Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
บทที่ 10 โครงสร้างของหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง - Coggle Diagram
บทที่ 10 โครงสร้างของหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง
โครงสร้างของดิสก์
ก้อนของหน่วยเก็บข้อมูลส่ารองส่าหรับระบบคอมพิวเตอร์ยุคใหม่ ส่วนประกอบภายใน
ฮาร์ดดิสก์จะประกอบด้วยแผ่นวงกลมที่มีขนาด 2-5.25 นิ้วเรียงซ้อนกัน
เครื่องขับดิสก์ (Disk drive) ยุคใหม่ ถูกพูดถึงเหมือนเป็นอาร์เรย์ 1 มิติขนาดใหญ่ของบล็อกทาง ตรรกะ (Logical block) ซึ่งบล็อกทางตรรกะคือหน่วยที่เล็กที่สุดของการโอนย้ายข้อมูล ขนาดของบล็อก ทางตรรกะมักมีขนาด 512 ไบต์
การจัดตารางของดิสก์
องค์ประกอบหลัก
เวลาในการค้นหา (Seek time)
เวลาในการหมุนหัวอ่าน (Rotational latency)
Disk bandwidth
การร้องขอเจาะจงสารสนเทศ
หลายชิ้น
การปฏิบัติการนี้ คือ การน่าเข้าหรือการส่งออก
ต่าแหน่งของดิสก์ที่ใช้ในการโอนย้ายข้อมูลคืออะไร
ต่าแหน่งของหน่วยความจ่าส่าหรับการโอนย้ายข้อมูลคืออะไร
จ่านวนของไบต์ที่ถูกโอนย้ายข้อมูลเป็นเท่าไร
ระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ (Operating Systems) 195
ถ้าเครื่องขับดิสก์และตัวควบคุมว่าง การร้องขอจะได้รับบริการทันที ถ้ามันไม่ว่างการร้องขอ ใหม่จ่าเป็นต้องน่าไปไว้ในแถวคอย
การจัดตารางแบบเวลาในการค้นหาสั้นที่สุดได้ก่อน (SSTF Scheduling)
การจัดตารางแบบมาก่อน-ได้ก่อน (FCFS Scheduling)
การจัดตารางแบบเวลาในการค้นหาสั้นที่สุดได้ก่อน (SSTF Scheduling)
การจัดตารางแบบกวาด (SCAN Scheduling)
การจัดตารางแบบกวาดเป็นวง (C-SCAN Scheduling)
การจัดตารางแบบ LOOK (LOOK Scheduling)
การเลือกวิธีการจัดตารางของดิสก์(Selection of a Disk-Scheduling Algorithm)
การจัดการดิสก์
การจัดระเบียบดิสก์(Disk Formatting)
เพื่อใช้ดิสก์เก็บแฟ้มข้อมูล ระบบปฏิบัติการยังคงต้องการบันทึกโครงสร้างข้อมูลบนดิสก์ โดย
ท่างานเป็น 2 ขั้นตอน
ท าการแบ่งส่วน (Partition)
การจัดระเบียบเชิงตรรกะ (Logical formatting)
บูตบล็อก (Boot Block)
คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่โปรแกรม Bootstrap จะถูกเก็บไว้ใน ROM (Read-only memory) เพราะ ROM ไม่จ่าเป็นต้องใช้ตั้งแต่แรก และมันเป็นต่าแหน่งที่แน่นอนคงที่ซึ่งหน่วยประมวลผลสามารถ เริ่มท่างานเพื่อเปิดเครื่องหรือ Reset เครื่อง และเพราะ ROM ใช้อ่านได้อย่างเดียว
ตัวควบคุมดิสก์จะอ่านค่าสั่งใน Boot ROM จาก Boot block เข้าสู่หน่วยความจ่า (ยังไม่มีตัว ควบคุมอุปกรณ์ใด ๆ ถูกน่าเข้าหน่วยความจ่าในตอนนี้) จากนั้นก็เริ่มท่างานตามค่าสั่งดังกล่าว โปรแกรม Bootstrap แบบเต็มสามารถที่จะน่าระบบปฏิบัติการจากต่าแหน่งที่ไม่ตายตัวมาไว้บนดิสก์ได้
บล็อกเสีย (Bad Block)
ในระบบดิสก์อย่างง่าย เช่น ดิสก์ที่มีตัวควบคุมแบบ IDE เราสามารถจัดการกับบล็อกเสียได้ (โดย ผู้ใช้สั่งให้ท่า) เช่น ค่าสั่ง format ของ MS-DOS เป็นการจัดระเบียบทางตรรกะและจะท่าการหาบล็อก เสียบนดิสก์
ส่าหรับดิสก์แบบ SCSI สามารถกู้บล็อกเสียคืนได้ โดยตัวควบคุมจะเก็บรายการของบล็อกเสียบน ดิสก์ รายการนี้ถูกเก็บมาตั้งแต่ตอนจัดระเบียบดิสก์ระดับต่่าจากโรงงาน และถูกท่าให้ทันสมัยตลอดเวลา ของการใช้ดิสก์
การจัดการพื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยน
การใช้พื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยน (Swap-Space Use)
พื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยน ถูกใช้ได้หลายวิธีโดยหลายระบบปฏิบัติการที่ต่างกัน ขึ้นอยู่กับการ
