Aula21.Disk

7/26/2019 Aula21.Disk

1/4

1

Escalonamento de Disco

Marcelo Johann

INF01142 - Sistemas Operacionais I N - Marcelo Johann - 2010/2 Aula 21 : Slide 2

Introduo Disco magntico talvez seja o mais importante

dispositivo de E/S Gerncia de memria (rea de swap) Sistema de arquivos (arquivos + diretrios)

Prs e contras: Meio barato de armazenamento permanente Se comparado com processador e memria apresenta uma

velocidade de acesso muito lenta

Necessidade: Otimizar o desempenho do disco visando aumentar a sua

largura de banda, tempo de resposta e varincia ex:.: Bufferizao, caches, configuraes RAID


Disco rgido

Viso Lgica cilindro

trilha

setor

Braomvel

Cabeote r/w

eixo

IBM Model DKLA-243208944 cilindros15 cabeotes63 setores por trilha

Fisicamente: 2 pratos, 4

cabeotes

Velocidade linear constante


Acesso a dados Menor unidade de transferncia um bloco lgico ( n

setores) Acessar dado implica em localizar trilha, superfcie e

setor Dois mtodos:

Mtodo CHS ( Cylinder, Head, Sector ) Mtodo LBA ( Linear Block Addressing )

Traduo do L-CHS ( Logical ) para P-CHS ( Physical )

Discos modernos endeream blocos lgicossequencialmente Converso de um bloco lgico para sua localizao fsica

No um mapeamento direto por haver setores fisicamente defeituosos epelo nmero de setores por trilha no ser constante

Cilindros que possuem mesmo nmero de seto res (zonas)


Fatores de desempenho do disco

Largura de banda (MB/sec)

Para ler/escrever dados necessrio que o cabeotede leitura/escrita esteja posicionado na trilha e nonicio do setor desejados

Trs tempos envolvidos: Tempo de busca (seek time )

Tempo necessrio para posicionar o cabeote na trilha desejada Tempo de latncia rotacional

Tempo necessrio para atingir o incio do setor a ser lido/escrito Tempo de transferncia

Tempo para escrita/leitura efetiva dos dadosINF01142 - Sistemas Operacionais I N - Marcelo Johann - 2010/2 Aula 21 : Slide 6

Temporizao de acesso ao disco

Cabeoteleitura/escrita

Seekt ime

Trilha

Setor

Transfer time

Latencytime

.trasnf latncia seek acesso t t t t ++=

7/26/2019 Aula21.Disk

2/4

2


Tempo de busca ( seek )

Influenciado pelo tempo de acionamento, acelerao e

deslocamento do cabeote at a trilha desejada

No linear em funo do nmero do trilhas Tempo de identificao da trilha (confirmao)

Na realidade existem trs tempos de seek seek time : tempo de deslocamento at uma determinada trilha head switch time : tempo para acionar o cabeote de leitura/escrita cylinder time : tempo de deslocamento da trilha i para a trilha i+1

Tempo mdio de seek Dado fornecido pelo fabricante

e.g.; 5 a 10 ms (tecnologia anos 2000)


Tempo de latncia rotacional

Definido pela velocidade de rotao do motor e.g. (anos 2000):

discos rgidos (5400 rpm a 10000 rpm); unidades de floppy (300 rpm a 600 rpm)

Considera-se o tempo mdio No se sabe a posio relativa do cabeote com a do setor

a ser lido Metade do tempo de uma rotao

e.g.; 3 ms para um disco de 10000 rpm (6 ms uma rotao )


Tempo de transferncia

Tempo de transferncia de dados de/para discodepende da velocidade de rotao

T = tempo de transfernciab = nmero de bytes a serem transferidosN = nmero de bytes em uma trilhar = velocidade de rotao, nro de rotaes por segundo (RPS)R = velocidade de rotao, nro de rotaes por minuto (RPM)

Tempo mdio de acesso dado por:

rN

bT =

rN

b

r t T

mdio seek acesso ++=

21

_ RN

b

Rt T

mdio seek acesso

6030 _

++=OU

RN

bT

60=OU


Exemplo: disco IBM deskstart 180 GXP Bytes per sector : 512

bytes Data zones : 27 Sector per track : 536

to 1092 Platters : 3 Tracks per cylinder :

6

Cylinders : 70.553 Sectors (total ):

361.882.080 Total size :

185.283.264.960 B

Seek time Track to track: 1.1

ms Average: 8.5 ms Full stroke: 15 ms

Latency time : 4.7 ms Buffer size : 8 MB

Rotation speed : 7200RPM

INF01142 - Sistemas Operacionais I N - Marcelo Johann - 2010/2 Aula 21 : Slide 1 1

