Анализ и оценка систем адресации данных в современных...
TRANSCRIPT
![Page 1: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/1.jpg)
Квалификационная работа
«Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ»
Выполнил:студент 1 курса
группа НКСГерасимов С.В.
![Page 2: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/2.jpg)
Концепция хранения
Взаимодополняющие технологии развития:
1. СОД (обработка данных)
2. СППР (принятие решений)
Сложившаяся ситуация: информации слишком много, но она не структурирована и как следствие недостоверна
Именно на разрешение этого противоречия - отсутствие информации при наличии и даже избытке - и нацелена концепция Хранилищ Данных (Data Warehouse)
Не менее известны и другие концепции: Information Warehouse, Data Mart, On-Line Analitical Processing (OLAP), Relational On-Line Analitical Processing (ROLAP)
![Page 3: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/3.jpg)
Файловая система
Часть операционной системы, которая «отвечает» за корректное хранение данных и предоставление доступа к ним пользователю и прикладным программам
Порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации ИТ-оборудования
Система адресации данных является одной из самых существенных составных частей файловой системы. Именно система адресации позволяет находить нужный файл среди множества как пустых, так и занятых блоков на диске.
![Page 4: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/4.jpg)
Задачи
1. именование файлов;
2. программный интерфейс работы с файлами для приложений;
3. отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
4. организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
5. содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).
![Page 5: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/5.jpg)
Физическая структура
Сектор (sector) является наименьшей порцией данных, имеющей уникальный адрес на жестком диске
Каждый жесткий диск – это «слоеный пирог» из нескольких дисков, то совокупность дорожек, одинаково удаленных от центра на всех рабочих поверхностях дисков, образует так называемый цилиндр
![Page 6: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/6.jpg)
Выбор ФС
Наиболее важные параметры при выборе файловой системы FAT, FAT32, NTFS 4.0 или NTFS 5.0.:
- нужно понять для чего будет использована ФС, будь то сервер или рабочая станция
- нужно учитывать количество дисков, требования к безопасности
![Page 7: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/7.jpg)
Минимальный размер кластера FAT, NTFS
Кластер (Cluster) – это минимальный участок памяти на диске, который может быть выделен файловой системой при создании файла. Физически кластер представляет собой несколько смежных секторов, число которых должно быть равно степени 2 (то есть кластер может включать 1, 2, 4, 8, 16, 32 или даже 64 сектора)
![Page 8: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/8.jpg)
Логическая конфигурация
Раздел (Partition) – это часть физического диска, которая после форматирования может использоваться файловой системой как отдельное устройство
Типы разделов:
Основной (загрузочный)
Дополнительный (расширенный) Создается с целью преодоления ограничений на количество основных разделов
Активный раздел – основной раздел, с которого производится загрузка ОС при включении компьютера
В начало сектора помещается так называемая главная загрузочная запись – Master Boot Record (MBR)
![Page 9: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/9.jpg)
Физическая организация файла
непрерывное размещение (а);
связанный список кластеров (б);
FAT, связанный список индексов (в);
перечень номеров кластеров (г)
С каждым кластером диска связывается
некоторый элемент – индекс. При такой
физической организации сохраняются все
достоинства предыдущего способа:
минимальность адресной информации,
отсутствие фрагментации, отсутствие проблем
при изменении размера
![Page 10: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/10.jpg)
FAT
Существует несколько разновидностей FAT,
отличающихся разрядностью индексных
указателей, которая и используется в
качестве условного обозначения: FAT12,
FAT16 и FAT32. В файловой системе FAT12
используются 12-разрядные указатели, что
позволяет поддерживать до 4096 кластеров
в области данных диска, в FAT16 - 16-
разрядные указатели для 65 536 кластеров и
в FAT32 - 32-разрядные для более чем 4
миллиардов кластеров.
![Page 11: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/11.jpg)
Недостатки FAT
Используемый в FAT метод хранения адресной информации о файлах не
отличается большой надежностью - при разрыве списка индексных
указателей в одном месте, например из-за сбоя в работе программного
кода ОС по причине внешних электромагнитных помех, теряется
информация обо всех последующих кластерах файла.
![Page 12: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/12.jpg)
Отличительные свойства NTFS
поддержка больших файлов (теоретически до 16 Терабайт) и
больших дисков (2^64 байт);
восстанавливаемость после сбоев и отказов программ и
аппаратуры управления дисками;
высокая скорость операций, в том числе и для больших
дисков;
низкий уровень фрагментации, в том числе и для больших
дисков;
гибкая структура, допускающая развитие за счет добавления
новых типов записей и атрибутов файлов с сохранением
совместимости с предыдущими версиями ФС;
устойчивость к отказам дисковых накопителей;
поддержка длинных символьных имен;
контроль доступа к каталогам и отдельным файлам.
![Page 13: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/13.jpg)
Структура Inode
![Page 14: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/14.jpg)
Создание ФС, база для теста
➔каталог с музыкальными файлами формата mp3, размером
от 10 до 27 Мбайт, суммарным объёмом 430
Мбайт;
➔avi-файл, сшитый из пяти серий фильма "Пункт назначения", объемом 3,4 Гбайт;
➔iso-образ компакт-диска (дистрибутив Xubuntu
12.10 Quantal), объёмом 1,4 Гбайт.
![Page 15: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/15.jpg)
Алгоритм замера
$ cp file newfile
последовательно копировались (в пределах целевого устройства и его файловой системы) каталог с музыкальными файлами, дерево портежей, avi- и iso-файлы. Затем новобразованные копии столь же последовательно удалялись командой
$ rm -Rf newfile
Время каждой операции замерялось по выводу команды date перед её началом и после успешного завершения, по схеме
$ date && cp file newfile && date
![Page 16: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/16.jpg)
Быстродействие LINUX
ext3, journal reiser, defaults XFS, defaults JFS, defaults ext2, defaults00:00
02:24
04:48
07:12
09:36
12:00
14:24
16:48
![Page 17: Анализ и оценка систем адресации данных в современных ЭВМ](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081721/55aa45891a28ab7d658b481b/html5/thumbnails/17.jpg)
Анализ ext2,3 JFS, ReiserFS, XFS
В случае, не очень часто имеющих дело с очень большими файлами и файловыми системами, да к тому же владельцев ноутбука, ext2 — первый кандидат.
В качестве второго кандидата можно рассматривать ReiserFS — пожалуй что лидера по интегрированному быстродействию среди журналируемых файловых систем.
ext3 в режиме полного журналирования и JFS. Характерно при этом, что обе эти файловые системы считаются наиболее устойчивыми к сбоям.
JFS — похоже, более подходящим: всё-таки суммарно она оказывается несколько быстрее, нежели ext3 journal
XFS, напротив, будет плохим выбором для файловых систем, содержащих большое количество мелких и часто обновляемых файлов