آموزش ذخیره و بازیابی اطلاعات - درس چهارم

بازیابی و آموزش ذخیره

اطالعات

faradars.org/fvsft106

این اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در فرادرس

« اطالعاتآموزش ذخیره و بازیابی »

.شده استتهیه

یدبرای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به لینک زیر مراجعه نمایfaradars.org/fvsft106


اطالعات


فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


:مدرس

فرشید شیرافکن

دانشگاه تهران دکتری دانشجوی (بیو انفورماتیک: دکتری( )کامپیوتر نرم افزار: کارشناسی و کارشناسی ارشد )

ذخیره و بازیابی اطالعات(دیسکو نوار )انتقال واقعی نرخ -واقعی ظرفيت : درس چهارم

2

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


3

ظرفیت واقعی نوار

:ظرفيت واقعی با داشتن ظرفيت اسمی نوار به صورت زیر بدست می آید

NES

GB

BS .

NS:ظرفيت اسمی نوار که برابرDLمی باشد .

.چگالی نوار می باشدDطول نوار و Lکه

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


4

هر گپ در این نوار چند اینچ است؟ طول . اسمی آن استظرفيت 0.8در یک نوار مغناطيسی، ظرفيت واقعی

بایت 1200 =طول هر بالک

بایت در اینچ 300=چگالی

NES

GB

BS .

inchG

byteG

G

GB

B

1300

300

300

10

8

1200

1200

10

8

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


5

بایتی را در آن ذخيره کرده ایم، کدام است؟ 80رکورد 10000استفاده واقعی از نوار وقتی که فایلی با درصد

piD

inchIBG

Bf

b1600

0.5

70

56008070 RBBf

5871008005600

5600.%

مثال

100GB

Bفرادرس

FaraDars.org


اطالعات


6

؟ نوار کددام اسدتشده در ، ظرفيت اسمی و تعداد بالکهای ذخيره bpi 1600فوت و چگالی2400در یک نوار به طول

( B=2000 byte , R=200 byte , IBG=0.6 inch)(اینچ است12هر فوت برابر )

byteDLSN

41046081600122400.

: بالکهای ذخيره شده در نوار تعداد

15567

6.01600

2000

122400

GB

Lb

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


7

:عوامل زیر تعيين می شودبهاندازه بالک با توجه

ذخيره سازینوع دستگاه -1

نوع سيستم عامل -2

درایور امكانات -3

اندازه بالک

. ها زیاد شده و در نتيجه حافظه هرز روی نوار زیاد خواهد شد IBGاگر طول بالک خيلی کوچک باشد، تعداد

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


8

:(Block mode)بالکی روش -1

بعد از خوانده شدن یک بالک می ایستد نوار

(Stream mode) :جریانی روش -2

. بالک می ایستدNبعد از خوانده شدن نوار

روش های خواندن نوار

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


9

انتقال واقعی نوارنرخ

:بالکی اسلوب

1000

'

t

G

t

B

Bt

:جریانیدر اسلوب

1000

'

t

NG

t

NB

NBt

زمان خواندن یک بالک برابرt

B

واقعا سپری شده برابر زمان 1000

t

G

t

B

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


10

ظرفیت واقعی دیسک

نرخ انتقال واقعی دیسک

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


11

.استمؤثردیسکواقعیظرفيتارزیابیدرشياربندیفرمتنحوه

.باشدمیCطولبهپيشوندیبخشیکدارای،Bطولبابالکهر

:باتاسبرابردیسکیکدرشيارفضایازواقعیاستفادهصددربناميم،راشياراسمیظرفيتاگر NTC

100c

cNT

f

ET

TB.

BCT

cNT

f

ظرفیت واقعی دیسک

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


12

بایت19000شيارطولبادیسكیرویرا12بندیبالکفاکتوربابایتی1200بالکهایبافایلیمی خواهيم

کدامشيارفضایازواقعیاستفادهدرصدباشد،بایت170بالکهرکنترلیبخشاینكهفرضبا.کنيمذخيره

است؟

BCT cNT

f 131200170

19000

100.

c

cNT

f

ET

TB82%100

19000

131200

مثال

.ميزان واقعی استفاده از شيار به نحوه بالک بندی و فرمت کردن شيار بستگی دارد

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


13

استفاده واقعی از حافظه میزان دیسکهای سکتوربندی شدهدر

100

S

f

LN

BRE

sL

BN

رار گيرد تا در دیسک با سكتوربندی سخت افزاری، باید تعداد درستی از رکوردها در تعداد درستی از سكتورها ق. حافظه هرز انتهای شيار زیاد نشود

