Almacenamiento magnético, 4

Transcripción

1 Almacenamiento magnético, 4

2 RAID (1) o R.edundant o A.rray o I.nexpensive (I.ndependent) o D.isk Agrupación redundante de discos baratos

3 RAID (2) o Años 80 o Los sistemas de disco se habían ya convertido en un cuello de botella. o Se trata de cerrar en lo posible la brecha entre las prestaciones de los procesadores y memoria y las prestaciones de los discos o Para ello, se pretende construir un sistema rápido y seguro a partir de elementos más lentos e inseguros

4 RAID (3) o Pero los dos requerimientos perseguidos son incompatibles: Seguridad por un lado Velocidad por el otro

5 RAID (4), seguridad o Se consigue a través de la redundancia, bien haciendo copias de los datos, bien introduciendo información que permita comprobar la integridad de los mismos

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7 RAID (5), velocidad o Al distribuir los datos entre distintos discos, se incrementa el paralelismo, y por tanto la velocidad o Pero surgen otros problemas Mantener la consistencia entre datos y metadatos cuando hay accesos en paralelo Recuperar al sistema tras una caída

8 RAID (6), paralelismo o Puede contemplarse bajo dos puntos de vista: Varias peticiones se sirven en paralelo, dirigiendo cada una a un disco distinto Una petición se sirve a mayor velocidad, coordinando entre sí varios discos

9 RAID (7), caracterización o Un sistema RAID se puede caracterizar por dos parámetros, esencialmente: Granularidad Método para calcular los metadatos

10 RAID (8), granularidad o Se habla de granularidad fina y gruesa Fina: Los datos se rompen en muchos fragmentos que se distribuyen entre muchos discos -> se aumenta el paralelismo y por tanto la velocidad, pero sólo puede atenderse una petición lógica cada vez y es preciso mover todos los cabezales

11 RAID (9), granularidad o Se habla de granularidad fina y gruesa Gruesa: Los datos se rompen en un pequeño número de fragmentos de mayor tamaño -> sólo se verán involucrados algunos discos; los otros discos pueden estar atendiendo otras peticiones

12 RAID (10), redundancia o Cómo se calcula? Paridad Métodos más elaborados o Cómo se distribuye? Un único disco -> sobrecarga El mayor número de discos posible

13 RAID (11), niveles o RAID 0 Sistema NO redundante Buena velocidad de lectura Mínima fiabilidad Se incluye quizás por completar por abajo y para tomar este nivel como referencia de prestaciones

14 RAID (11), niveles o RAID 1 Discos espejo : toda la información contenida en n discos se duplica en otros n discos Las lecturas pueden dirigirse al disco de mayores prestaciones, o al que tenga el cabezal más cerca de los datos Muy fácil de recuperar el fallo de un disco

15 RAID (12), niveles o RAID 2 La redundancia se basa en códigos de Hamming El número de discos redundantes crece como el logaritmo del número de discos de datos Por tanto, el sistema es más eficiente cuanto más grande

16 RAID (13), niveles o RAID 3 Paridad en un único disco Los bits de un byte se distribuyen en 8 discos En un noveno disco se escribe el bit de paridad Ante un error, la controladora del disco afectado dice qué disco es, y el bit de paridad permite reparar

17 RAID (14), niveles o RAID 4 Paridad por bloques. En lugar de calcular la paridad por cada byte, se calcula por bloques de tamaño B Si el tamaño de la escritura es menor que B, sólo se ve afectado un disco El disco que almacena la paridad puede verse sobrecargado

18 RAID (15), niveles o RAID 5 Paridad por bloques distribuidos Similar a RAID 4, pero los bloques de paridad se distribuyen Todos los discos participan en las operaciones de lectura Hay diversas variantes, según el método de distribución de los bloques redundantes

19 RAID (16), niveles o RAID 6 En lugar de la paridad, que sólo puede detectar y corregir errores simples, se usan métodos más sofisticados para detectar y corregir errores dobles como mínimo Adecuado para sistemas donde la seguridad es prioritaria Queda abierto el método para distribuir la información redundante

20 RAID (17), comparaciones o Se suelen evaluar velocidad, fiabilidad y precio o Velocidad, cómo medirla? bytes/s peticiones/s tiempo de latencia

21 RAID (18), comparaciones o Una vez decidido cómo medir la velocidad, han de compararse sistemas de la misma fiabilidad o del mismo precio? o El problema de la configuración: un RAID 5 puede configurarse como un RAID 1, o como un RAID 3, o como un RAID 4

22 Interfaces (1) o Unidades de disco flexible o Unidades de disco rígido o Discos de memoria de estado sólido o Discos no magnéticos o Sistemas magnéticos distintos de los discos (cintas)

23 Interfaz con disco flexible o Bajo nivel Programación directa de la controladora Necesidad de programar a través de DMA o BIOS Funciones de intr 0x13 o S.O. Librerías de E/S

24 Interfaz con disco rígido o IDE/ATA o SATA o SCSI

25 IDE (1) o I.ntelligent D.rive E.lectronics o La codificación/decodificación se realiza en la misma unidad, no en una tarjeta separada, como se hacía previamente o IDE es una interfaz de alto nivel, que sustituyó a una interfaz de bajo nivel

