Clase almacenamiento

Oscar Bedoya

[email protected]

http://eisc.univalle.edu.co/~oscarbed/SO/

Sistemas Operativos

* PARTE2- ADMINISTRACIÓN DE MEMORIA- MEMORIA VIRTUAL- ALMACENAMIENTO MASIVO

* Estructura de un disco duro* Algoritmos de planificación de disco duro

Almacenamiento masivo


Almacenamiento en memorias Flash

• Para escribir datos se modifica el campo eléctrico que genera la celda

• Dependiendo de si la celda está en 1 ó 0, el campo eléctrico de la celda existe o no


Almacenamiento en memorias Flash

• Todos los tipos de memoria flash sólo permiten un número limitado de escrituras y borrados, generalmente entre 10.000 y un millón, dependiendo de la precisión del proceso de fabricación y del voltaje necesario para su borrado


rotación

brazo

actuador

cabeza de lectura-escritura

plato

cilindro

sector

pista eje


Pista: circunferencia marcada sobre un plato


rotación

brazo

actuador


plato

cilindro

sector

pista eje


rotación

brazo

actuador


plato

cilindro

sector

pista eje

Sector: tramo mínimo en el que se subdivide una pista


rotación

brazo

actuador


plato

cilindro

sector

pista eje


cilindro 0


cilindro 10600

• La superficie del plato está dividida lógicamente en pistas circulares, las cuales se subdividen en sectores

• El conjunto de pistas que se encuentran en una posición del brazo forman un cilindro



cilindro

sector


Parámetro IBM 360KB floppy disk

Western Digital 18300 Hard disk

Número de platos 1 6

Número de cilindros 40 10601

Pistas por cilindro ? ?

Sectores por pista 9 281

Sectores por disco 720 35746572

Bytes por sector 512 512

Capacidad del disco 360KB 18.3GB


Parámetro IBM 360KB floppy disk

Western Digital 18300 Hard disk

Número de platos 1 6

Número de cilindros 40 10601

Pistas por cilindro 2 12

Sectores por pista 9 281

Sectores por disco 720 35746572

Bytes por sector 512 512

Capacidad del disco 360KB 18.3GB


cilindro 0


cilindro 10600

• Tiempo de posicionamiento:

- Latencia rotacional: tiempo que hay que esperar para que el disco gire el sector deseado hasta donde se encuentra la cabeza

- Tiempo de búsqueda: tiempo para mover el brazo hasta el cilindro deseado


• Si está disponible la unidad de disco se da servicio inmediatamente a la solicitud, de no ser así, se acumulan las solicitudes en una cola de solicitudes pendientes


Cilindros solicitados: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


cilindro 0



cilindro 98



cilindro 183




cilindro 37

• Se especifica además, el cilindro sobre el cual está la cabeza del disco

- Cabeza: cilindro 53

- Cilindros solicitados: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67





0199

53




0199

9853




0199

9853

Desplazamiento: 45




0199

98

Desplazamiento: 45




0199

183

Desplazamiento: 45+85

98




0199

183

Desplazamiento: 45+85




0199

37

Desplazamiento: 45+85+146




0199

122

Desplazamiento: 45+85+146+85

• Para atender las solicitudes se escoge de la cola uno de los cilindros utilizando alguno de los algoritmos de planificación de disco:

- FCFS

- SSTF

- SCAN

- C-SCAN

- LOOK

- C-LOOK


Planificación FCFS (First Come - First Served)

• Se atienden las solicitudes de cilindros en el orden de llegada


Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


La cabeza se encuentra en el cilindro 53

Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


45

85

146

87

108

110

59

2

Movimiento total de la cabeza: 642 cilindros

• Considerando que la cabeza el disco se encuentra en el cilindro 20, muestre el diagrama de planificación FCFS para las solicitudes de los cilindros:

16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10

• Indique el movimiento total de la cabeza del disco



Solicitudes: 16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10

2 10 12 16 98 149 15020

4

82

83

134

137

138

148

8

15

Movimiento total: 734

Planificación SSTF (Shortest Seek Time First)

• Selecciona la solicitud más cercana a la posición actual de la cabeza

• Puede provocar inanición


Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


La cabeza se encuentra inicialmente sobre el cilindro 53

Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183


Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183


53 – 37 = 16

65 – 53 = 12

Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183


53 está a 16 cilindros de 37

53 está a 12 cilindros de 65

53

65

Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183

La cabeza se encuentra ahora sobre 67

Se verifica entre 37 y 98 quién está más cerca

53

6567

Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183

La cabeza se encuentra ahora sobre 67

67 está 30 cilindros de 37

67 está 31 cilindros de 38

53

6567

37

Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67


La cabeza se encuentra en el cilindro 53

Solicitudes: 14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183


Solicitudes: 14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183


12


230

23

84

24

259

• Considerando que la cabeza el disco se encuentra en el cilindro 20, muestre el diagrama de planificación SSTF para las solicitudes de los cilindros:

