сети хранения данных вариант 3. схд. Решение Определим объемы файлов в кластерах, как целую часть следующего выражения
 Скачать 49.65 Kb.
|
|
Задача 1. Построить FAT – объемы файлов в кластерах, как целую часть следующего выражения: Результаты расчетов">таблицу для заданных файлов, с учетом заданных точек доступа, объема файлов и объема кластеров. Определить потерю памяти для каждого файла.
Решение: Определим объемы файлов в кластерах, как целую часть следующего выражения Vfcl=Vf/Vcl+1 Результаты расчетов:
Количество столбцов в FAT таблице определится общим количеством всех кластеров, необходимых для записи на диск всех файлов. В нашем случае эта величина составит 37 столбцов. Составим цепочки кластеров для каждого файла. A=9→2→4→6→8 B=7→10→11→12→13→14→15→16→17→18 C=5→19→20→21→22→23→24→25→26 D=3→27→28→29→30 E=1→31→32→33→34→35→36→37
Для расчета потерь памяти в файле A от произведения количества кластеров в этом файле на объем кластера вычтем объем файла A. Vпот=Nкл *Vкл – Vф Vпот=5*1024 – 4500=620 Результаты расчетов:
Таким образом, мы выяснили , что от размера кластера зависит сколько памяти будет не задействовано, но зарезервировано, чем меньше кластер, тем меньше потери, но при этом возрастает количество ссылок и замедляется процесс чтения файла. Задача 2. 1. Описать заданные файлы в формате файловой системы NTFS (с использованием экстент) 2. Дефрагментировать диск с целью оптимизации описания файлов (допускается изменять точки доступа) и представить оптимизированные формы записи файлов
Решение: Определим объемы файлов в кластерах, как целую часть следующего выражения Vfcl=Vf/Vcl+1
Количество в FAT таблице столбцов составит 37, это определяется общим количеством всех кластеров, необходимых для записи на диск всех файлов.
A=3→2→4→6→8 B=7→9→11→12→13→14→15→16→17→18 C=5→19→20→21→22→23→24→25→26 D=10→27→28→29→30 E=1→31→32→33→34→35→36→37 Согласно материалам, представленным в разделе 1.2, указанные файлы в терминах файловой системы NTFS могут быть записаны в виде следующей последовательности экстент Описание экстенты представляется тремя числами (VCN, LCN, k) Виртуальный номер кластера (VCN) - это порядковый номер кластера (экстенты) внутри файла. Эта информация определяет порядок считывания экстенты при формировании файла. Логический номер кластера (Logical Cluster Number, LCN) - представляет собой порядковый номер кластера на диске, который используется для поиска начала экстенты на диске. Количество кластеров в экстенте (k) – определяет, сколько кластеров необходимо считать для формирования экстенты. A={1,2,1},{2,2,1},{3,4,1},{4,6,1},{5,8,1} B={1,7,1},{2,9,1},{3,11,8} C={1,5,1},{2,19,8} D={1,10,1},{2,27,4} E={1,1,1},{2,31,7} После проведения дефрагметации, изменяются точки доступа файлов таким образом, чтобы каждый файл мог быть записан в виде одной экстенты. В результате преобразований получим следующую форму записи файлов A={1,1,5}; B={1,6,10}; C={1,16,9}; D={1,25,5}; E={1,30,8}. Задача 3. 1. Построить FAT – таблицу для заданных файлов в соответствии с параметрами учебного диска. 2. Рассчитать общее время считывания файлов с учетом следующих допущений: - временем передачи сигналов по шинам пренебречь; - время перехода головки записи/считывания определить как Т1 (количество пересекаемых дорожек). 3. Дефрагментировать диск и рассчитать общее время считывания всех файлов после дефрагментации - число поверхностей на диске – 1; - объем сектора – 0,5 Кб;
