Disciplina: Sistemas Opecacionais CARGA HORÁRIA: 80 horas Faculdade de Educação de Bacabal Profº: Márcio Fabiano O. de M. Santos Cidade: Bacabal/Maranhão

Estrutura de armazenamento Sistemas Operacionais Profº: Márcio Fabiano O. de M. Santos Cidade: Bacabal/Maranhão

INTRODUÇÃO Discos Magnéticos  Os discos magnéticos fornecem o grande volume de memória secundária nos sistemas de computação modernos.  Conceitualmente, os discos são relativamente simples.  Cada prato do disco tem uma forma circular achatada, como um CD.  Os diâmetros comuns do prato variam de 4,6 à 13,3 centímetros. Estrutura de armazenamento 1

INTRODUÇÃO Discos Magnéticos  As duas superfícies de um prato são cobertas por um material magnético.  Armazena-se informações registrando-as magneticamente nos pratos.  Um cabeçote de leitura-gravação “flutua” logo acima de cada superfície de cada um dos pratos.  Os cabeçotes são fixados em um braço de disco que movimenta todos os cabeçotes como uma unidade. Estrutura de armazenamento 2

INTRODUÇÃO Discos Magnéticos  A superfície de um prato é logicamente dividida em trilhas circulares, que são subdivididas em setores.  O conjunto de trilhas que estão sobre uma posição do braço, compõe um cilindro.  Podem existir milhares de cilindros concêntricos em um drive de disco, e cada trilha pode conter centenas de setores. Estrutura de armazenamento 3

INTRODUÇÃO Discos Magnéticos  A capacidade de armazenamento dos drivers de disco comuns é medida em gigabytes.  Quando o disco esta em uso, um motor de drive o gira em alta velocidade. A maioria dos drives gira em torno de 60 a 200 vezes por segundo.  A velocidade dos discos tem dois componentes: - A taxa de transferência(taxas que os dados fluem entre o drive e o computador). Estrutura de armazenamento 4

INTRODUÇÃO Discos Magnéticos  A velocidade dos discos tem dois componentes: - A taxa de transferência (taxas que os dados fluem entre o drive e o computador). - Tempo de posicionamento (ou tempo de acesso aleatório), que consiste no tempo necessário para mover o braço do disco até o cilindro desejado, denominado tempo de busca, e no tempo necessário para que o setor desejado gire até o cabeçode do disco (latência rotacional). Estrutura de armazenamento 5

INTRODUÇÃO Exemplo: Imagem do disco magnético Estrutura de armazenamento 6

INTRODUÇÃO Fitas Magnéticas  Foi utilizada nos primórdios como meio de armazemanento secundário.  Podem manter grandes quantidades de dados.  Seu tempo de acesso é lento comparado ao tempo da memória principal do disco magnético (mil vezes) o que não é muito útil para memória secundária.  São úteis para: backup, armazenamento de informações, e meio de transferência entre sistemas. Estrutura de armazenamento 7

INTRODUÇÃO Fitas Magnéticas  Uma fita é mantida em uma bobina e enrolada ou reenrolada ao passar por um cabeçote de leitura- gravação.  A movimentação até o local correto em uma fita pode levar minutos, mas uma vez posicionados, os drives de fita podem gravar dadosem velocidades comparaveis aos dados de disco.  As capacidades das fitas variam muito dependendo do tipo específico do drive de fita. Estrutura de armazenamento 8

INTRODUÇÃO Estrutura do disco  Os drives de disco modernos são considerados como grandes arrays unidimensionais de blocos lógicos, considerando o bloco lógico como a menor unidade de transferência.  O array unidimensional é mapeado nos setores do disco de maneira sequencial (O setor “0” é o primeiro setor da trilha do cilindro externo) no qual o mapeamento prossegue em ordem pela trilha e em seguida pelo resto das trilhas do cinlíndro e, então pelo resto dos cilindros, do mais externo ao mais interno. Estrutura de armazenamento 9

INTRODUÇÃO Estrutura do disco  Através desse mapeamento, é possível converter (em teoria) um número de bloco lógico em um endereço de disco no estilo antigo, que consiste em um número de cilindro, um número de trilha dentro deste cilindro e um número de setor dentro desta trilha.  O mapeamento esconde setores defeituosos, substituindo-os por setores sobressalentes de qualquer outro local do disco. Estrutura de armazenamento 10

INTRODUÇÃO Estrutura do disco  Quanto mais distante mais distante uma trilha estiver do centro do disco, maior será seu comprimento e, portanto, mais setores ela poderá conter.  À medida que que o braço se movimenta de regiões mais externas para regiões mais internas, o número de setores por trilha diminui.  O drive aumenta sua velocidade de rotação conforme o cabeçote se movimenta das trilhas mais externas para as mais internas, mantendo a mesma taxa de dados. Estrutura de armazenamento 11