26 IDE (2) o Como interfaz de alto nivel acepta órdenes complejas: leer un sector, formatear una pista, etc. o Puede efectuar la traducción de sector lógico a sector físico -> la geometría interna es conocida sólo para la controladora o Gestiona una caché integrada

27 IDE (3) o Al ser una interfaz lógica, puede usarse para acceder a cualquier dispositivo conforme con esa interfaz, no necesariamente discos duros

28 SCSI (1) o S.mall C.omputer S.ystem I.nterface o Es más general que IDE; admite discos, scanners, impresoras, etc. o SCSI define su propio bus o Los dispositivos SCSI se conectan al bus, y éste al bus del sistema a través de un adaptador

29 SCSI (2) o Por tanto, SCSI es compatible con cualquier sistema: sólo requiere el adaptador al bus del sistema: los periféricos en sí son intercambiables o Los dispositivos SCSI pueden comunicarse entre sí, a través del bus, sin intervención del sistema (ej. copiar desde CD a disco de forma desatendida)

30 Acceso desde BIOS (1) o Interrupción 0x13 o Número de unidad en DL (0,1 para discos flexibles, 0x80, 0x81 para rígidos) o Se devuelve estado en AH

31 Acceso desde BIOS (2)

32 Acceso desde BIOS (3) o 0x00 -> reinicia todas las unidades de disco flexible o 0x01 -> consultar estado o 0x02 -> escribir o 0x03 -> leer o 0x08 -> obtener tipo de unidad (720k, 1.44M )

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34 Controladora IDE (1) o Se realiza en tres pasos Fase de órdenes o Se especifica qué orden Fase de datos o El disco mueve sus cabezales y obtiene el o los sectores Fase de resultados o La interrupción modifica una bandera situada en 0x40:0x8e

35 Controladora IDE (2) o La operación NO se realiza a través de interrupciones o La interrupción se limita a marcar una bandera o El programa, después de lanzar la orden, espera en un bucle a que se marque la bandera o Ejemplo: ver página 170 apuntes

36 Otros medios o Discos magneto-ópticos o Discos ópticos o Almacenamiento atómico o Dispositivos micro-electromecánicos o Almacenamiento holográfico

37 Discos M.O. o Inducción magnética para escritura o Lectura óptica, basada en efecto Kerr

38 Discos ópticos o Una escritura, múltiples lecturas o Alteración física de la superficie mediante calor o Lectura por difracción de la luz o Puede usarse tecnología de varias capas

39 Almacenamiento atómico o Por bombeo de dominios en nanotubos o Por técnicas de campo próximo

40 Disp. microelectromecánicos

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43 Almacenamiento holográfico o CD -> 700MB o DVD -> hasta 18GB o Blu-ray -> 25GB o Disco holográfico -> 300GB hasta 1.6TB

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45 Interfaz paralela (1)

46 Interfaz paralela (2)

47 Interfaz paralela (3)

48 Interfaz paralela (4)

49 Interfaz paralela (5)

50 Interfaz paralela (6) o Consultar programa completo para impresión en segundo plano usando interrupciones en pág. 96 y ss. de los apuntes.

51 Interfaz paralela (7)

52 Interfaz paralela (8) o La interfaz paralela se ha usado tradicionalmente para comunicar con impresoras (aunque cada vez menos) o Sobre el protocolo hardware explicado, es preciso implementar un protocolo software

53 Interfaz paralela (9) o Este protocolo software ha de permitir de entrada distinguir entre caracteres imprimibles y órdenes o Existen varios conjuntos de estas órdenes, que se dividen esencialmente en dos familias

54 Interfaz paralela (10) o Protocolos para comunicación con impresoras de caracteres. Juego de órdenes ESC de EPSON Juego de órdenes para Proprinter XL-24 Otros, propios de cada fabricante o Protocolos para comunicación con impresoras de páginas PCL (Printer Command Language) PostScript

55 PCL (1) o PCL Texto y gráficos básicos a baja resolución o PCL 1+ o PCL 2 o PCL 3 Fuentes de mapa de bit Resolución mejorada

56 PCL (2) o PCL 3+/3c+ (color) o PCL Macros, más fuentes y gráficos o PCL Fuentes escalables

57 PCL (3) o PCL 5e Comunicación bidireccional Fuentes Windows o PCL 5c Color o PCL 6 Similar a PostScript, pero peor.

58 POSTSCRIPT (1) o Adobe, 1982; inspirado en Forth y diseño de o Mejorado a lo largo de los años o Un programa PS se envía a la impresora en formato fuente, y ésta lo interpreta, o bien o Un programa en el ordenador traduce de PS a PCL u otro, y lo envía a la impresora

59 POSTSCRIPT (2) o Como lenguaje de programación, contiene todo lo necesario para hacer programación de propósito general o Añade capacidades gráficas o Todos los objetos gráficos que usa se tratan del mismo tipo (gráficos vectoriales, fuentes, elementos geométricos, etc.)

60 POSTSCRIPT (3) o Todo elemento gráfico admite tres operaciones Traslación Rotación Escalado o Estas operaciones pueden considerarse bajo el mismo marco: las matrices homogéneas bidimensionales

61 POSTSCRIPT (4) www-cdf.fnal.gov/offline/postscript/bluebook.pdf www-cdf.fnal.gov/offline/postscript/greenbk.pdf staff.science.uva.nl/~heck/courses/mastercourse2005/tutorial.pdf