Дәріс 10 ОЖ

1. Дәріс 10

STORAGE MANAGEMENT
Сақтауды басқару. Сақтау құрылымы

2. Кіріспе

• Сақтауды Басқару пайдаланушы/компьютер жасаған деректерді
сақтау үшін пайдаланылатын деректерді сақтау жабдығын
басқаруға қатысты ретінде анықталады.
• Сақтауды басқару-бұл пайдаланушыларға сақтау құрылғыларын
пайдалануды оңтайландыруға және олар орналасқан кез келген
ортада деректердің тұтастығын қорғауға мүмкіндік беретін процесс,
ал сақтауды басқару санатында әдетте қауіпсіздік, виртуалдандыру
және т.б. сияқты аспектілерді қамтитын әртүрлі ішкі санаттар бар.

3. Сақтауды басқарудың негізгі атрибуттары

Сақтауды
басқарудың
атрибуттары
негізгі
• Сақтауды басқарудың негізгі атрибуттары: Сақтауды
басқарудың кейбір негізгі атрибуттары бар, олар әдетте
жүйенің сақтау сыйымдылығын басқару үшін
пайдаланылады. Бұлар төменде келтірілген:
1. Өнімділік
2. Сенімділік
3. Қалпына келтіру мүмкіндігі
4. Сыйымдылығы

4. Сақтауды басқару ерекшелігі

• Сақтауды басқару ерекшелігі: Сақтау сыйымдылығын
қамтамасыз
ететін
сақтауды
басқарудың
кейбір
ерекшеліктері бар. Бұлар төменде келтірілген:
• Сақтауды
басқару-бұл
сақтау
құрылғыларын
пайдалануды оңтайландыру үшін қолданылатын процесс.
• Сақтауды басқару корпорацияға шынымен пайда әкелу
үшін ресурс ретінде бөлінуі және басқарылуы керек.
• Сақтауды басқару, әдетте, ақпараттық жүйелердің негізгі
жүйелік компоненті болып табылады. Бұл олардың
деректерді сақтау ресурстарының жұмысын жақсарту үшін
қолданылады.

5. Сақтауды басқарудың артықшылығы

• Сақтауды
басқарудың
артықшылығы:
Төменде
келтірілген сақтауды басқарудың кейбір артықшылықтары
бар:
• Сақтау сыйымдылығын басқару өте оңай болады.
• Бұл әдетте уақытты тұтынуды азайтады.
• Ол жүйенің жұмысын жақсартады.
• Виртуализация және автоматтандыру технологияларында
ол ұйымға ептілігін жақсартуға көмектеседі.

6. Сақтауды басқарудың шектеулері:

• Шектеулі физикалық сақтау сыйымдылығы
• Жадты пайдаланудың жоғарылауымен өнімділіктің
төмендеуі
• Сақтауды басқарудың күрделілігі
• Құны
• Қауіпсіздік мәселелері
• Сақтық көшірме жасау және қалпына келтіру

7.

• Компилятор операциялық жүйе үшін жад блогын
қажет
етеді.
Компилятор
осы
жад
блогын
құрастырылған бағдарламаны жүзеге асыру үшін
пайдаланады. Бұл жад блогы сақтауды басқару деп
аталады.
Компилятор
бастапқы
кодпен
басқарылатын деректер нысандарын анықтау үшін
мақсатты
машинаның
ресурстарын
белгілеуді
орындауы керек.

8. Сақтауды басқарудың үш негізгі кезеңі

• Сақтауды басқарудың үш негізгі кезеңі бар: −
• Бастапқы бөлу - бастапқыда әрбір сақтау орны бос немесе пайдаланылуда.
Егер ол тегін болса, оны орындау барысында динамикалық түрде бөлуге
болады. Сақтауды басқару жүйесіне бос сақтауды қадағалау үшін бірнеше
әдістер қажет болды және орындау кезінде қажеттілік туындаған кезде
сақтауды ақысыз бөлу құрылымы қажет болды.
• Қалпына келтіру-бөлінген және пайдаланылған жадты бөлінген жад қайта
пайдалануға қолжетімді болған кезде сақтау менеджері қалпына келтіруі
керек. Бұл енді сілтеме жасалмайтын деректер нысандарын табуды және сол
жадты қалпына келтіруді қамтиды.
• Тығыздау және қайта пайдалану − қалпына келтірілген сақтау орны тікелей
қайта пайдалануға дайын болуы мүмкін немесе тығыздау кішігірім
элементтерден бос сақтаудың үлкен блоктарын жасау үшін қажет болуы
мүмкін. Есептеу жүріп жатқан кезде сақтау блогы бөлу, қалпына келтіру және
қайта пайдалану арқылы кішігірім элементтерге ыдырайды.

