存储管理
存储管理
存储介质
存储介质可以分为磁盘(hard disk)、固态磁盘(Solid-State Disk)、磁带(magnetic tape)。
磁盘调度
- 寻道时间：磁臂移动磁头到包含目标扇区的柱面的时间。
- 旋转延迟时间：磁盘旋转目标扇区到磁头下的时间。
- 磁盘带宽：传输字节的总数除以服务时间。
先来先服务调度（First come first served，FCFS）
顾名思义
最短寻道时间优先（shortest seek time first，SSTF）
优先选择离当前磁头近的请求，本质上是一种最短作业优先调度，会导致请求饥饿。
扫描算法（SCAN algorithm）
磁臂从磁盘的一端开始向另一端移动，到达一端后磁头反转。有时候也被称为电梯算法（elevator algorithm）
循环扫描算法（circular SCAN， C-SCAN）
如果请求是均匀的，SCAN在扫描的时候，当前所在位置的处理因为刚扫过，所以附近的请求数较少，而相反另一端请求数肯定较多。于是就衍生出了C-SCAN。即扫到一端后立即返回，但是不处理任何请求，然后又重新开始扫。
LOOK调度与C-LOOK调度
类似于SCAN和C-SCAN，但是它不移动整个磁盘宽度，而是移动到最远的一个请求为止。
磁盘管理
磁盘格式化
- 低级格式化/物理格式化：将空白磁盘分成扇区，并使用特殊数据结构填充（其中包括ECC（纠错码），用以校对和修复错误字节）
- 分区：将磁盘分为由柱面组成的分区，不同分区上可以装不同的操作系统。
- 逻辑格式化：即创建文件系统。
引导块
bootstrap程序（处于ROM中）找到磁盘上的引导块，将其加载入内存，然后该引导块的代码找到操作系统所在分区，并将操作系统加载入内存。
坏块
磁盘上一般有备用块作为坏块的备份，当某些块损坏时候，磁盘可以利用这些备用块进行补充。
交换空间管理
交换空间可分为文件或者交换分区。
- 文件：位于普通文件系统之上，但是效率低，因为需要访问磁盘目录等结构，需要额外的时间，同时可能需要遍历文件系统。
- 交换分区：在单独的原始分区上创建交换空间，不存在文件系统，但是可能会增加内部碎片。
Linux 的交换空间仅用于匿名内存（即堆，栈，进程未初始化数据等区域），而代码等本来是从磁盘上读的，可以直接丢弃。而别的部分通过交换映射进行交换。交换映射为一个数组，数组中内容表示该对应的交换页由多少进程使用（可能有共享内存，导致数组值大于1，为0则表明空闲）
磁盘冗余阵列（Redundant Arrays of Independent Disk，RAID）
磁盘的并行可以加速文件的读取，比如同时有8个盘，可以同时读取，每个盘上读取一位则形成了一个字。
- RAID0：有多个磁盘，但是没有冗余数据。
- RAID1：镜像磁盘，即每个磁盘有一个一模一样的镜像磁盘，需要两倍大小存储空间。
- RAID2：内存方式的差错纠正组织。用多个额外的位用于奇偶校验位，当奇偶校验位出错时候，可以由内存系统检测。由此在一定程度上可以修复单个位出错（奇变偶，偶变奇）。如第一个磁盘存储第一个字节，第二个磁盘存储第二个字节。。。然后剩下几个磁盘存储奇偶校验位。比RAID1稍微节约了空间。
- RAID3：位交错奇偶校验位结构。只有一个额外的磁盘作为校验位，类似于RAID2，但是磁盘控制器来检测扇区读取是否正确。
- RAID4：块交错奇偶校验位结构。
- RAID5：块交错分布奇偶校验结构。将数据和奇偶校验分散在每一个磁盘上，而RAID4和3是用一个单独的磁盘存储奇偶校验。（最为常见）
- RAID6：P+Q冗余方案。类似RAID5，但是保存了额外的冗余信息，可以容忍两个磁盘故障。
- RAID0+1：0和1组合，先分条，再镜像。
- RAID1+0：先镜像，再分条。