ใช้อัลกอริทึ่มในการจัดการหน่วยความจ่า
ต าแหน่งของพื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยน (Swap-Space Location)
มีพื้นที่อยู่สองพื้นที่ที่เหมาะใช้ในการสับเปลี่ยน คือ พื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยนสามารถถูกตัดออก จากระบบแฟ้มข้อมูลปกติ หรืออยู่ในส่วนของดิสก์ที่แยกออกมา (Separate disk partition) ถ้าการ สับเปลี่ยนพื้นที่ท่าได้ง่ายกับแฟ้มข้อมูลขนาดใหญ่ภายในระบบแฟ้มข้อมูล โปรแกรมย่อยระบบแฟ้มข้อมูล ปกติ (Normal file-system routines) ควรจะถูกใช้เพื่อสร้าง เพื่อระบุชื่อ (ตั้งชื่อ) และเพื่อจัดสรรพื้นที่ ให้กับแฟ้มนั้น ๆ
การจัดการพื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยน (Swap-Space Management)
พื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยนถูกจัดสรรให้แก่โพรเซส เมื่อโพรเซสเริ่มต้น พื้นที่จะถูกจัดสรรให้เพื่อ เก็บโปรแกรมอย่างเพียงพอ โดยเก็บหน้าของข้อความ (Text page) หรือตอนของข้อความ (Text segment) และตอนของข้อมูล (Data segment) ของโพรเซส ก่อนการจัดสรรพื้นที่ต้องการทั้งหมด
วิธีนี้เป็นการป้องกันโพรเซสจากการท่างานนอกพื้นที่ ๆ ใช้ในการสับเปลี่ยนในขณะที่ก่าลังท่างาน (Execute) เมื่อโพรเซสเริ่มต้นท่างาน ข้อความจะถูกแบ่งเป็นหน้าจากระบบแฟ้มข้อมูล หน้าเหล่านี้จะถูก เขียนเมื่อจ่าเป็นและถูกอ่านย้อนหลังจากตรงนั้น ดังนั้นแฟ้มข้อมูลจะถูกพิจารณาเพียงครั้งเดียว
ความน่าเชื่อถือของดิสก์
ระดับของ RAID
RAID 0 คือการเอาฮาร์ดดิสก์มากกว่า 1 ตัวมาต่อร่วมกันในลักษณะ Non-redundant
RAID 1 มีอีกชื่อหนึ่งว่า Disk mirroring จะประกอบไปด้วยฮาร์ดดิสก์2 ตัวที่เก็บข้อมูลเหมือนกันทุกประการ
RAID 2 ข้อมูลทั้งหมดจะถูกตัดแบ่งเพื่อจัดเก็บลงฮาร์ดดิสก์แต่ละตัวใน Disk array โดยจะมี
ฮาร์ดดิสก์ตัวหนึ่งเก็บข้อมูลที่ใช้ตรวจสอบและแก้ไขข้อผิดพลาด
RAID 3 มีลักษณะที่คล้ายกับ RAID 2 แต่แทนที่จะตัดแบ่งข้อมูลในระดับบิตเหมือน RAID 2 ก็จะตัดเก็บข้อมูลในระดับ Byte แทนและการตรวจสอบและแก้ไขข้อผิดพลาดของข้อมูล
RAID 4 มีลักษณะโดยรวมเหมือนกับ RAID 3 ทุกประการ ยกเว้นเรื่องการตัดแบ่งข้อมูลที่ท่าในระดับ Block แทนที่จะเป็น Bit หรือ Byte
RAID 5 มีการตัดแบ่งข้อมูลในระดับ Block เช่นเดียวกับ RAID 4 แต่จะไม่ท่าการแยกฮาร์ดดิสก์ตัวใดตัวหนึ่งเพื่อเก็บ Parity
การนำ RAID มาใช้ร่วมกัน
การใช้ RAID ในระดับเดียวนั้นอาจจะไม่สามารถติดตั้งระบบปฏิบัติการต่าง ๆ ได้ครบตามความ ต้องการ ดังนั้น เพื่อให้ได้เครื่องมือในการท่างานครบถ้วนนั้น การน่าข้อดีของ RAID ในแต่ละระดับมา รวมกันเพื่อใช้งาน
ประโยชน์ของ RAID
กล่าวได้ว่าประสิทธิภาพของ RAID จะขึ้นอยู่กับแอพพลิเคชันที่ใช้กับระดับของ RAID ด้วย แต่ โดยทั่วไปแล้ว RAID จะถูกใช้เพื่อป้องกันความผิดพลาดในการเก็บข้อมูล และเพิ่มระดับการจัดเก็บด้วย ที่ส่าคัญป้องกันการจัดเก็บข้อมูลในกรณีที่ฮาร์ดไดรฟ์เกิดท่างานผิดพลาด
การใช้งานหน่วยเก็บข้อมูลชนิดคงที่
ดิสก์จะท่างานจนได้ผลลัพธ์หนึ่งในสามข้อนี้
ส่าเร็จอย่างสมบูรณ์แบบ (Successful completion) ข้อมูลถูกเขียนลงดิสก์ได้อย่างถูกต้อง
ล้มเหลวบางส่วน (Partial failure) ความล้มเหลวเกิดขึ้นระหว่างการโอนย้ายข้อมูล ดังนั้น เซกเตอร์บางส่วนจะถูกเขียนด้วยข้อมูลใหม่ และเซกเตอร์ที่ถูกเขียนในระหว่างเกิดการล้มเหลวอาจจะ ผิดพลาด
ล้มเหลวทั้งหมด (Total failure) ความล้มเหลวเกิดขึ้น ก่อนที่ดิสก์จะเริ่มเขียน ดังนั้นค่าของข้อมูลบนดิสก์ก็จะเหมือนเดิมก่อนที่จะเกิดการเขียนใด ๆ