3 存储管理

学习笔记
作者: MingXiao

3.1 磁盘

盘片表面逻辑地分为圆形的磁道，磁道分为扇区，扇区是读写的基本单位

同一磁臂位置的磁道集合形成了柱面

磁盘调度

寻道时间占大头，因此要尽量减少寻道

  • FCFS：按顺序寻道；响应快了，但是寻道时间最长
  • 最短寻道时间优先SSTF：优先处理靠近当前磁头位置的请求；会导致饥饿，且实际使用中没有后面来的扇区序列
  • 扫描算法：从磁盘的一端开始，向另一端移动，处理请求，当达到另一端时，开始方向移动；适合请求的柱面较均匀的情况
  • 循环扫描：从一段开始向另一端移动，处理请求，到达另一端后立刻返回开头，回程上不处理请求
  • LOOK：想法和扫描一致，但不是到端点，而是到最远的请求；同样还有循环LOOK

多磁盘管理

  • RAID-0：数据分成多个子块，存在独立的磁盘中，I/O带宽大
  • RAID-1：两个磁盘存一样的数据，可靠性加倍，读写任意读一个
  • RAID-4：数据块级的磁盘配有专用奇偶校验盘；其他盘采用RAID-0策略
  • RAID-5：4会导致校验盘频繁读写，5把校验块均匀分布在所有数据块中

3.2 文件系统

对用户来说，文件是逻辑外存的最小分配单元

文件分配方法

评价指标：高效（利用率），表现（访问速度）

  • 连续分配：每个文件在磁盘上占有一组连续的块，指定起始块和长度；读取表现好，支持随机访问；但是文件扩展差，会产生外部碎片问题；适合只读文件
  • 链式分配：每个文件是磁盘块的链表，可以散布在磁盘任意位置，文件头包含了第一块和最后一块的指针；创建、增加和缩小容易，没有外部碎片；但只能顺序访问，指针丢失文件就寄了
    • 文件分配表FAT：FAT中记录了每一个磁盘块的索引，改善了随机访问
  • 索引分配：每个文件有自己的索引块，记录磁盘块地址；支持随机访问，没有外部碎片；但是需要维护完整的索引块，浪费空间
    • 链式索引块：大文件，将多个索引块链接，不怕空间不够
    • 多级索引块：类似多级页表，空间改善，但是访存速度受限

索引分配的组合方案

  • 将索引块的前几个指针存在文件inode中
  • 这些指针的前12个直接指向数据块，对应小文件不需要多级索引
  • 剩下的3个指针指向间接块，对应大文件
    • 第一个指向一级，第二个指向二级，第三个指向三级

注意一下最后一道例题



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