16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10




Solicitudes: 16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10

2 10 12 16 98 149 1502015

2, 10, 12, 15, 16, 98, 149, 150

4

1

3

2

8

9651

1


Planificación SCAN

• El brazo del disco comienza en un extremo del disco y se mueve hacia el otro, atendiendo solicitudes a medida que llega a cada cilindro

• Cuando llega al otro extremo, la cabeza invierte su dirección y sigue atendiendo

• También se conoce como el algoritmo del elevador



1

8


1

8Llega hasta el último

piso y se devuelve hasta el primero


1

8

El algoritmo se detiene cuando no hay solicitudes

pendientes en la cola

Solicitudes: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 (la cabeza se mueve hacia 0)


14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183



16


23

14

65

231

24

259

• Considerando que la cabeza el disco se encuentra en el cilindro 20, muestre el diagrama de planificación SCAN para las solicitudes de los cilindros:

16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10 (la cabeza se mueve hacia 0)




Solicitudes: 16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10

2 10 12 16 98 149 1502015

2, 10, 12, 15, 16, 98, 149, 150

4

1

3

2

8

9851

1


2

Planificación C-SCAN (Circular SCAN)

• El brazo del disco comienza en un extremo del disco y se mueve hacia el otro, atendiendo solicitudes a medida que llega a cada cilindro

• Cuando llega al otro extremo, regresa inmediatamente al inicio del disco sin atender solicitudes

• Intenta proporcionar un tiempo de espera más uniforme



1

8


1

8

A


1

8

A

B


1

8Con la planificación SCAN se atenderá primero a B que a A

A

B


1

8Con C-SCAN se

devuelve hasta el primer piso sin

atender

A

B



14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183



12


231

24

259

16199

14 23

14, 37, 65, 67, 98, 122, 124, 183

• Considerando que la cabeza el disco se encuentra en el cilindro 20, muestre el diagrama de planificación C-SCAN para las solicitudes de los cilindros:





Solicitudes: 16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10

2 10 12 16 98 149 1502015

2, 10, 12, 15, 16, 98, 149, 150

199

2

3

1

8

7851

1


2

49

199

Planificación LOOK

• Similar a SCAN pero en lugar de llegar hasta los extremos del disco, se llega hasta la solicitud más lejana



1

8SCAN llegaría hasta el piso 8

LOOK llega hasta el piso 6


1

8Hacia abajo SCAN llegaría hasta el primer piso y se

devuelve

Hacia abajo LOOK llega hasta el piso 3 y

se devuelve

• Considerando que la cabeza el disco se encuentra en el cilindro 20, muestre el diagrama de planificación LOOK para las solicitudes de los cilindros:





Solicitudes: 16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10

2, 10, 12, 15, 16, 98, 149, 150

0 2 10 12 15 16 98 149 150

4

1

3

2

8

96

51

1

20

• Considerando que la cabeza el disco se encuentra en el cilindro 20, muestre el diagrama de planificación LOOK para las solicitudes de los cilindros:





Solicitudes: 16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10

2 10 12 16 98 149 1502015

2, 10, 12, 15, 16, 98, 149, 150

134

7851

1


199

1

3

2

8

Planificación C-LOOK

• Similar a C-SCAN en el que se devuelve sin atender, pero no llega hasta los extremos del disco sino hasta la solicitud más lejana




12


231

24

259

169

23


• Considerando que la cabeza el disco se encuentra en el cilindro 20, muestre el diagrama de planificación C-LOOK para las solicitudes de los cilindros:





Solicitudes: 16, 98, 15, 149, 12, 150, 2, 10

2 10 12 16 98 149 1502015

2, 10, 12, 15, 16, 98, 149, 150

148

7851

1


199

3

1

8

2

Selección de un planificador de disco

• Se utiliza SCAN en los sistemas operativos



SSD (solid-state drive)

• Las unidades de estado sólido son dispositivos electrónicos, construidos únicamente con chips de memoria flash• No son discos• Son muy fiables y físicamente casi indestructibles• Su costo por GB es aún muy elevado (1TB magnético ~ 40 GB SSD )

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