IV - GESTIN DE DISCO

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GESTIN DE DISCO EN LA ACTUALIDAD

La gestin de disco es un tema que histricamente se presenta en el estudio de sistemas operativos, pero en la actualidad se encuentra mayoritariamente embebida en la arquitectura.

Por otra parte, hay otras alternativas para el almacenamiento secundario y cada una tiene sus particularidades de acceso.

El concepto de file system s es central en los sistemas operativos actuales y abarca diferentes medios, entre ellos los discos.

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ALMACENAMIENTO EN DISCO DE CABEZA MVIL

Cabeza lecto-escritora

Cara

Pista

Sector

Capacidad del disco=bytes por sector *

sectores por pista * pistas por cara * caras en

el disco

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TIEMPOS DE ACCESO

El tiempo de acceso a disco se descompone en:

Tiempo de bsqueda (el brazo ubica la pista)

Tiempo de latencia (el disco gira y as se ubica el sector correspondiente)

Tiempo de transmisin (lectura y transmisin de la informacin)

Todos estos tiempos son lentsimos comparados con los tiempos de CPU. Entonces son un cuello de botella para el desempeo del sistema, y por ello es preciso optimizarlos.

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CILINDROS

Como todas las cabezas se mueven juntas, lo ms

conveniente es ubicar la informacin segn cilindros,

que resultan de considerar el brazo en una posicin

dada.

Un cilindro es un conjunto de pistas en todas las caras

del disco, considerando la cabeza quieta sobra dichas

pistas y el disco girando.

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PLANIFICACIN DEL DISCO

FCFS: First come first served, se atienden los pedidos en el orden en que llegan. Problemas al variar las peticiones entre los patrones ms

internos y los ms externos: Ej.: O 2 4- ------------------------ 3-1

El reordenamiento de la hoja de solicitudes se conoce como PLANIFICACION DE DISCO.

La planificacin de disco consiste en analizar y reordenar las solicitudes pendientes.

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CONTINUACIN

Las ms comunes:

Optimizacin de bsqueda

Optimizacin rotacional (de latencia)

Los tiempos de bsqueda son un orden de magnitud mayores que los de latencia, por lo que las primeras son las principales.

En condiciones de carga ligera, FCFS trabaja bien, pero si el sistema es exigido, se notan los problemas.

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CARACTERSTICAS DESEABLES DE LA

PLANIFICACIN DE DISCO

Justicia (FCFS es justo pero)

Productividad

Tiempo medio de respuesta

Varianza de los tiempos de respuesta:

predictibilidad

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CRITERIOS PARA OPTIMIZACIN DE LA

BSQUEDA

FCFS: primero que llega es el primero que se atiende

SSTF: primero el menor tiempo de bsqueda, el brazo se traslada a la peticin que requiere movimiento mnimo.

SCAN: el brazo se mueve hacia adentro y hacia fuera, atendiendo todas las peticiones a su paso.

C-SCAN: Como SCAN pero cambia el sentido en cuanto no encuentra ms peticiones en esa direccin.

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CONTINUACIN

Scan de N pasos: El brazo del disco se mueve

igual que en SCAN, pero las peticiones que

llegan durante el barrido en una direccin se

almacenan y reordenan para darles un servicio

ptimo durante el barrido de retorno.

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OPTIMIZACIN ROTACIONAL

Cuando la carga es pesada aumenta la probabilidad

de mltiples referencias al mismo cilindro, por lo que

toma sentido la optimizacin rotacional.

SLTF: Primero el tiempo de latencia ms corto. Una

vez que la cabeza llega a cierto cilindro, los pedidos

sobre el mismo se atienden segn el criterio de

tiempo de latencia ms corto.

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TCNICAS PARA MEJORAR EL DESEMPEO

Reorganizacin del disco para minimizar

fragmentacin de archivos.

Memoria cach de disco

Sistemas de discos mltiples

Discos RAM

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SISTEMAS DE ARCHIVOS

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ARCHIVO

Es un conjunto de datos al que se le asigna un

nombre.

Normalmente reside en un dispositivo de

almacenamiento secundario.

Se puede manipular como una unidad.

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OPERACIONES SOBRE ARCHIVOS

Abrir

Cerrar

Crear

Destruir

Copiar

Renombrar

Listar

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ARCHIVOS

Los elementos de informacin individuales en un archivo se pueden manipular con operaciones como:

Leer

Escribir

Modificar

Eliminar

Insertar

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ARCHIVOS

Volatilidad: Frecuencia con que se cambia la

informacin de un archivo.

Actividad: Porcentaje de registros a los que se

tuvo acceso en un perodo dado.

Tamao

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FILE SYSTEM

Un componente fundamental en cualquier SO es el

sistema de archivos.

