补充：输入输出的系统.ppt

补充：输入输出系统;I/O系统;并行技术对I/O性能的影响;假设一台计算机的I/O处理占10％，当其CPU性能改进，而I/O性能保持不变时，系统总体性能会出现什么变化？ 解：假设原来的程序执行时间为1个单位时间。如果CPU的性能提高10倍，程序的计算（包含I/O处理）时间为： (1 - 10%)/10 + 10% = 0.19;即整机性能只能提高约5倍，差不多有50％的 CPU性能浪费在I/O上。 如果CPU性能提高100倍，程序的计算时间为： (1 - 10%)/100 + 10% = 0.109 而整机性能只能提高约10倍，表示有90％的性能 浪费在没有改进的I/O上了。 ;外部存储设备;磁盘;磁盘;磁盘;磁盘;可靠性、可用性、可信性;可靠性、可用性、可信性;可靠性、可用性、可信性;可靠性、可用性、可信性;例题 假设磁盘子系统的组成部件和它们的MTTF如下： (1) 磁盘子系统由10个磁盘构成，每个磁盘 的MTTF为小时； (2) 1个SCSI控制器，其MTTF为500000小时； (3) 1个不间断电源，其MTTF为200000小时； (4) 1个风扇，其MTTF为200000小时； (5) 1根SCSI连线，其MTTF为小时； ; 假定每个部件的正常工作时间服从指数分布, 即部件的工作时间与故障出现的概率无关；同时假 定各部件的故障相互独立，试计算整个系统的MTTF。 解：整个系统的失效率为：;系统的MTTF为系统失效率的倒数，即：;提高系统可靠性的方法 ◆ 有效构建方法 ◆ 纠错方法 具体的说，可分为:;廉价磁盘冗余阵列RAID ;8级RAID磁盘阵列;RAID0 ◆ 数据分块，即把数据分布在多个盘上。 ◆ 非冗余阵列、无冗余信息。 ◆ 严格地说，它不属于RAID系列。;RAID0中的数据映射;RAID1 亦称镜像盘，使用双备份磁盘。 每当数据写入一个磁盘时，将该数据也写 到另一个冗余盘，形成信息的两份复制品。;RAID1的特点 ◆ 读性能好 ◆ 写性能由写性能最差的磁盘决定。相对以后 各级RAID来说，RAID1的写速度较快。 ◆ 可靠性很高 ◆ 最昂贵的解决方法，物理磁盘空间是逻辑磁盘空间的两倍。 ;RAID1中的镜像和分块如何相互作用？ ◆ RAID0+1 先分块后镜像;◆ RAID1+0 先镜像后分块;;RAID2特点 ◆ 并行存取，各个驱动器同步工作。 ◆ 使用海明编码来进行错误检测和纠正，数据 传输率???。 ◆ 需要多个磁盘来存放海明校验码信息，冗余 磁盘数量与数据磁盘数量的对数成正比。 ◆ 是一种在多磁盘易出错环境中的有效选择。 并未被广泛应用，目前还没有商业化产品。;RAID3 1. 位交叉奇偶校验盘阵列 2. 单盘容错并行传输：数据以位或字节交叉存储， 奇偶校验信息存储在一台专用盘上。 ;RAID3特点 ◆ 将磁盘分组，读写要访问组中所有盘，每 组中有一个盘作为校验盘。 ◆ 校验盘一般采用奇偶校验。 ◆ 简单理解：先将分布在各个数据盘上的一 组数据加起来，将和存放在冗余盘上。一 旦某一个盘出错，只要将冗余盘上的和减 去所有正确盘上的数据，得到的差就是出 错的盘上的数据。 ◆ 缺点：恢复时间较长。;RAID3读写特点 假定：有4个数据盘和一个冗余盘 ◆ 读数据时，同时访问所有数据盘； ◆ 写数据需要3次磁盘读和2次磁盘写操作。;RAID4 1. 专用奇偶校验独立存取盘阵列 2. 数据以块（块大小可变）交叉的方式存于各盘， 奇偶校验信息存在一台专用盘上。;RAID4特点 ◆ 冗余代价与RAID3相同 ◆ 访问数据的方法与RAID3不同;RAID4读写特点 假定:有4个数据盘和一个冗余盘 ◆ 读数据； ◆ 写数据需要2次磁盘读和2次磁盘写操作。;RAID5 1. 块交叉分布式奇偶校验盘阵列 2. 数据以块交叉的方式存于各盘，无专用冗余盘， 奇偶校验信息均匀分布在所有磁盘上。 ;RAID4和RAID5中的信息分布;RAID6 1. 双维奇偶校验独立存取盘阵列 2. 数据以块（块大小可变）交叉方式存于各盘， 检、纠错信息均匀分布在所有磁盘上。 ;RAID6特点 ◆ 写入数据要访问1个数据盘和2个冗余盘； ◆ 可容忍双盘出错； ◆ 存储开销是RAID5的两倍，RAID6的写过 程需要6次磁盘操作。 ;RAID7 ◆ 采用Cache和异步技术的RAID6 ◆ 较高的响应速度和传输速率;RAID的实现与发展 1. 实现盘阵列的方式主要有三种 ◆ 软件方式：阵列管理软件由主机来实现 优点：成本低 缺点：过多地占用