BASES DE INFORMAÇÃO DE GERENCIAMENTO Prof. José Augusto Suruagy Monteiro.
Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I...
-
Upload
raissa-antunes-borges -
Category
Documents
-
view
213 -
download
0
Transcript of Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I...
![Page 1: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/1.jpg)
Unidade IV Gerenciamento de RecursosGerenciamento de E/S
Sistemas Operacionais I - 2004
U F R J / I M / DCC
Prof. Antonio Carlos Gay ThoméProf. Aux. Simone Markenson Pech
![Page 2: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/2.jpg)
ORGANIZAÇÃO DA UNIDADE
• Gerenciamento de E/SGerenciamento de E/S– FundamentosFundamentos– EvoluçãoEvolução– Estrutura OrganizacionalEstrutura Organizacional– Tratamento de Pedidos de E/STratamento de Pedidos de E/S
• Gerenciamento de memória secundária• Sistema de Arquivos
![Page 3: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/3.jpg)
Componentes• Periférico: dispositivo conectado a um computador
de forma a permitir a comunicação com o mundo externo
• Interface: componente que conecta o periférico aos barramentos do coputador
• Controlador: implementa as operações (lê, escreve...)• Barramento : conjunto de fios que transportam os
sinais• Porta de E/S: endereço no sistema de E/S
![Page 4: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/4.jpg)
Evolução1. Processador controla dispositivo2. Adição de módulo de I/O (programado)3. Interrupções4. DMA5. Processador separado com instruções
próprias6. Memória local
![Page 5: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/5.jpg)
Categorias• Quanto a comunicação
• Comunicação com o usuário• Comunicação com equipamento• Comunicação com dispositivos remotos
• Quanto a transferência de dados• Orientado a bloco (ex. disco)• Orientado a caractere (ex. terminal)
• Forma de comunicação– Programmed I/O: Responsabilidade do programador– Interrupt-driven I/O : Processador é interrompido quando a
operação se completa– Direct memory Access (DMA): Transferência dos dados
diretamente para a memória sem interferência do processador.
![Page 6: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/6.jpg)
Características
Conclusão: É difícil obter um enfoque geral para todos os tipos de dispositivos
• Data rate• Aplicação
• Complexidade do controle• Unidade de transferência• Representação de dados
• Condições de erro
![Page 7: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/7.jpg)
Endereçamento de E/S
Em espaço de E/S• Instruções especiais para
manipulação de dispositivos• No projeto do processador são
definidos dois espaços distintos de endereçamento
Utiliza um conjunto de registradores internos ao controlador que recebem ordens do processador e fornecem o status de uma operação. Os registradores são associados a endereços. Como diferenciar um endereço real de memória e de um registrador de E/S?
Em espaço de memória•Na fase de projeto do computador é definida uma zona do endereçamento de memória que será utilizada para dispositivos de E/S.•Programação com instruções de acesso a memória (mov)
![Page 8: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/8.jpg)
Características de projeto de um S.O
– Logical I/O : funções (open, close...)– Device I/O : conversão da operações e dos dados para
uma seqüência de instruções de I/O– Escalonamento e controle: agendamento de operações,
tratamento de interrupções (atua diretamente no módulo de I/O)
– Comunicação: camadas– Gerencia de diretórios: conversão do nome dos arquivos
em descritores– Sistema de arquivos: estrutura lógica dos arquivos e suas
operações– Organização física: Conversão para a geometria do disco
eficiência e generalidade
![Page 9: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/10.jpg)
Estrutura Lógica
E/S Nível do usuário
E/S independente do dispositivoInterface padrão (API)Driver (mecanismos de acesso ao dispositivo fornecendo uma visão uniforme)
Hardware
S.O.