9. Тығыздау

• Ішінара тығыздау (Partial compaction)-егер белсенді блоктарды
ауыстыру өте қымбат болса (немесе белсенді блоктарды
түрлендіру мүмкін болмаса), онда бос орындар тізіміндегі іргелес
бос блоктарды ғана тығыздауға болады.
• Толық тығыздау (Full compaction) − Егер белсенді блоктарды
түрлендіруге болатын болса, осылайша барлық белсенді
блоктарды үйіндінің бір шетіне айналдыруға болады, бұл барлық
бос орындарды қосымша іргелес блокта қалдырады. Толық
тығыздау қажет, сондықтан белсенді блок түрлендірілгенде, сол
блоктың барлық көрсеткіштері жаңа орынды көрсету үшін
өзгертілуі керек.

10. Негізгі Жад (Primary Memory)

• Процессор немесе компьютер компьютерді пайдалану кезінде
бастапқы жадқа бастапқыда немесе тікелей қол жеткізеді. Ол
процессорға қазір қолданылып жатқан және белгілі бір жад
аймағында уақытша сақталған бағдарламалар мен қызметтерге қол
жеткізуге мүмкіндік береді.
• Бастапқы сақтау және негізгі жад-бұл бастапқы жад терминінің орнына
қолдануға болатын басқа терминдер.
• Компьютерлік жүйенің тұрақсыз жады құрамдас бөлігі негізгі жад
болып табылады. Деректер шиналары, кэш жады немесе кездейсоқ
қол жеткізу жады (RAM) болуы мүмкін болса да, жедел жад негізгі
жадтың ең көп таралған мысалы болып табылады.
• Екінші жад бастапқы жадқа қарағанда баяу деп айтылады.

11. Екінші Жад

• Қосымша жад-бұл компьютер немесе процессор тікелей қол
жеткізе алмайтын тұрақты, тұрақты компьютер жады.
Қолданбалар мен қызметтер арқылы жылдам және оңай алуға,
тасымалдауға
және
пайдалануға
болатын
деректерді
пайдаланушы сақтай алады, содан кейін осылайша пайдалана
алады.
• Екінші жады - бұл қосымша жады сөзінің орнына қолданылатын
басқа атау.
• Екінші жад негізгі жадқа қарағанда баяу деп айтылады.
• Барлық сақтау құралдары екінші жадқа жатады.

12. Негізгі Жад Пен Екінші Жадтың айырмашылығы

S. No
1.)
2.)
3.)
4.)
5.)
6.)
7.)
Негізгі жады
Екінші жады
Бастапқы жад сонымен қатар негізгі жады Екінші жады негізінен екіншілік жады ретінде
негізгі жады ретінде белгілі
белгілі
Оларды ішкі жад деп те атайды
Олар көмекші жад немесе резервтік жад немесе
қосымша жад ретінде де белгілі.
Негізгі жад екінші жадқа қарағанда Қосымша жад екінші жадқа қарағанда
қымбатырақ
арзанырақ
Біріншілік жады екіншілік жадқа қарағанда Екіншілік жады негізгі жадқа қарағанда баяу деп
жылдамырақ деп айтылады.
аталады.
Ол өңдеу блогы қазіргі уақытта пайдаланып Ол ақпарат пен деректерді сақтаудың
жатқан
ақпаратты
немесе
деректерді айтарлықтай көлеміне ие. Әдетте, сыйымдылық
сақтайды. Әдетте сыйымдылығы он алты гига 200 ГБ-тан терабайтқа дейін ауытқиды.
байттан (16 ГБ) отыз екі гига байтқа (32 ГБ)
дейін болады.
Бастапқы жадты тұрақты және тұрақты емес Қосымша жадты тек тұрақты емес жад ретінде
деп бөлуге болады.
ғана жіктеуге болады.
Электр қуаты өшіп қалған жағдайда Оның тұрақсыз жады болғандықтан, ақпарат
деректерді сақтау мүмкін емес, себебі ол электр қуаты үзілген жағдайда да сақталуы

