Almacenamiento magnético, 4

Almacenamiento magnético, 4
RAID (1)
o
o
o
o
R.edundant
A.rray
I.nexpensive (I.ndependent)
D.isk
Agrupación redundante de discos baratos
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
RAID (3)
o Pero los dos requerimientos
perseguidos son incompatibles:
n Seguridad por un lado
n Velocidad por el otro
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
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
n Mantener la consistencia entre datos y
metadatos cuando hay accesos en
paralelo
n Recuperar al sistema tras una caída
RAID (6), paralelismo
o Puede contemplarse bajo dos puntos
de vista:
n Varias peticiones se sirven en paralelo,
dirigiendo cada una a un disco distinto
n Una petición se sirve a mayor velocidad,
coordinando entre sí varios discos
RAID (7), caracterización
o Un sistema RAID se puede
caracterizar por dos parámetros,
esencialmente:
n Granularidad
n Método para calcular los metadatos
RAID (8), granularidad
o Se habla de granularidad fina y
gruesa
n 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
RAID (9), granularidad
o Se habla de granularidad fina y
gruesa
n 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
RAID (10), redundancia
o ¿Cómo se calcula?
n Paridad
n Métodos más elaborados
o ¿Cómo se distribuye?
n Un único disco -> sobrecarga
n El mayor número de discos posible
RAID (11), niveles
o RAID 0
n
n
n
n
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
RAID (11), niveles
o RAID 1
n Discos “espejo”: toda la información
contenida en n discos se duplica en otros
n discos
n Las lecturas pueden dirigirse al disco de
mayores prestaciones, o al que tenga el
cabezal más cerca de los datos
n Muy fácil de recuperar el fallo de un
disco
RAID (12), niveles
o RAID 2
n La redundancia se basa en códigos de
Hamming
n El número de discos redundantes crece
como el logaritmo del número de discos
de datos
n Por tanto, el sistema es más eficiente
cuanto más grande
RAID (13), niveles
o RAID 3
n Paridad en un único disco
n Los bits de un byte se distribuyen en 8
discos
n En un noveno disco se escribe el bit de
paridad
n Ante un error, la controladora del disco
afectado dice qué disco es, y el bit de
paridad permite reparar
RAID (14), niveles
o RAID 4
n Paridad por bloques. En lugar de calcular
la paridad por cada byte, se calcula por
bloques de tamaño B
n Si el tamaño de la escritura es menor
que B, sólo se ve afectado un disco
n El disco que almacena la paridad puede
verse sobrecargado
RAID (15), niveles
o RAID 5
n Paridad por bloques distribuidos
n Similar a RAID 4, pero los bloques de
paridad se distribuyen
n Todos los discos participan en las
operaciones de lectura
n Hay diversas variantes, según el método
de distribución de los bloques
redundantes
RAID (16), niveles
o RAID 6
n 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
n Adecuado para sistemas donde la
seguridad es prioritaria
n Queda abierto el método para distribuir
la información redundante
RAID (17), comparaciones
o Se suelen evaluar velocidad, fiabilidad
y precio
o Velocidad, ¿cómo medirla?
n bytes/s
n peticiones/s
n tiempo de latencia
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
Interfaces (1)
o
o
o
o
o
Unidades de disco flexible
Unidades de disco rígido
Discos de memoria de estado sólido
Discos no magnéticos
Sistemas magnéticos distintos de los
discos (cintas)
Interfaz con disco flexible
o Bajo nivel
n Programación directa de la controladora
n Necesidad de programar a través de
DMA
o BIOS
n Funciones de intr 0x13
o S.O.
n Librerías de E/S
Interfaz con disco rígido
o IDE/ATA
o SATA
o SCSI
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
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
IDE (3)
o Al ser una interfaz lógica, puede
usarse para acceder a cualquier
dispositivo conforme con esa interfaz,
no necesariamente discos duros
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
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)
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
Acceso desde BIOS (2)
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…)
Controladora IDE (1)
o Se realiza en tres pasos
n Fase de órdenes
o Se especifica qué orden
n Fase de datos
o El disco mueve sus cabezales y obtiene el o
los sectores
n Fase de resultados
o La interrupción modifica una bandera
situada en 0x40:0x8e
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
Otros medios
o
o
o
o
o
Discos magneto-ópticos
Discos ópticos
Almacenamiento atómico
Dispositivos micro-electromecánicos
Almacenamiento holográfico
Discos M.O.
o Inducción magnética para escritura
o Lectura óptica, basada en efecto Kerr
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
Almacenamiento atómico
o Por bombeo de dominios en
nanotubos
o Por técnicas de campo próximo
Disp. microelectromecánicos
Almacenamiento holográfico
o
o
o
o
CD -> 700MB
DVD -> hasta 18GB
Blu-ray -> 25GB
Disco holográfico -> 300GB hasta
1.6TB
Interfaz paralela (1)
Interfaz paralela (2)
Interfaz paralela (3)
Interfaz paralela (4)
Interfaz paralela (5)
Interfaz paralela (6)
o Consultar programa completo para
impresión en segundo plano usando
interrupciones en pág. 96 y ss. de los
apuntes.
Interfaz paralela (7)
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
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
Interfaz paralela (10)
o Protocolos para comunicación con
impresoras de caracteres.
n Juego de órdenes ESC de EPSON
n Juego de órdenes para Proprinter XL-24
n Otros, propios de cada fabricante
o Protocolos para comunicación con
impresoras de páginas
n PCL (Printer Command Language)
n PostScript
PCL (1)
o PCL 1
n 1984
n Texto y gráficos básicos a baja
resolución
o PCL 1+
o PCL 2
o PCL 3
n Fuentes de mapa de bit
n Resolución mejorada
PCL (2)
o PCL 3+/3c+ (color)
o PCL 4
n 1985
n Macros, más fuentes y gráficos
o PCL 5
n 1990
n Fuentes escalables
PCL (3)
o PCL 5e
n Comunicación bidireccional
n Fuentes Windows
o PCL 5c
n Color
o PCL 6
n Similar a PostScript, pero peor.
POSTSCRIPT (1)
o Adobe, 1982; inspirado en Forth y
diseño de 1975-6
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
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.)
POSTSCRIPT (3)
o Todo elemento gráfico admite tres
operaciones
n Traslación
n Rotación
n Escalado
o Estas operaciones pueden
considerarse bajo el mismo marco:
las matrices homogéneas
bidimensionales
POSTSCRIPT (4)
www-cdf.fnal.gov/offline/PostScript/BLUEBOOK.PDF
www-cdf.fnal.gov/offline/PostScript/GREENBK.PDF
www.cappella.demon.co.uk/bookpdfs/pracpost.pdf
www.rightbrain.com/download/books/ThinkingInPostScript.pdf
staff.science.uva.nl/~heck/Courses/Mastercourse2005/tutorial.pdf