INTRODUÇÃO Conexão do disco  Computadores acessam a memória de um disco de duas formas:  Espaço de armazenamento conectado ao hospedeiro (via porta I/S).  Espaço de armazenamento conectado à rede (Via hospedeiro remoto em um sistema de arquivos distribuído) Estrutura de armazenamento 12

INTRODUÇÃO Scheduling de Disco  Uma das responsabilidades do sistema operacional é utilizar o hardware eficientemente.  Para os drives de disco, cumprir essa responsabilidade envolve tempo de acesso rápido e maior largura de banda.  O tempo de busca é o tempo que o braço do disco leva para girar o setor desejado até o cabeçote. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO Scheduling de Disco  A largura de banda do disco é o número total de bytes transferidos, dividido pelo tempo total entre a primeira solicitação do serviço e a conclusão da última transferência.  Sempre que um processo precisar de I/O do disco ou para o disco, ele emitirá uma chamada de sistema para o sistema operacional. Solicitações de informações:  Se a operação é de entrada ou saída.  Qual é o endereço de disco para a transferência.  Qual é o endereço de memória para a transferência.  Qual é o número de setores a serem transferidos. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO  O scheduling FCFS  A forma mais simples de scheduling de disco é, naturalmente o algoritmo primeiro-a-chegar, primeiro a ser atendido (FCFS – First-come, first-served).  Esse algoritmo é intrisicamente justo, mas geralmente não fornece o serviço mais rápido. Exemplo: Considere uma fila de discos com solicitações de I/S aos blocos dos cilíndros com o cabeçote de disco inicialmente na posição 53. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO Exemplo Scheduling FCFS: Considere uma fila de discos com solicitações de I/S aos blocos dos cilíndros com o cabeçote de disco inicialmente na posição 53. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO  O scheduling FCFS  A brusca mudança do cilindro 122 para o 14 e a volta ao cilindro 124 ilustram o problema com esse schedule, pois se as solicitações aos cilindros 37 e 14 pudessem ser atendidas em conjunto, antes ou depois das solicitaçções aos cilindros 122 e 124, o movimento total do cabeçote poderia ser substancialmente diminuido e o desempenho seria melhor. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO  O scheduling SSTF  Parece razoável atender todas as solicitações próximas à posição corrente do cabeçote antes de movê-lo para longe com o intuito de atender outras solicitações. Esta suposição é a base do algoritmo de prioridade para o menor tempo de busca (SSTF – Shortest-seek-time- first).  O algoritmo SSTF seleciona a solicitação com o menor tempo de busca a partir da posição corrente do cabeçote. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO  O scheduling SSTF  Como o tempo de busca aumenta com o número de cilíndros percorridos pelo cabeçote, o SSTF seleciona a solicitação pendente mais próxima da posição corrente do cabeçote. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO Exemplo scheduling SSTF: Considere uma fila de discos com solicitações de I/S aos blocos dos cilíndros com o cabeçote de disco inicialmente na posição 53. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO  O scheduling SSTF  O scheduling SSTF é, essencialmente, uma versão do scheduling de prioridade para o job mais curto (SJF – Shortest-job-first) e pode causar inanição de algumas solicitações. Lembre-se de que as solicitações podem chegar a qualquer momento. Suponha que tenhamos duas solicitações na fila (14 e 186) e enquanto a solicitação ao cilindro 14 é atendida, chega uma outra nova para o um cilindro próximo ao 14. Essa nova solicitação será atendida atrasando a solicitação 186. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO  O scheduling SCAN  No scheduling SCAN, o braço do disco começa em uma extremidade do disco e se movendo em direção à outra extremidade, atendendo solicitações conforme alcança cada cilindro, até atingir a outra extremidade do disco.  Na outra extremidade, a direção do movimento do cabeçote varre o disco continuamente para trás e para diante.  O algoritmo SCAN é às vezes chamado de Algoritmo do elevador, pois o braço do disco comporta-se exatamente como o levador de um edifícil, atendendo 1º as solicitações de subida e depois invertendo o movimento atendendo solicitações da outra direção Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO Exemplo scheduling SCAN: Considere uma fila de discos com solicitações de I/S aos blocos dos cilíndros com o cabeçote de disco inicialmente na posição 53 se movendo para 0. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO  O scheduling C-SCAN  O scheduling SCAN circular (C-SCAN) é uma variante do algoritmo SCAN e foi projetado para fornecer um tempo de espera mais uniforme.  Como o SCAN, o algoritmo C-SCAN move o cabeçote de uma extremidade do disco à outra, atendendo a solicitações ao longo do caminho.  Quando o cabeçote alcança a outra extremidade, no entanto, ele retorna imediatamente ao início do disco sem atender qualquer solicitação na viagem de volta. Estrutura de armazenamento

INTRODUÇÃO Exemplo scheduling C-SCAN: Considere uma fila de discos com solicitações de I/S aos blocos dos cilíndros com o cabeçote de disco inicialmente na posição 53 se movendo para 0. Estrutura de armazenamento