Los FS contienen:

Mtodos de acceso

Administracin de archivos

Administracin de almacenamiento secundario

Mecanismos de integridad de los archivos

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FILE SYSTEM

El FS se ocupa de administrar el espacio de almacenamiento secundario, sobre todo espacio en disco.

Aqu aparecen los conceptos de: Cuenta

Dueo

Permisos

Estructura jerrquica del FS

Un SO puede dar seguridad de archivos (y ser multiusuario) slo si su FS lo permite.

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FUNCIONES DEL FS

Se debe poder:

Crear, modificar y eliminar archivos.

Compartir archivos selectivamente.

Al compartir, se deben ofrecer varios tipos de acceso controlados: lectura, escritura, etc.

Agrupar los archivos en una estructura jerrquica.

Transferir informacin entre archivos.

Respaldo y recuperacin.

Nombres simblicos en sustitucin de los fsicos.

Cifrado.

Interfaz amable con el usuario, vista lgica adecuada.

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BLOQUES Y BUFFERS

Bloque o registro fsico: unidad de lectura/escritura para un dispositivo.

Registro lgico: unidad de lectura/escritura para el usuario.

Pueden relacionarse 1 a 1, n a 1 o 1 a n.

El uso de buffers puede superponer cmputo y E/S.

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ORGANIZACIN DE ARCHIVOS

Refiere a la forma en que se acomodan los registros en un archivo en el almacenamiento secundario.

Los mtodos ms comunes:

Secuencial: Los registros se colocan en orden fsico. OK para cintas (secuenciales).

Directo: Se obtiene acceso directo a los registros por su direccin en el propio dispositivo.

Secuencial indizado: Registros ordenados en forma lgica segn un campo clave. Se manejan ndices fsicos y lgicos.

De particin: organizacin en directorios.

Se llama volumen al medio de grabacin.

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ASIGNACIN Y LIBERACIN DE ESPACIO

La fragmentacin es el gran problema y

degrada la performance del sistema.

Para evitarla se pueden realizar

compactaciones y garbage collections.

Algunos FS ya optimizan al mover/copiar (NTFS

p/ej).

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DISTINTAS TCNICAS DE ASIGNACIN

Asignacin contigua Los archivos se asignan a zonas contiguas del almacenamiento

secundario.

Los usuarios especifican por adelantado el tamao del rea requerida para guardar cierto archivo y slo se autoriza si hay espacio (esto se ve claramente no es muy flexible).

Los directorios son fciles de implementar, basta dar la direccin de inicio y la longitud del archivo.

Desventajas: Se generan huecos al asignar/borrar. Esto requiere condensaciones

peridicas, etc.

Cuando los archivos crecen dinmicamente, es inconveniente.

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ASIGNACIN NO CONTIGUA

Contempla el problema del crecimiento dinmico de los archivos.

Varios tipos: Asignacin encadenada orientada a sectores:

Los sectores con datos de un mismo archivo se apuntan entre ellos.

Cuando un archivo necesita crecer, solicita ms sectores. No hay necesidad de compactar.

Desventajas: Registros desperdigados por todo el disco. Overhead alto por los punteros para el encadenamiento.

Asignacin de bloques.

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ASIGNACIN DE BLOQUES

Maneja de forma ms eficiente el almacenamiento secundario.

Reduce el overhead en tiempo y espacio.

Es una mezcla de asignacin contigua y no contigua.

Se asignan bloques de sectores contiguos.

Al asignar bloques nuevos, se busca asignar los ms cercanos fsicamente.

Una forma de implementarlo es el encadenamiento de bloques y el encadenamiento de bloques de ndice (figura)

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Encadenamiento de bloques

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Encadenamiento de bloques

de ndice

CORRESPONDENCIA DE ARCHIVOS ORIENTADA

A LOS BLOQUES

Aqu el sistema usa nmeros de bloque en vez de punteros.

Los nmeros de bloque se convierten fcilmente en direcciones debido a la geometra del disco.

Los bloques libres se deben marcar como tales.

Aparece una estructura auxiliar llamada mapa de archivos.

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CONTROL DE ACCESO

Para el control de acceso existen normalmente un conjunto de permisos, los que se habilitan o deshabilitan segn los usuarios.

Esto da lugar a una matriz de control de acceso.

Tambin aparecen diferentes roles y grupos de usuarios y categoras de archivos, para simplificar la administracin.

Aparece la figura del dueo de un archivo.

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EN CASO DE PROBLEMAS

El FS puede administrar ciertas redundancias, a nivel

de sus estructuras (duplicando partes vitales por

ejemplo), o a nivel del almacenamiento comn.

El SO puede dar mayor o menor soporte a los

respaldos o dejarlo en manos de herramientas que

corren sobre l.

Puede haber respaldos completos o incrementales o

combinacin.

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