USB connected to PC) File sharing (LAN, TCP/IP) File syn. (iOS, Android)

30 sata/ pdf Reading Assignment SCSI ทำงานอย่างไร ? ทำอะไรได้บ้าง ? SATA มีหลายเกรด


ดาวน์โหลด ppt Mass-Storage Structure Transfer rate disk head Effective transfer rate block OS.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google