1 / 51

Operációs rendszerek

Operációs rendszerek. Óravázlat Készítette: Kucsera Mihály és Toldi Miklós. Lemezkezelés. Az operációs rendszer nem működhet megfelelő háttértároló nélkül, ezért is fontos a lemezkezelés helyes megvalósítása. A lemezkezelésbe beletartozik a fizikai lemezkezelés, illetve az adattárolás

britanni-stevens
Download Presentation

Operációs rendszerek

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Operációs rendszerek Óravázlat Készítette: Kucsera Mihály és Toldi Miklós

  2. Lemezkezelés Az operációs rendszer nem működhet megfelelő háttértároló nélkül, ezért is fontos a lemezkezelés helyes megvalósítása. A lemezkezelésbe beletartozik a fizikai lemezkezelés, illetve az adattárolás optimalizálása.

  3. Adattárolás különböző eszközökkel

  4. Mágneslemezek fizikai szerkezete • 5,25”, ill. 3,5” vagy 2,5” átmérőjű kör alakú adathordozó • Körkörös adattárolás, sávok kialakítása • A sávok további felosztása a szektorok • A szektorok mérete a PC-s rendszerekben állandó • A sávonkénti szektorok száma lehet állandó (floppy, ST506 winchester), vagy változó (IDE) • Az adattárolási struktúra formattálással alakul ki.

  5. Régi módszer – vízszintes rögzítés Újabb módszer – merőleges rögzítés A merevlemezek régi és új adatrögzítési módja

  6. Eszközmeghajtók a lemezkezelésben – I. • Az operációs rendszer magjának részei • Feladata: • Hardver hatékony kihasználása • Felhasználói folyamatok kiszolgálása

  7. Eszközmeghajtók a lemezkezelésben – II. A lemez eszközmeghajtó feladata a megfelelő konverzió végrehajtása.

  8. Az eszközmeghajtó felépítése – I. • Felső szint: • Folyamatokkal tart kapcsolatot • Fő feladat a lemezütemezés • Alsó szint: • A fizikai eszközzel tart kapcsolatot • Feladatai: címszámítás, memória terület kiválasztása, pufferelés • A két szint között várakozási sor található

  9. Az eszközmeghajtó felépítése – II.

  10. Lemezütemezés – I. • Lemezütemezés: a kérés átvétele, vizsgálata, és elhelyezése a várakozási sorban. • A kérések várakozási idejének optimalizálási módszerei: • Sorrendi kiszolgálás (FCFS-First Come First Served) • Legkisebb elérési idő (SSTF- Shortest Seek Time First) • Pásztázó (SCAN) • Egyirányú pásztázó (C-SCAN- Cirsular Scan)

  11. Lemezütemezés – II.

  12. Címszámítás Címszámítás: a folyamat által kezelt blokkcímzés és a fizikai eszköz 3 dimenziós (CHS) címzési rendszere között teremt kapcsolatot. A blokksorszámok eltolása=INTERLEAVE

  13. Memória terület kiválasztása • Hová kerül a tárolóról származó adat? • Memóriába (de hogyan?) • Adatátvitel megvalósításának módjai: • Aszinkron átvitel (a folyamat saját memóriaterületét használja) • Szinkron átvitel (az operációs rendszer biztosít átmeneti területet, majd onnan másolódik a folyamat memóriaterületére)

  14. Átmeneti tárak kialakítása – I. Átmeneti tár (buffer pool): a folyamat memóriaterületén alakítható ki (lehet külön írási-olvasási) • Aszinkron működés • Körkörös átmeneti tárak

  15. Átmeneti tárak kialakítása – II.

  16. Lemezgyorsítás (Disk caching) • A lemezről nemcsak az aktuális blokk, hanem környezetéből továbbiak is beolvasásra kerülnek (hátha épp az kell a következőkben) • A folyamat a kernelhez továbbítja a lemezkérést, az azonban először megvizsgálja a pufferek tartalmát, és csak hiányzó adat esetén van fizikai lemezművelet • Az operációs rendszer részét képező külön program valósítja meg

  17. Adattárolás optimalizálása • Blokkméret optimalizálása • Adattömörítés • Megbízhatóság redundancia • Deduplikáció

  18. Blokkméret optimalizálása – I. A merevlemez blokkméret 0,5 KB- 64 KB közötti állandó érték, formattálással alakul ki. Helyes blokkméret választásának kritériumai: • Túl nagy blokkméret: helypazarlás • Túl kicsi blokkméret: túl nagy adminisztrációs terület (foglaltsági tábla)

  19. Blokkméret optimalizálása – II. Túl nagy blokkméret

  20. Blokkméret optimalizálása – III. Túl kicsi blokkméret

  21. Adattömörítés – I. Az adattömörítés célja a tárolókapacitás növelése. Sajnos az eljárás jó pár ellentmondást is felvett. • Kisebb helyfoglalás <-> Gyorsabb adatátvitel • Nagyobb számításigény<-> Kisebb adatbiztonság

  22. Adattömörítés – II. Lehetséges módszerek: • Futás hossz kódolás: Sok azonos karakter esetén • Pl: 30 db A helyett <ESC>30A • Különbségi kódolás: Lassan változó minta esetén • Pl: 1,2,3,4,…256 sorozat helyett 256/8 • Huffmann-kódolás: Erősen eltérő gyakoriságú karakterek esetén

  23. Adattömörítés – III. Huffmann-kódolás példa. A kódolandó szöveg: „KEREKES SZEKEREK MENNEK” Statisztika, kódolás: • 8 db E 00 • 5 db K 01 • 2 db R 10 • 2 db S 1100 • 2 db N 1101 • 2 db space 1110 • 1 db M 11110000 • 1 db Z 11110001