![Page 11: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/11.jpg)
E/S independente de dispositivo• Escalonamento de E/S: ordena requisições• Denominação: associação periférico-nome• Bufferização: armazenamento temporário de
informações• Cache de dados: armazena em memória os dados mais
recentes• Alocação e liberação• Direitos de acesso• Tratamento de erros
![Page 12: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/12.jpg)
BufferizaçãoMotivação: Ler 1000 bytes de uma unidade de armazenamento
Solução 1: Executar operação de I/O e aguardar– Lento– Interfere na decisão de swapping (endereço virtual deve
permanecer na memória)
Solução 2: Bufferização– Single buffer– Double buffer – Buffer circular
![Page 13: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/14.jpg)
ORGANIZAÇÃO DA UNIDADE
• Gerenciamento de E/S
• Gerenciamento de memória secundáriaGerenciamento de memória secundária– Estrutura físicaEstrutura física– EscalonamentoEscalonamento
– RAIDRAID
• Sistema de Arquivos
![Page 15: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/15.jpg)
Estrutura Físicacabeçotes paraleitura / gravação
gravação
face inferior
face superior
cilindro
braço doscabeçotes
setor
trilha
![Page 16: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/16.jpg)
Desempenho• Disco roda em velocidade constante• Deve posicionar cabeça na trilha, no inicio do setorseek time tempo gasto para posicionar cabeça na trilha
Ts= n . m +S , n = no. de trilhas
m = constante (depende do disco)S = Startup time
atraso rotacional tempo gasto para posicionar setor (rotação)A = 1/2r, r =velocidade de rotação
tranferência tempo gasto para transferir b bytesTt= b/rN , N = qtd de bytes na trilha
T = Ts + A + Tt
![Page 17: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/17.jpg)
ExemploRotação=3600 rpm , seek time=20ms, 1 setor=512 bytes, 1 trilha=32 setoresTempo de transferência de uma arquivo de 128 Kb para:
a) Organização SeqüencialArquivo: 128 Kb => 256 setores, logo, ocupa 256/32 = 8 trilhasPara ler primeira trilha: seek = 20 ms atraso = 1/2r = 60/(2x3600) s = 8,3 ms
leitura de 32 setores = 60/3600 = 16,7 ms T1 = 20 +8,3 + 16,7 = 45ms
Próximas trilhas: seek ~ 0 T2 = 8,3 +16,7 = 25 ms para cada trilhaT = 45 + 7 x 25 = 220 ms
b) RandômicoTempo para ler um setor: T1 = 16,7/32 = 0,5 ms
T = 256 x (20 + 8,3 + 0,5) = 7373 ms
![Page 18: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/18.jpg)
EntrelaçamentoMotivação• Após a leitura de um setor, há um intervalo
para transferência do bloco lido.• Haverá um atraso rotacional mesmo que o
setores sejam consecutivos pois a cabeça de leitura já terá passado pelo setor.
Solução: numeração dos setores de forma não contígua (interleaving)
![Page 19: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/19.jpg)
Exemplo
1
23
4
5
6 7
8
Fator = 2
1
47
2
5
8 3
6
Fator = 0
![Page 20: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/20.jpg)
Escalonamento de disco• Baseado na fila de requisição
– FiFo• Mais simples• Atendimento na ordem dos pedidos
– Prioridade ( fora do controle do gerenciador)
– LiFo• Diminui o movimento da cabeça de leitura em arquivos
seqüenciais
![Page 21: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/21.jpg)
Escalonamento de disco• Baseado na localização do que foi requisitado
– SSTF (shortest service time first)• Fila é reordenada para atender as requisições de forma a
minimizar o movimento da cabeça• Possibilidade de starvation
– Scan (elevador)• Variação do SSTF porém estipula uma direção
preferencial• O sentido se inverte ao final da varredura
– C-Scan• Semelhante ao Scan porém com um sentido único
![Page 22: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/22.jpg)
Exemplo(iniciando na trilha 100)
55,58,39,18,90,160,150,38,184
![Page 23: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/23.jpg)
Redundant Array of Inexpensive Disks
• Conjunto de discos que são vistos pelo S.O com uma única unidade lógica
• Os dados são distribuídos pelos discos• Discos redundantes oferecem confiabilidade
e a possibilidade de recuperação em caso de falhas
• São classificados em 6 níveis (0 até 5)
![Page 24: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/24.jpg)
RAID nível 0Este nível também é conhecido como "Striping" ou "Fracionamento".
Os dados são divididos em pequenos segmentos e distribuídos entre os discos.
Não oferece tolerância a falhas, pois não existe redundância.
Usado para melhorar a performance do computador.
Muito usado em aplicações de CAD e tratamento de imagens e vídeos.
![Page 25: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/25.jpg)
RAID nível 1 Conhecido como "Mirroring" ou "Espelhamento“.
Funciona adicionando discos paralelos aos principais existentes no computador. Os discos que foram adicionados trabalham como uma cópia do primeiro.
Em caso de falha, a recuperação é imediata Gravação de dados é mais lenta, pois é realizada duas vezes, no entanto, a leitura dessas informações é mais rápida, pois
pode-se acessar duas fontes. aplicação muito comum em servidores de arquivos.
![Page 26: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/26.jpg)
RAID nível 2/3/4 Os dados são armazenados em diferentes discos (strip)
Para cada strip é calculada a paridade que é gravada em um disco pertencente ao array. A diferença está na forma como a paridade é calculada:
RAID 2: paridade a bitRAID 3: paridade a byte
RAID 4: paridade de bloco
Ex. RAID 4
![Page 27: Unidade IV Gerenciamento de Recursos Gerenciamento de E/S Sistemas Operacionais I - 2004 U F R J / I M / DCC Prof. Antonio Carlos Gay Thomé Prof. Aux.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062818/5706384d1a28abb8238f6999/html5/thumbnails/27.jpg)
RAID nível 5 Semelhante ao RAID nível 4 porém a paridade não fica armazenada em
um único disco A gravação de dados é mais rápida, pois não é necessário acessar um
disco de paridade a cada gravação. Mais utilizado e que oferece resultados satisfatórios em aplicações não
muito pesadas.