第9章--磁盘存储器管理.ppt

数据交付是指将磁盘高速缓存中的数据传送给请求者进程。当有一进程请求访问某个盘块中的数据时，由核心先去查看磁盘高速缓冲器，其中是否存在进程所需访问的盘块数据的拷贝。若有其拷贝，便直接从高速缓存中提取数据交付给请求者进程，这祥，就避免了访盘操作，从而使本次访问速度提高4—6个数量级；否则，应先从磁盘中将所要访问的数据读入并交付给请求进程，同时也将数据送高速缓存，当以后又需要访问该盘块的数据时，便可直接从高速缓存中提取。 系统可以采取下述两种方式，将数据交付给请求者进程： 数据交付：这是直接将高速缓存中的数据，传送到请求者进程的内存工作区中； 指针交付：只将指向高速缓存中某区域的指针，交付给请求者进程。由于所传送的数据少，因而节省了数据从存储器到存储器的时间。 §7.5 文件系统性能的改善（3） §7.5 文件系统性能的改善 7.5.1 磁盘高速缓存 数据交付 在将磁盘中的盘块数据读入高速缓存时，存在着采用哪种置换算法的问题。较常用的置换算法仍然是最近最久末使用算法LRU、最近未使用算法NRU及最少使用算法LFU等。在设计高速缓存的置换算法时，除了考虑到最近员久未使用这一原则外，还考虑了以下几点： 访问频率：通常，每执行一条指令时，便可能访问一次联想存储器，亦即联想存储器的访问频率，基本上与指令的执行频率相当；而对高速缓冲的访问藏率，剧与磁盘I/O的频率相当，因此，对联想存储器的访问频率远远高于对高速缓存的访问频率。 可预见性：在高速缓存中的各盘块数据，有哪些数据可能在较长时间内不会再被访问，又有哪些数据可能很快就再被访问，会有相当一部分是可预知的。 数据的一致性：由于高速缓存是做在内存中，而内存又是一种易失性的存储器，一旦系统发生故障，可能会造成数据的不一致性。基于上述考虑，在有的系统中便将高速缓存中的所有盘块数据，拉成一条LRU链，对于那些会严重影响到数据一致性的盘块数据和很久都可能不再使用的盘块数据，都放在LRU链的头部，使它们能被优先写回磁盘，以减少发生数据不一致性的概率，或者可以尽早地腾出高速缓存的空间。 §7.5 文件系统性能的改善（4） §7.5 文件系统性能的改善 7.5.1 磁盘高速缓存 置换算法 还有一种情况值得注意：那就是根据LRU算法，那些经常被访问的盘块数据，可能会一直保留在高速缓存中而长期地不会被写回磁盘中。（注意，LRU链意味着链中的任一元素，在被访问之后，总是又被挂到链尾而不被写回磁盘；只是一直未被访问的元赢，才有可能移动到链首，而被写回磁盘。）例如，一位学者一上班便开始撰写论文，并边写边修改，他正在写作的论文就一直保存在高速缓存的LRU链中。如果在快下斑时，系统突然发生故障。这样。存放在高速缓存中的已写论文，将随之消失，致使他枉费了一天的劳动。 为了解决这一问题，在UNIX系统中专门增设了一个修改程序，使之在后台运行。该程序周期性地调用一个系统调用SYNC。该调用的主要功能是强制性地将所有在高速缓存中已修改的盘块数据写回磁盘，一般是把两次调用SYNC的时间间隔定为30 秒钟。这样，因系统故障所造成的工作损失不会超过30s 的劳动量。 而在MS-DOS中所采用的方法是：只要高速缓存中的某盘块数据被修改，便立即将它写回磁盘，并将这种离遭缓存称为“写穿透高速缓存” 。这种写回方式，几乎不会造成数据的丢失，但需频繁地启动磁盘。 §7.5 文件系统性能的改善（5） §7.5 文件系统性能的改善 7.5.1 磁盘高速缓存 周期性写回磁盘 另一个提高对文件访问速度的重要措施，是优化文件物理块的分布，使磁头的移动距离最小。虽然链接分配和索引分配方式，都允许将一个文件的物理块分散在磁盘的任意位置，但如果将一个文件的多个物理块，安排得过于分散，会增加磁头的移动距离。如果将相邻的数据块安排在属于同一条磁道或相邻的盘块上、显然会由于消除或减少了了磁头在磁道间的移动，而大大提高了对这两个盘块的访问速度。 对文件盘块位置的优化，应在为文件分配盘块时进行。如果系统中的空白存储空间，是采用位示图方式表示时，要将同属于一个文件的盘块安排在同一条磁道上或相邻的磁通上是十分容易的事·。这时，只须从位示图中找到一片相互邻接的多个空间盘块即可。但当系统采用线性表（链）法来组织空闭存储空间时，要为一文件分配相邻接的多个盘块，就要困难一些。此时，我们可以将在同一道磁道上的若干个盘块组成一簇，例如，一簇包括4个盘块，在进行存储空间的分配时，以簇为单位分配。这样就可以保证在访问这几个盘块时，可不移动磁头或者仅移动一条磁道的距离，从而减少了磁头的平均移动距离。 §