تحقیق مقاله تکنیک های کاهش زمان استوانه جویی

این تکنیک ها عمدتا عبارتند از :

استفاده از دیکس های با بازوی ثابت

توزیع فایل روی چند دیسک

استفاده از الگوریتمهای مناسب برای حرکت دادن بازوی دیسک

اعمال ملاحظات خاص در جایدهی رکوردها در فای

دیسکهای با بازوی ثابت

به طوری که پیشتر دیده شد , در این دیسکها, به ازاء هر شیار از رویه , یک نوک خواندن/ نوشتن به بازو متصل است و بازو حرکتی ندارد و بدین ترتیب زمان s صف راست , تکنیکی است اساسا سخت افزاری و البته هزینه آن بالا است.

توزیع فایل روی چند دیسک

در این تکنیک , فایل را روی استوانه‌های همشماره از چند دیسک پک جای می‌دهند و همانطور که در بحث لوکالیتی دیدیم, زمان s صفر می‌شود , زیرا نوک خواندن / نوشتن حرکت نمی‌کند . تکنیک است نرم افزاری در جهت شبیه سازی محدود تکنیک اول, یعنی استفاده از دیسکهای با بازوی ثابت

در مقایسه این تکنیک با حالتی که در آن فایل روی چند استوانه از یک دیسک پک جای داده می‌شود می‌توان گفت که در اثر صفر شدن زمان s در این تکنیک و نیز به علت اینکه مکان یابی همزمان داده روی استوانه‌های همشماره اماکن پذیر می‌گردد(و البته نه عمل خواندن همزمان از دیسک ها) متوسط زمان دستیابی به فایل کاهش می‌پذیرد.

تکنولوژی RAID

تکنیک RAID نخستین بار توسط پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلی مطرح شد . اینان در مقاله‌ای طرحهایی چند از این تکنیک ارائه دادند
ایده اصلی این تکنولوژی , کوتاهانه این است که به جای استفاده از یک واحد دیسک با ظرفیت بالا, از چند واحد دیسک کوچکتر به صورتیکه آرایه استفاده شود بر این اساس می‌توان گفت که :

RAID مجموعه است از دیکسها که از نظر سیستم عامل به صورت یک واحد دیسک منطقی دیده می‌شود.

داده‌ها روی دیسکهای مختلف توزیع می‌شوند.

داده‌ها با میزانی از افزونگی (تکرار) ذخیره می‌شوند تا کار ترمیم داده‌ها در صورت بروز خرابی (نقص) تسهیل و تسریع شود ( با ذخیره سازی اطلاعات پاریتی یک دیسک در دیسک دیگر) باری پیاده سازی این تکنیک طرحهای متعددی وجود دارد و بویژه جنبه‌های دوم و سوم برشمرده در بالا , در این طرحها متفاوت است.

با توزیع داده ها , همزمانی دستیابی به آنا امکان پذیر می‌شود و از این رهگذر کارایی سیستم فایل در عملیات I/O افزایش می‌یابد .ولی در قابل این مزیت مهم استفاده از چند واحد دیسک احتمال بروز نقش را افزایش می‌د‌هد و بهمین دلیل با پذیرش افزونگی در ذخیره سازی اطلاعات , داده‌های خراب شده را ترمیمی می‌کنند.

الگوریتم های کنترل حرکت بازو در محیط چند برنامه‌ای
هر چند با تقویت لوکالیتی رکوردها و نیز تکنیک های دیگر دیده شده, زمان خواندن فایل و در انتقال انبوه , کاهش می‌یابد و با استفاده از بافرینگ مضاعف و چند گانه بویژه ,می‌توان زمان پردازش ترتیبی فایلها را کوتاهتر کرد . اما در محیط چند برنامه‌ای که در آن , سیستم باید به درخواستهای ورودی / خروجی چند برنامه پاسخ دهد , حرکت بازوی دیسک باید با توجه به چند و چون در خواستهای ورودی / خروجی صورت گیرد ( که از نوعی بی نظمی برخوردار است . هر چند ممکن است توزیع آنها قابل ارزیابی باشد ) زیرا احتمال دارد سیستم برای یافتن داده مرود نظر یک برنامه , بازوی دیسک را از یک کران به کران دیگر آن ببرد, یعنی از یکی از شیارهای بیرونی به شیار کاملا درونی و برعکس , این برد و آورد بازوی دیسک طبعا زمان استوانه جویی را افزایش می‌دهد. در چنین سیستمی باید حرکت بازوی دیسک بر اساس الگوریتمی برنامه ریزی وکنترل شود تا متوسط زمان مزبور به حداقل برسد.

