Siirräntäjärjestelmät

2 w Siirräntäjärjestelmä Tiedostojärjestelmä ja siirräntä keskusmuistin ja oheislaitteiden välillä w Voidaan käsitellä hierarkkisina tasoina Laitteistotaso Laiteajuritaso Tiedostojärjestelmätaso Saantimenetelmätasot

3 w Laitteistotaso Tason palvelut riippuvat laitteiston ominaisuuksista w Laiteajuritaso Pyritään kätkemään laitteiden erilaisuudet w Tiedostojärjestelmätaso Toteutetaan tiedostot w Saantimenetelmätaso tietue (tietokantoja varten)

4 Laitteistoliitännöistä w Väylät Siirtotiet, joihin voidaan liittää suoritin-, muisti- ja oheislaitekortteja Väylä jakaantuu data-, osoite- ja ohjainlinjoihin yleiskäyttöisiä mikrojen väyliä PCI, ISA Laiteväylästandardi (SCSI) DMA-Direct memory Access

5 w Väylän siirtonopeus voi rajoittaa väylään liitettävien laitteiden määrää => suurissa järjestelmissä on käytetään usein erillistä I/O-suoritinta (kanavaa) tai useita sellaisia w Siirräntäoperaatioiden toteutuksessa käytetään usein seuraavia perusmenetelmiä: muistiin kuvattu siirräntä (memory mapped I/O) eksplisiittinen siirräntä

6 w Muistiin kuvatussa siirrännässä kuhunkin laitteeseen tai laiteohjaimeen liittyy joukko muistiosoitteita, jotka todellisuudessa ovat laitteeseen liittyviä ns. laiterekistereitä w Joissakin järjestelmissä siirräntää ohjataan eksplisiittisillä I/O-käskyillä. Suorittimessa voi olla esim. käsky START_IO, jolloin I/O-suoritin alkaa suorittaa jotain kanavaohjelmaa

7 Laiteajurit w Kuhunkin laitteeseen liittyy laiteajuri. Laiteajuri sisältää laitteen ohjauksessa tarvittavat rutiinit ja tietorakenteet w Rutiineja ovat laitteen alustus luku/kirjoitus ohjausrutiini (esim. päätteen ominaisuuksien asetus laitteen keskeytykset käsittelevä rutiini

8 w Laitekuvaaja: laitteeseen liittyvät muuttujat ja tietorakenteet Voi sisältää esim. Työjono Laiteajurirutiinien osoitteet Siirrännän ohjauksessa tarvittavia muuttujia ja laitteen tilatietoja Laitekohtaisia parametreja w Laiteajurit voivat olla prosesseja Prosessit toimivat ikuisessa silmukassa, jossa ne odottavat siirräntäpyyntöjä ja sellaisen tultua toteuttavat siirrännän

9 Tiedostojärjestelmä w Tehtävät: tiedostojen talletusrakenne hakemistot puskurointi w Joitakin toteutuksen ongelmia paljon pieniä ja vähän isoja tiedostoja => tarve pienelle lohkokoolle levyn saantiaikaa dominoivat hakuvarren siirto ja pyörähdysviive => tarve suurille lohkoille Paikallisuus: joitakin tiedostoja tai tietueita tarvitaan hyvin usein => puskurointi keskusmuistiin Järjestelmän kaatuessa em puskurointi voi johtaa epäeheään tilanteeseen

10 w Hakemistojärjestelmä Hakemistojärjestelmä liittää kuhunkin tiedostoon symbolisen nimen Myös suojaukset hoidetaan usein hakemiston avulla Hakemistoon voidaan liittää myös talletusrakenteeseen liittyviä tietoja Nykyisin suositaan puumaisia hakemistoja w Vapaan tilan hallinta ja tilan varaus Vapaiden alueiden ketjutus Bittikartta ”tiedosto”, joka sisältää vapaat alueet

11 Tiedostojen talletuksessa kaksi perusvaihtoehtoa talletetaan tiedosto yhtenäiselle levyalueelle varataan tiedostolle tilaa lohko kerrallaan Levyn käytön optimointi Saantiaika koostuu hakuvarren siirrosta, pyörähdysviiveestä ja siirtoajasta –kaksi ensimmäistä suurempia –=> tiedostojen sijoittelua levylle ja siirräntäpyyntöjen järjestystä voidaan yrittää optimoida Levyvälimuisti (disk cache)

12 Tiedostojärjestelmistä käytännössä w Monimutkaisuutta lisää se, että nykyään käyttöjärjestelmän on osattava käyttää paitsi ”omia” levyjään, myös jonkin toisen tiedostojärjestelmän mukaisia levyjä tai toisessa koneessa olevia levyjä w Windows NT Suunniteltu tukeman useita tiedostojärjestelmiä Liitettävissä laitteita, jotka tulevat samaan tiedostojärjestelmään

13 NT mahdollistaa ajureiden latauksen ja poiston ajon aikana I/O -toimintoja hallitsee I/O Manager Runsaat kutsut I/O-Managerin kautta aiheuttavat tehokkuusongelmia

14 w RAID Redundant Array of Independent Disks Suuret, luotettavat levyjärjestelmät RAID 0 juova -tekniikka(striping): kirjoitetaan peräkkäiset lohkot eri levyille => nopeuden kasvatus rinnakkaisuudella RAID 1 Peilaus: sama data kirjoitetaan kahteen kertaan RAID 5 Tiedot kirjoitetaan usealle levylle Tietoja vastaa pariteettitarkistus, joka on hajautettu eri levyille

15 RAID 6 Sallii kahden levyn hajoamisen ennen kuin järjestelmä hidastuu Kolmen levyn rikkoutuminen pysäyttää systeemin Periaatteessa RAID5- ja RAID6 -tasolla rikkoutunut levy voidaan vaihtaa lennossa (käytännössä voi tulla ongelmia). Koskee periaatteessa myös RAID1:stä