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


14

، ميزان اسدتفاده فرضبا . بایت مفروض است256بایت و طول سكتور 160 فایلی با طول رکوردهای واقعی از دیسک چند درصد است؟

4f

B

1رکورد 2رکورد 3رکورد 4رکورد

1سكتور 2سكتور 3سكتور

831002563

4160100 %

S

f

LN

BR

:بایت در انتهای سكتور سوم است128از ميزان استفاده واقعی به علت خالی ماندن % 17کاهش

)1286402563(

مثال

سكتور 3، نياز به (بایتی160رکورد 4شامل )بایتی 640شكل زیر نشان می دهد که برای ذخيره یک بالک فرادرس:بایتی می باشد256

FaraDars.org


اطالعات


15

نرخ انتقال واقعی دیسک

.ی می کنيمبررسترتيبی و دسترسی مستقيم نرخ انتقال واقعی دیسک را در دو حالت دسترسی

tt

Dbrs

Bt

)(

ttbrs :زمان خواندن مستقيم یک بالک

فرادرسدر حالت دستیابی مستقیم به بالک-الف

FaraDars.org


اطالعات


16

، بالکها به ترتيبی که ذخيره شده اند، خوانده مدی (BOFمثال )دستيابی ترتيبی با شروع از نقطه ای از فایل در . شوند

ذارندد و ، نوع بافرینگ و زمان پردازش بالک در ندرخ انتقدال تداثير گ(پردازش تعدادی بالک)پردازش انبوه در : چهار حالت زیر را ممكن می سازند

دستیابی ترتیبی به بالکها در پردازش انبوهحالت

خوانیبافرینگ ساده و مرتب -1

خوانیبافرینگ ساده و درهم -2

بافرینگ مضاعف و شرط کارایی-3

بافرینگ مضاعف و عدم شرط کارایی-4

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


17

ttbr2

Bt

ان دیسک یک بالک را در بافر می خواند و با شروع پردازش محتوای بافر، آغاز بالک بعدی در اثر دورسيستم

. باید یک دور دیسک منتظر بماندI/Oنوشتن رد می شود و برای خواندن آن، پردازنده /از زیر نوک خواندن

ساده و مرتب خوانیبافرینگ

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


18

ساده و درهم خوانیبافرینگ

. این حالت، محدودیت خواندن بالکها به ترتيب نشست آنها روی شيار را در نظر نمی گيریمدر

. می خواهيم ميانگين مقادیر یک فيلد از تعدادی رکورد را بدست آوریممثال

: باشد، بالکهای شيار در دو دور خوانده می شوند و داریماگر ttB bC

r

T.Bt f

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


19

:این حالت، تمام بالکهای شيار در یک دور دیسک خوانده می شوند و داریمدر

r

TBt

f

2

.'

مضاعف و شرط کاراییبافرینگ

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


20

. این حالت، سيستم ابتدا دو بالک را در دو بافر خوانده و پردازش می کنددر است تدا دو که آغاز بالک سوم به زیر نوک برسد، بافر اول هنوز مشغول است و به یک دور دیسک انتظار نيازوقتی

: بالک بعدی خوانده شوند و داریم

tttt br

B

br

Bt

22

2'

.ودداده می شنمایش و در حالت بافرینگ مضاعف با نماد نماد نرخ انتقال واقعی در حالت بافرینگ ساده با '

)1(t'

)2(t

مضاعف و عدم شرط کاراییبافرینگ

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


21

نرخ انتقال واقعی دیسكی با مشخصات زیر، چند بایت بر ثانيه است؟

(بایتIBG=50( )بایت650=طول بالک( )ثانيه2=زمان خواندن مستقيم یک بالک)

)(3002

50650)(

s

byte

brs

WBt

tt

BD

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


22

نرخ انتقالحداکثر

r

TracksizetMax

2)(

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


23

ميلی ثانيده، مقددار حدداکثر ندرخ 16.7بایت و زمان چرخش یک دور کامل 19254در دیسكی با اندازه شيار

ثانيه می باشد؟بایت بر انتقال چند مگا

7.16

19254)( ' tMax

مثال

)(1.1)(0167.0

)(19254

s

Mbyte

s

byte

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


24

پردازش رکوردی-1.دمی شوهر بار که یک بالک خوانده می شود، فقط یک رکورد آن بالک پردازش