الگوریتم های کنترل حرکت بازو

FCFS: در خواستها , در صف جای می‌گیرند و به ترتیب ورود به نوبت اجرا می‌گردند.

SSTF : حرکت بازوی دیسک همیشه در جهت رکودی است که کمترین زمان برای حرکت باز ورا طلب می‌کند, حتی اگر نوبت این رکورد از نظر زمانی فرا نرسیده باشد .

SCAN : بازوی دیسک مرتبا رویه را پویش می‌کند و به درخواستهایی که در مسیرش باآنها بخورد می‌کند, پاسخ می‌دهد. البته بازو از یک موقعیت جاری ابتدا در جهت داده‌ای حرکت می‌کند که کوهتاهترین زمان استوانه‌جویی را برای دستیابی لازم دارد و با حفظ جهت , ادامه می‌دهد.

اگر دیگر در جهت انتخاب شده , رکودی مورد در خواست نباشد , جهت حرکت عوض می‌شود.

این شیوه شبیه SSTF است با این تفاوت که در این شیوه ,تغییر جهت تنها موقعی صورت می‌گیرد که دیگر در جهت انتخاب شده , رکوردی مورد در خواست نباشد و در حالی که در شیوه SSTF , اگر از یک موقعیت مشخص , رکوردی کمترین زمان را لازم داشته باشد, در صورت لزوم تغییر جهت انجام می‌شود

چند نمونه از روش‏های تحمل خطا:

*فایل‏های گزارش عملکرد (Transactional log files) که در رجیستری ویندوز نگهداری می‏شوند و امکان بازیابی را به ما می‏دهند.
**UPS ( مولد بدون وقفه برق ) برای محافظت سیستم در برابر نوسان یا قطع برق
** RAID ( آرایه‏ای از دیسک‏ها )

RAID (Redundancy array of inexpensive disk ) :
RAID یکی از موارد افزایش تحمل خطای سیستم است. RAID (آرایه‏ای افزایشی از دیسک‏های ارزان) در سال 1987 در دانشگاه برکلی کالیفرنیا بنیان‏گذاری شد. در مقاله‏ی با عنوان ” بررسی آرایه‏های افزایشی از دیسک‏های ارزان ” که توسط katz ،‌ Gibson و Patterson معرفی شد. ( البته در خیلی جاها ، مانند کتاب‏های مایکروسافت ، واژه‏ی ” ارزان” با واژ‏ی ”مستقل” جایگزین می‏شود ،که به نظر می‏رسد به دلیل اهمیت آن در بحث RAID استفاده از آن بهتر باشد ، اما قدیمی‏ترین آن‏ها همان چیزی است که در سال 1987 ارایه شده ‏است‌.) موضوع موردبحث این مقاله ارایه یک میانگین برای بهبود قابلیت اعتماد و نیز کارآیی در سیستم‏های ذخیره‏سازی بود. و مفهوم آغازین آن شامل گروه‏بندی درایوهای دیسک ارزان و کوچک در یک آرایه است به طوری که در سیستم عامل به صورت یک SLED (دیسک منفرد بزرگ وگران ) دیده می‏شوند. RAID نقطه‏ی مقابل SLED است و کارایی ،‌ ظرفیت و قابلیت اعتماد بیشتری نسبت به آن دارد.

روش‏های مختلفی برای ترکیب چند هارد دیسک در یک آرایه ، بسته به نیاز برنامه‏های کاربردی ، وجود دارد. اما در همه‏ی حالات استفاده از چندین درایو نتایجی چون : افزایش گنجایش ، امنیت داده و کارآیی درایوها (exceed the capacity, data security, and performance) را به دنبال خواهد داشت. به یاد داشته باشید که این روش‏ها روش‏های خیلی ارزانی نیستند و همیشه با پیچیدگی و هزینه‏های زیادی همراهند.

از زمان اختراع کامپیوتر تا به حال کدهای نرم‏افزاری رشد زیادی داشته‏اند. و این رشد نیاز به یک محیط ذخیره‏سازی بزرگ را افزایش داده‏است و ابداع شبکه‏های محلی و اینترنت نیز این نیاز را شدیدتر کرده‏است. مبنای کار RAID فضای دیسک است و توانسته‏است با ترکیب فضای هارددیسک‏های کوچک با هم در یک مخزن بسیار بزرگ مشکلات را برطرف کند.