  24. Megbízhatóság, redudancia • Adatszintű védelem • paritásbit - egyetlen bithiba • hibajavító kód - független hibák • CRC - összefüggő hibák • Eszközszintű védelem • RAID

  25. RAID – I. • A RAID (Redundant Array of Independent Disks) fogalma: egy olyan eljárásrendszer, amellyel több, különálló háttértárolót (merevlemezt) kötetbe(tömbbe) rendezünk. • Gyorsaság és redundancia • RAID alapja: a csíkokra (stripes) bontás • A RAID szintek típusai: egyszintes és többszintes

  26. RAID – II. A RAID tömb méretét mindig a legkisebb meghajtó mérete határozza meg. A RAID 5 esetében ez úgy módosul, hogy a legkisebb meghajtó mérete * (merevlemezek száma -1) A RAID 6 –nál pedig a legkisebb meghajtó mérete * (merevlemezek száma -2)

  27. RAID – III. • RAID 0 szint – összefűzés Ebben az esetben csak összefűzésre kerülnek a használt lemezek a tömbben. Minimum lemezszám: 2 Előnye: leggyorsabb a többi szinthez képest. Hátránya: nincs redundancia, ezért előfordulhat adatvesztés

  28. RAID – IV.

  29. RAID – V. • RAID 1 szint – tükrözés A tárolni kívánt információk a tömb minden elemén el lesznek tárolva, vagyis az egyik lemez tükörképe lesz a másiknak. Minimum lemezszám: 2 Előnye: nagyon jó adatbiztonság Hátránya: kissé lassúbbak az írási műveletek

  30. RAID – VI.

  31. RAID – VII. • RAID 2 A RAID eme szintje az adatokból szintén csíkokat hoz létre, illetve hibajavító kódokat tárol az egyes meghajtókon. Ezekből a hibajavító kódokból a különböző meghajtók azonos pozícióján lévő adatok visszaállíthatóak.

  32. RAID – VIII. Minimum lemezszám: 6 Előnye: képes egy háttértároló kiesésének detektálása, és az adatok visszaállítására. Hátránya: lassú

  33. RAID – IX. • RAID 3 Ez a szint a RAID 2 továbbfejlesztése. Itt is van hibajavító kód eltárolva, de nem a teljes tömbre, hanem csak egy diszkre vonatkozólag. A teljes hibajavító kód az összes kód részből kapható meg. Minimum lemezszám: 4 Előnye: a merevlemez kiesésén kívül képes a diszkhibát is detektálni, és javítani.

  34. RAID – X. Hátránya: egyszerre csak egy kérést lehet kiszolgálni, több kérés egy időben történő kiszolgálása nem lehetséges.

  35. RAID – XI.

  36. RAID – XII. • RAID 4 A RAID 4 csaknem megegyezik a 3 –as szinttel, csak itt olyan méretben hozzák létre a csíkokat, hogy azok egy meghajtón legyenek, ezáltal lehetővé várjon a több kérés egy időben történő kiszolgálása. Előnye: viszonylag gyors és biztonságos módszer.

  37. RAID – XIII. Hátránya: a hibajavító kódokat tároló merevlemez sebessége a rendszer szűk keresztmetszete, gyakran lassítja a rendszert. A párhuzamos kiszolgálás miatt egy lemez kiesése radikálisan rontja a tömb olvasási sebességét.

  38. RAID – XIV.

  39. RAID – XV. • RAID 5 Az 5 –ös szinten a hibajavító információk nem egy kitüntetett meghajtón találhatóak, hanem elosztva tárolódik a körbeforgó paritás (rotating parity) használatával. Minimum lemezszám: 3

  40. RAID – XVI. Előnye: megfelelő hardveres támogatással gyors, és biztonságos. Hátránya: csak megfelelő hardveres támogatással élvezhetőek az előnyök. Anélkül sajnos lassú.

  41. RAID – XVII.

  42. RAID – XVIII. • RAID 6 Ez a 5 –ös szint továbbfejlesztése. Itt az eddigiekben használt sorban számolt ellenőrző kód mellett oszloponként is számításra kerül egy. Minimum lemezszám: 3 Előnye: megfelelő hardveres támogatással gyors, és biztonságos. Képes kettő merevlemez kiesését javítani.

  43. RAID – XIX. Hátránya: ez is mint a RAID 5, csak megfelelő hardveres támogatás mellett használható elfogadható sebességgel.

  44. RAID – XX.

  45. RAID – XXI. • RAID 0+1 vagy RAID 01 Ez a 0 és 1 szint előnyeit próbálja kombinálni. Egy RAID 0 –ás tömböt tükröz egy másik RAID 0 –ás tömbre. Minimális lemezszám: 4 Előnye: gyors, és nem feltétlen szükséges hozzá hardveres támogatás

  46. RAID – XXII. Hátránya: egy lemez meghibásodása a teljes tömb leállását eredményezi. Viszonylagosan rossz a helykihasználás.

  47. RAID – XXIII.

  48. RAID – XXIV. • RAID 1+0 vagy RAID 10 Ez is hasonló célt tűz ki, mint a RAID 0+1, csak fordított módon teszi azt. Kettő RAID 1 –es tömböt fűzünk össze RAID 0 –ba. Minimális lemezszám: 4 Előnye: gyors, szoftveres támogatással is használható, egy lemez kiesése nem állítja le az egész tömböt.

  49. RAID – XXV. Hátránya: viszonylagosan rossz a helykihasználás.

  50. RAID – XXVI.

More Related