پردازش بالکی-2. هر بار که یک بالک خوانده می شود، همه رکوردهای آن پردازش می شود

فایل پردازش

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


25

فایل زمان پردازش

Rttcnbrsn .)(

: بالکی پردازش Btt

Cbbrsb .)(

: رکوردی پردازش

)(بالک bتصادفیزمان خواندن bttrsb

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


26

. ميلی ثانيه است25بالک، زمان خواندن کل فایل به صورت تصادفی و به فرم بالکی برابر 18در یک فایل با

بود؟پردازش کل فایل به صورت بالکی چند ميلی ثانيه خواهدميلی ثانيه باشد، زمان3.5زمان پردازش هر بالک اگر

BttCbbrsb .).(

مثال

885.31825

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


27

ارزیابی دقیقتر زمان درنگ دوران

rpm

100060

2

1r

)1

2(f

Trr

.استrبا رسيدن به ابتدای شيار، به بالک مورد نظر رسيده ایم و تاخير برابر با ، Tf=1یعنی باشيماگر در هر شيار فقط یک بالک داشته

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


28

(interleaving)بالکهاتداخل-1

track)شيارهاآغازنقطهتغييرمكان-2 staggering)

خوانیپراکنده-3

زمان درنگ دورانکاهشهای تکنیک

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


29

. در ميان روی شيار چيده می شوندnبه صورت ها بالک، (درهم چينی بالکها)بالک ها تكنيک تداخل در

(interleaving)ها بالکتداخل

.يمکه نتوان دو بافر به فایل تخصيص داد و یک بافر داشته باشوقتی -1: کاربرد

. را بخواهيم مرتب بخوانيمها بالکو باشد کهوقتی -2 ttBbc

1

'

'

n

tt

nginterleavi

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


30

(Track Staggering)نقطه آغاز شیارها مکان تغییر

.استصفحهشعاعیکشيارها،آغازنقطههندسیمكانمعمولیحالتدر

.سازدمیزاویه،قبلیشياربهنسبتشيارهرآغازنقطهروش،ایندراما

باشدrازرکمتخيلیبعدیهمجواراستوانهبهرفتنزمانکهداردکاراییوقتیواستافزاریسختتكنيکاین فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


31

محاسبه زاویه تتا

).rpm.Max(S100060

360θ

1

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


32

2دور در دقيقه و حداکثر زمان الزم برای رفتن به استوانه همجوار بعددی 3600با فرض اینكه سرعت چرخش دیسكی

چند درجه باید باشد، تا زمان انتظار دوران کاهش یابد؟track staggeringدر تكنيک ميلی ثانيه باشد، مقدار

)Max(Srpm100060

360θ

1

مثال

43.2236001000

6

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


33

برای محاسبه حاصدل (Sequential)مواقعی که پردازش می تواند فاقد نظم باشد، مانند خواندن کل فایل بطور پی در پی در

. جود باشدباید به تعداد کافی بافر موالبته . را پراکنده خواندها بالکجمع مقادیر یكی از صفت خاصه همه رکوردها، می توان

:برای رسيدن به ابتدای یک بالک نصف زمان انتقال بالک استrحالت دراین

پراکنده خوانی

t

GB

2

1r

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


34

کاهش زمان استوانه جویی های تکنیک

با بازوی ثابتدیسک استفاده از -1

اعمال مالحظاتی خاص در جایدهی رکوردها-2

بازواستفاده از الگوریتمهای کنترل حرکت -3

توزیع فایل روی چند دیسک -4

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


35

ی نددارد و نوشتن به بازو متصل است و بازو حرکت/این دیسكها، به ازاء هر شيار از رویه ، یک نوک خواندندر

. استصفر Sبدین ترتيب زمان

.تكنيک سخت افزاری است و هزینه آن باال استاین

با بازوی ثابتاستفاده از دیسک

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


36

اعمال مالحظاتی خاص در جایدهی رکوردها

رسدی قرار دادن رکوردها با تعداد دسترسی زیاد در استوانه های ميانی دیسک و رکوردها بدا تعدداد دست

.کم در استوانه های بيرونی تر، موجب کاهش متوسط زمان استوانه جویی می شود فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


37

: های کنترل حرکت بازو عبارتند از الگوریتم 1-FCFS

.در خواستها به ترتيب ورود، اجرا می شوند2-SSTF

.بازو به سمت رکوردی حرکت می کند که به کمترین زمان برای حرکت بازو نياز دارد3-SCAN

.دهدمیپاسخدرخواستهابهمسيردروکردهمروررارویهمرتباًدیسکبازوی.دارديازندستيابیبرایراجوییاستوانهزمانکوتاهترینکهمی کندحرکتجهتیبهبازوابتدادر

