3.9 磁碟管理 (Disk Management)

目錄

  • Free space management
    • Link list
    • Combination
    • Counting
  • Allocation Method (配置方法)
    • 連續性配置 (contiguous allocation)
    • 鏈結式配置 (linked allocation)
      • FAT (file allocation table)
    • 索引配置 (index allocation)
      • i-node
  • Disk structure
  • Disk access time
  • Disk scheduling
    • FCFS
    • SSTF
    • SCAN
    • C-SCAN
    • LOOK
    • C-LOOK
  • 補充
  • RAID
  • RAID 的種類
    • RAID1
    • RAID0+1
    • RAID2
    • RAID3 vs RAID4
    • RAID5
    • RAID6
  • Summary

Disk structure

  • 圖：
  • track 的水平集合 => surface (磁面)
  • track 的垂直集合 => cylinder (磁柱) 圓柱體
  • 順序 小 -> 大 => sector < cluster < track < {surface, cylinder}
  • Ex: cylinder = 10, tracks = 20
    • each track has 320 sector
    • each sector 的 size = 512 bytes
      What’s the disk total size?
      Sol:
      10 * 20 * 320 * 512 bytes
      = 32000 KB
      約等於 32 MB

Disk access time

  • 由下列組成：

    1. Seek time 搜尋時間：將 Header (讀寫頭) 移到指定的 Track 上方 (最耗時)
    2. Rotation time 旋轉時間 (Latency 延遲)：將 data 轉到 Header 的下方 (耗時 中等)
    3. Transfer time 傳輸時間：正式由 Header 讀取 data 做 disk <-> Memory 傳輸 (耗時 小)

  • Ex: seek time 平均需 8ms, 而 disk 為 7200RPM(轉), 問平均 disk access time = ?
    RPM = Rotate Per Minute: 7200/60 = 120/sec
    Sol:
    seek time + rotate (平均) = 8ms + 1/120 sec * 1/2 = 8ms + 1/240 sec

Disk Scheduling

  • Def: 指當有多個 access request, 在不同的 disk 之上, 則 Header 之移動服務順序為何
  • 策略採 “Disk Scheduling algorithm”
    1. FCFS (FIFO) (First Come First Service)
      • Ex: track 0~99, header = 15, access request - 81, 47, 90, 18, 5
        Sol:
    2. SSTF (Shortest Seek Time First)(不見得為最佳解)
      • Ex:
    3. SCAN (掃描法): 來回於兩端移動, 遇到 access request 即停下來服務之
    4. C-SCAN => 同 SCAN, 但 “單向服務”
      • 圖：
    5. LOOK: 跟 SCAN 相似, 但不見得碰底, 沒服務則往回走
      • 較有效率, 但也就較複雜, 需額外空間處理
      • 圖：
    6. C-LOOK: 同 LOOK, 但 “單向服務”
      • 圖：

補充

說明 傳統 (IDE, SCSI, SATA) 固態硬體 SSD(Solid State Drive)
比較 1 Header 採機械式移動 => 慢 (seek 是 sequential) 採用 “電子式” => 快 (random access)
比較 2 抗震性差 抗震性佳 => 適用於行動裝置上
比較 3 成本低 成本高
比較 4 容量高 容量小