Решение: Составим таблицу распределения файлов (FAT) для заданных выше условий. Для этого определим объемы файлов в кластерах. Объем кластера для заданных условий определяется как Vcl = Vsect Nscl =512 4 = 2048 байт Или 2 Кб Соответственно объемы файлов в кластерах определится как целая часть следующего выражения Vfcl=Vf/Vcl+1 Результаты расчетов:
Общее количество позиций в таблице расположения файлов (FAT) определяется емкостью диска в кластерах. Для решаемой задачи это значение можно рассчитать как Ndcl = Ntrk • Nsect / Nscl = 6 • 16 / 4 = 24
A=12→2→3→4→7 B=5→8→9→11→13→14 C=6→15→16→17 D=1→18→19→20 E=10→21→22 Следующим этапом решения поставленной задачи является построение карты диска, которая отражает расположение кластеров по дорожкам диска. Количество дорожек задано и равно 6, общий объем диска в секторах равен 96, число секторов в кластере – 4, получается всего 24 кластера, следовательно, на каждой дорожке диска расположено 4 кластера. Карта диска будет иметь следующий вид
Определим время, за которое диск делает один оборот: Tоб=60*1000/Nоб=60000/3200=18,75мс где 60 – количество секунд в минуте, 1000 количество миллисекунд в секунде. За это время под головкой считывания/записи диска проходят все кластеры одной дорожки, для нашего случая - это четыре кластера, следовательно, время считывания одного кластера составит Время считывания одного кластера составит: Tcl = Tob/6 = 18,75/6 = 3,125 мс Для считывания первого кластера файла головка должна быть установлена на дорожку, где расположен этот кластер. Номер дорожки определяется по карте диска. Время перемещения головки на одну дорожку задано, значит, легко можно определить время позиционирования головки на дорожку как: Tpoz=T1 N=6 N мс где T1= 6 мс - время перемещения головки на одну дорожку (задано), N - число переходов с дорожки на дорожку при перемещении головки считывания/записи. Когда головка установится на нужной дорожке, необходимо потратить какое-то время на ожидание появления под головкой нужного кластер. Поскольку этот процесс случайный, то, предполагая равномерный закон распределения вероятностей значений времени ожидания, можно принять за время ожидания величину полуоборота диска, то есть: Toj=Тob/2=9,375 мс Время считывания любого кластера определится как сумма Tocl = Tpoz + Toj + Tcl Определим время считывания файла A. A=12→2→3→4→7 Ta1=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Ta2=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Для считывания третьего кластера файла А перемещения на головки считывания на другую дорожку не требуется, не требуется и ожидания кластера, так как кластер а3 располагается на той же дорожке сразу за кластером а2, следовательно Ta3= Tcl= 3,125 мс Ta4= Tcl= 3,125 мс Ta5=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Общее время считывания файла А определится как сумма времен считывания всех кластеров, входящих в состав этого файла. Ta= Ta1+ Ta2+ Ta3+ Ta4+ Ta5=18,5+18,5+3,125 +3,125 +18,5=61,75 мс Аналогично рассчитывается время считывания данных для остальных файлов B=5→8→9→11→13→14 Tb1=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Tb2=Toj + Tcl=9,375+3,125=12,5 мс Tb3=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Tb4=Toj + Tcl=9,375+3,125=12,5 мс Tb5=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Tb6=Tcl= 3,125 мс Tb= Tb1+ Tb2+ Tb3+ Tb4+ Tb5+ Tb6 =18,5+12,5+18,5+12,5+18,5+3,125 = 83,625 мс C=6→15→16→17 Tс1=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Tс2=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Tс3=Tcl=3,125 мс Tс4=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Tс=18,5+ 18,5+ 3,125 +18,5=58,625 