Desempenho de acesso a disco

Depende de trs fatores: Tempo de seek Latncia rotacional Tempo de transferncia

Blocos a serem acessados sequencialmentedevem estar prximos Problema da alocao de dados no disco

(estudaremos mais adiante) Objetivo minimizar a distncia a ser percorrida

pelo cabeote de leitura e escrita do discoINF01142 - Sistemas Operacionais I N - Marcelo Johann - 2010/2 Aula 21 : Slide 12

Exemplo

Acessar um arquivo de dados de 1.3 Mbytesarmazenado em disco com as seguintescaractersticas:Tseek_mdio = 10 ms, 10000 rpms, 512 bytes por setor, 320

setores por trilha

Caso I: Acesso seqncial (2560 setores = 8 trilhas x 320setores)

Tacesso = 10 ms + 8 x (3 + 6) ms = 0.082 s(Obs: supondo trilhas vizinhas, despreza-se o tempo de seek )

Caso II: Acesso randmico (leitura na base um setor por vez)Tacesso = 2560 x (10 ms + 3 ms + 0.01875 ms) = 33.328 s

7/26/2019 Aula21.Disk

3/4

3


Escalonamento do disco Problema:

Requisies provm de diferentes processos e existem rajadas derequisies (teoria das filas):! fila de requisies

Atendimento pode quebrar a ordem de acesso a um arquivo mesmocom um bom mapeamento fsico

Soluo: reordenar as requisies para otimizar o tempo debusca ( seek ) e latncia rotacional

Objetivos: Aumentar a taxa de transferncia (rendimento) Reduzir o tempo mdio de resposta Ser justo no atender a requisies dos processos (varincia)


Polticas de escalonamento do disco

Otimizao de busca FIFO ou FCFS SSTF ( Shortest Seek Time First ) Scan (elevador) e suas variaes

Otimizao rotacional SLTF ( Shortest Latency Time First ) SPTF ( Shortest Positioning Time First )


FCFS - First Come First Served

Acessa na ordem em que as requisies sosolicitadas

Distncia = 640 trilhas


Prs e contras

Prs: Simples de executar Justo: requisies so atendidas na ordem

Contras: Padro de busca aleatrio (movimentao

mecnica)

Comportamento ruim sob carga altas (fila derequisio grande)


SSTF - Shortest Seek Time First

Seleciona a requisio com o menor tempo de seek em relao a posio atual do cabeote deleitura/escrita

Distncia de236 trilhas


Prs e contras

Prs: Reduo do tempo de busca (maior rendimento) Tempo mdio tende a ser mais baixo

Contra: No garante justia (fura a fila ) Postergao indefinida Varincia alta (ruim para sistema interativos,

aceitvel para sistemas batch)

7/26/2019 Aula21.Disk

4/4

4


SCAN (algoritmo do elevador)

Atende requisies em uma direo preferencial

Muda de direo ao atingir os cilindros mais interno ou mais externo Definio da direo preferencial (fixa ou em base na fila ! critrio

SSTF)

Distncia de208 trilhas


Prs e contras

Prs Oferece bons tempos mdios de resposta Bom rendimento Varincia menor que o SSTF

Contra No justo

Trilhas das extremidades so visitadas menosfrequentemente que as trilhas internas


C-SCAN (1)

Variao do algoritmo de SCAN Procedimento idntico ao do algoritmo SCAN porm as

requisies so atendidas apenas em um sentido davarredura Compensar o fato que, se a leitura ocorresse nos dois sentidos da

varredura, os setores prximo ao centro seriam acessados em umtempo mdio menor

Ao final da varredura o cabeote reposicionado no incio do

disco Fornece uma viso lgica onde o disco tratado como uma

fila circular Oferece um tempo mdio de acesso mais uniforme que o algoritmo

SCAN


C-SCAN (2)

Variao C-LOOK: no necessita esperar at chegar aoextremo do disco


Otimizao rotacional: estratgias combinadas

Discos mais novos o tempo de seek est na ordem degrandeza da latncia rotacional

SLTF Shortest Latency Time First Reordena o atendimento de requisies de um mesmo cilindro em

funo do atraso rotacional mais curto.

SPTF Shortest Positioning Time First Reordena requisies considerando a soma do tempo de seek com a

latncia Variao: Shortest Access Time First (SATF)

Reordena as requisies considerando a soma do tempo de seek e detransferncia

Ambas so implementadas organizando a fila de requisiespor blocos ( n setores) de acordo com a poltica usada (SLTFou SPTF)


Prxima aula

Sistemas de Arquivos

Aula21.Disk

Documents

Transcript of Aula21.Disk