.می شودعوضحرکتجهتشد،دادهپاسخدرخواستهاهمهبهشدهانتخابجهتدراگر

کنترل حرکت بازوهای الگوریتماستفاده از

FCFS: First Come First Serviced

SSTF : Shortest Seek Time First

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


38

صورتدر.داردقرار10سيلندررویبرهدومی باشد14،20،9،5،12صورتبهسيلندردرخواستهایصف

کنيد؟مشخصراهدحرکتترتيببازو،حرکتکنترلیهاالگوریتمازیکهرازاستفاده

FCFS : 10 , 12 , 5 , 9 , 20 , 14

SSTF : 10 , 9 , 12 , 14 , 20 , 5

SCAN : 10 , 9 , 5 , 12 , 14 , 20

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


39

I/Oنوکسخت،دیسکیکدر HEADترتيببهسيلندرهایخواندنبرایتقاضااگر.داردقرار20سيلندرروی

ميلی6مجاورسيلندردوبينI/OهدحرکتچنانچهوشودواردآنDriverبه38و10،22،20،2،40،6

seekکلسيلندرهای،خواندنبرایSSTFالگوریتمازاستفادهصورتدربكشد،طولثانيه timeچقدرنيازمورد

بود؟خواهد

403826102220

60 = 2 + 36 + 4 + 4 + 12 + 2:فاصله ها مجموعه

.ثانيهميلی 60× 6: کلزمان

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


40

. قرار داده می شودpackفایل بر روی استوانه های هم شماره از چند دیسک ،این تكنيک نرم افزاریدر

.صفر است، زمان استوانه جویی حرکت نمی کندR/Wچون نوک بنابراین

توزیع فایل روی چند دیسک

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


41

RAID

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


42

حدد جای استفاده از یک واحد دیسک با ظرفيت باال، از چندد وابه

. دیسک کوچكتر به صورت یک آرایه استفاده می شود

(امنيتبا هدف افزایش سرعت، کارایی و )

RAIDتکنیک

Redundant Array of Inexpensive Disks

ک دیسكها از نظر سيستم عامل به صورت یک واحد دیسدمجموعه

. منطقی دیده می شود

.مختلف توزیع می شوند های دیسکروی داده ها

.داده ها، به راحتی انجام شود(Recovery)با افزونگی ذخيره می شوند تا در صورت خرابی، ترميم داده ها

.افزایش می یابدI/Oسيستم فایل در عمليات کاراییو دستيابی به داده ها ميسر می شود همزمانیامكان

.استآرایهعضویکدیسک هاهارداینازکدامهر

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


43

راییکادارایکهکامپيوترهاییوسرورهادرمعموالتكنولوژیاین.می گيردقراراستفادهموردهستند،باال

دیسکهاردچندیایکرویبرموازیصورتبهمی تواننداطالعاتود،شمواجهمشكلبادیسک هاازیكیاگربنابراینشوند؛ذخيره

.بودخواهددسترسدراطالعات

RAIDمانندسطوحیدارای RAIDتا0 .است6

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


44

ذخيره سازی روی چند دیسک بدون کنترل خطا

.ودتبدیل می شوند و هر بلوک در هارد دیسک مجزا ذخيره می شبلوکهایی داده ها به

. دکار افتادن یک درایو باعث از دست رفتن کليه اطالعات خواهد شاز

RAID0

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


45

بدون بيت توازن اختصاصیآینه ای مجموعه

RAID1

فرادرسداده ها هنگام بروز مشكل برای یک دیسک 100%برگرداندن قابليت

FaraDars.org


اطالعات


46

RAID2

خطاتصحيحکدهایازاستفادههایکدیسرویبرمتناظرهایبيتدرکداینهایبيتوشدهمحاسبهدادهدیسکهردرمتناظرهایبيترویبرکدها.شودمیذخيرهچندگانهتوازن

.استبيتیدوخطاهاییتشخيصوبيتییکخطاهایاصالحبهقادرکهشودمیاستفادههمينگکداز فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


47

RAID3 – RAID4

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


48

RAID5

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


49

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


50

پایان فصل چهارم فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


این اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در فرادرس

« اطالعاتآموزش ذخیره و بازیابی »

.شده استتهیه

یدبرای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به لینک زیر مراجعه نمایfaradars.org/fvsft106


اطالعات


فرادرس

FaraDars.org

آموزش ذخیره و بازیابی اطلاعات - درس چهارم

Education