мс D=1→18→19→20 Td1=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Td2=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Td3=Tcl=3,125 мс Td3=Tcl=3,125 мс Td=18,5+ 18,5+ 3,125+3,125=43,25 мс E=10→21→22 Te1=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Te2=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Te3=Tcl=3,125 мс Te=18,5+ 18,5+ 3,125= 40,125 мс Тsum=Ta+Tb+Tc+Td+Te=61,75+83,625+58,625+43,25+40,125=287,375 мс Анализ результатов расчетов показывает, что основные затраты времени при считывании информации с магнитных дисков определяются временем позиционирования головок на требуемую дорожку диска и временем ожидания прохода нужного кластера под головкой считывания
Ta1= Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Ta2= Tcl=3,125 мс Ta3= Tcl=3,125 мс Ta4= Tcl=3,125 мс Ta1= Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Ta= 46,375 мс Tb1= Tcl= 3,125 мс Tb2=Tcl= 3,125 мс Tb3=Tcl= 3,125 мс Tb4=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Tb5=Tcl= 3,125 мс Tb6=Tcl= 3,125 мс Tb= 3,125 *5+18,5=34,125 мс Tс1=Tcl=3,125=3,125 мс Tс2=Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Tс3=Tcl=3,125=3,125 мс Tс4=Tcl=3,125=3,125 мс Tс=3,125*3+18,5=27,875мс Td1= Tcl=3,125 мс Td2= Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Td3= Tcl=3,125 мс Td4= Tcl=3,125 мс Td=3,125*3+18,5=27,875 мс Te1= Tcl=3,125 мс Te2= Tpoz + Toj + Tcl=1*6+9,375+3,125=18,5 мс Te3= Tcl=3,125 мс Te=3,125*2+18,5=24,75 мс Тsum=Ta+Tb+Tc+Td+Te=161 мс После проведения операций дефрагментации диска общее время считывания файлов уменьшилось в 1,78 раз Задача 4. Рассчитать следующие параметры производительности дисковой системы: 1. Коэффициент загрузки - U; 2. Средний размер очереди запросов – NQ; 3. Среднее время, проведенное запросом в очереди RQ. Определить новые параметры дисковой системы (RS), позволяющие уменьшить время нахождения запроса в очереди на указанную в исходных данных величину
Решение: Коэффициент загрузки системы определим с учетом согласования размерности величин следующим образом. U=a*Rs=225*0.001*1,78=0,4 Nq=U^2(1-U)=0,16*0,6=0,096 Rq=Rs/(1-U) – Rs=1,78/0,6 – 1,78=1,18[6] мс Уменьшим значение Rq на 15% то есть, новое значение среднего времени, проведенное запросом в очереди составит Rq1=Rq-0,15*Rq=1,01 мс Определим значение характеристики Rs1 для новой дисковой системы, которое обеспечит снижение времени нахождения запросов в очереди до величины 1,01 мс aRs1^2+aRq1*Rs1-Rq1=225* Rs1^2+225*0,001*1,19* Rs1-0,001*1,19 =0\ и далее, решив квадратное уравнение относительно RS1, определим Rs1=5,28 Проверка правильности решения заключается в вычислении значения времени ожидания в очереди RQ1 при использовании новой дисковой системы со значением параметра RQ1=5,28мс U1=a*Rs1=225*0,001*5,28=1,188 Rq1=Rs1/(1-U)-Rs1=5,28/(1-1,188)- 5,28= Задача 5. Определить какой должна быть скорость вращения диска, чтобы обеспечивалось заданное значение IOPS. Исходные данные для расчетов приведены в таблице.
Решение: Определим время обслуживания одного запроса: Ra=1/IOPS=1000/140=7,14 мс Среднее время передачи блока составит: X=V/v=(4*1000)/20000=0,2 мс Среднее время ожидания нужного блока при считывании или записи информации определим как разность L=Ra- (E+X)= 7,14 -(4+0,2)= 2,94 мс Если учесть, что среднее время ожидания нужного блока составляет время необходимое для половины оборота диска, то скорость вращения диска составит Nd=(0,5*60*1000)/L=30000/2,94 =10 204 об/мин Ответ: 10 204об/мин Санкт-Петербург 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||