13. Жаппай сақтау құрылғылары

• Мәліметтердің үлкен көлемін сақтауға арналған жүйелер жаппай
сақтау құрылғылары деп аталады. Жаппай сақтау құрылғылары
кейде компьютердің немесе құрылғының жергілікті сақтау
мүмкіндігінен үлкенірек деректер көлемін басқару болып
табылатын перифериялық жадпен алмастырылады..
• Жаппай сақтаудың негізгі идеясы деректердің сақтық көшірмесін
жасау немесе деректерді қалпына келтіру жүйесін жасау болып
табылады.

14. Жаппай сақтау құрылғылары

• Деректердің сақтық көшірмесін жасау және деректерді қалпына
келтіру ұғымдары көбінесе жаппай сақтау құралдарымен
байланысты.

15.

• Жаппай сақтау құрылғылары мыналар:
• Магниттік дискілер
• Қатты күйдегі дискілер
• Магниттік таспалар

16. Магниттік дискілер

• Енді біз магниттік дискідегі жаппай сақтау құрылымы
құрылғыларының барлық орналасқан жері туралы білетін
боламыз.
• Магниттеу процесі магниттік дискідегі, сақтау құрылғысындағы
деректерді жазу, қайта жазу және оларға қол жеткізу үшін
қолданылады. Бұл процесс магниттік диск ретінде белгілі. Ол
магнитпен қапталған және деректерді сақтауға арналған
тректер, нүктелер және секторлар бар.
• 1956 жылы IBM 50 21 дюймдік (53 см) пластиналары бар
маңызды құрылғы болып табылатын бірінші магниттік қатты
дискіні жасады. Үлкен болуына қарамастан, ол тек 5 мегабайт
ақпаратты сақтай алды. Содан бері магниттік дискілердің сақтау
мүмкіндіктері бір мезгілде көлемі кішірейе отырып, күрт өсті.
• Магниттік дискілердің негізгі жалпы мысалдары:
1. Иілгіш дискілер
2. Қатты дискілер
3. Zip дискілері
• Магниттік диск негізінен келесідей көрінеді:

17. Магниттік дискілердің құрылымы және жұмысы

• Магниттік дискілердің негізгі құрылымы :
• Пластина деп аталатын айналмалы магниттік бет арқылы өтетін
механикалық қол магниттік дискінің көп бөлігін құрайды. Олар бірігіп
«тарақ» жасайды. Дискіден оқу және дискіге жазу механикалық қолдың
көмегімен орындалады. Магниттік дискілердегі деректерді оқу және жазу
үшін магниттеу процесі қолданылады.
• Магниттік материалы бар бір немесе бірнеше диск тәрізді пластиналар.
Неғұрлым икемді пластмассадан тұратын «иілгіш» дискілерден
айырмашылығы, қатты диск тақталары қатты металдан жасалған.
• Әр пластинада екі жұмыс орны бар. Пластиналар дестесінің ең жоғарғы
және астыңғы беттерін кейде ескі қатты дискілер болдырмайды, себебі олар
кейбір жағдайларда зақымдануға немесе тіпті сынуға бейім.

18.

• Дискіде деректер секторлар мен жолдар бойынша орналасады,
тректер дискінің сфералық бөлімдері ретінде қызмет етеді. Деректер
блоктары тректердің ішкі жиыны болып табылатын секторларға
бөлінген. Магниттік дискінің оқу және жазу операциялары
орындалатын секторлар. Жолдар бір-біріне өте жақын болғандықтан,
деректерді оқу немесе жазу кезінде қалқымалы бастарды өте дәл
басқару керек.
• Жолдар-бұл әр жұмыс бетін бөлетін концентрлі шеңберлер тізбегі.
Цилиндр-бұл табақтың шетінен бірдей қашықтықта орналасқан
жолдар тобы немесе ілеспе суретте бір-бірінің үстінде орналасқан
барлық жолдар.
• Бөлшек трек одан әрі секторларға бөлінеді, әдетте әрқайсысы 512 байт
деректерді сақтайды, бірақ кейбір жаңа дискілерде кейде үлкен сектор
өлшемдері қолданылады.

19.

• Оқу-жазу бастары қатты дискілерден деректерді оқу үшін қолданылады. Әдеттегі
қондырғыда (төменде көрсетілген) әр бет үшін бір бас пайдаланылады, бөлек қолға
орнатылады және бір цилиндрден екіншісіне бір уақытта ортақ қол жинағы арқылы
жылжытылады. (Бөлек оқу-жазу бастары сияқты басқа конструкциялар дискіге кіруді
жылдамдатуы мүмкін, бірақ айтарлықтай техникалық қиындықтар тудыруы мүмкін.)
• Бастардың (немесе жұмыс беттерінің)саны бір бетке шаққандағы жолдар санынан бір
жолға шаққандағы секторлар санынан бір секторға шаққандағы байттар саны кәдімгі диск
жетегінің сақтау сыйымдылығына тең. Оны анықтау үшін белгілі бір физикалық деректер
блогының бас секторы-цилиндр нөмірін пайдалануға болады.
• Бастарды бір цилиндрден екіншісіне жылжытуға және тасымалдаудан кейін бастардың
орналасуына кететін уақыт орналасу уақыты деп аталады, сонымен қатар іздеу уақыты
немесе кездейсоқ қол жеткізу уақыты деп аталады. Бұл әдетте баяу қозғалатын кезең және
жоғары тасымалдау жылдамдығына негізгі кедергі болып табылады.
• Сұралған сектордың айналуы және оқу-жазу басына енуі үшін қажет уақыт айналмалы
кідіріс ретінде белгілі.

20.

• Бұл 0-ден 1-ге дейінгі кез келген толық айналым болуы мүмкін, орташа есеппен 12
айналым. Бұл физикалық әрекет, ол көбінесе келесі әрекеттерді орындайды
уақытты іздеу екінші ең баяу қадам ретінде. (Егер диск минутына 7200 айналыммен
айналса, орташа айналу кідірісі секундына 1/2 айналым / 120 айналымды құрайды
немесе компьютерлік стандарттар бойынша 4 миллисекундтан сәл асады.
• Деректерді дискіден компьютерге электронды түрде жіберуге кететін уақыт
мөлшері тасымалдау жылдамдығы деп аталады. (Кейбір жазушылар "тасымалдау
жылдамдығы" тіркесін іздеу уақытын, айналудың кешігуін және электрондық
деректерді беру жылдамдығын қамтитын бүкіл тасымалдау жылдамдығына сілтеме
жасау үшін де пайдалана алады.)
• Беткейде дискінің бастары қағаз тәрізді жұқа ауа жастықшасында «ұшады». Олар
дискімен байқаусызда байланыста болған жағдайда, дискіні біржола зақымдауы
немесе мүлдем бұзуы мүмкін бас апаты орын алады. Осыған байланысты
компьютерді өшіру кезінде дискінің бастарын қою әдетке айналған, бұл бастарды
дискіден немесе дискідегі бос орынға жылжытуды талап етеді.

21.

• Әдетте, иілгіш дискілер алынбалы болады. Қатты дискілерді шығарып
алып, жаңасымен ауыстыруға болады, ал кейбіреулерін компьютер әлі
жұмыс істеп тұрған кезде ауыстыруға болады..
• Ол үшін компьютерлерге диск жетектерін қосу үшін қолданылатын
енгізу-шығару шинасы қолданылады. Enhanced Integrated Drive
Electronics (EIDE), Advanced Technology Attachment (ATA), Serial ATA
(SATA), Universal Serial Bus (USB), Fiber Channel (FC) және Small
Computer Systems Interface (SCSI) - танымал интерфейс түрлерінің
бірнешеуі. .
• Диск контроллері дискінің өзінде қамтылған, ал хост контроллері
енгізу/шығару шинасы компьютерінің соңында орналасқан. Кіріс
шығыс порттары арқылы процессор хост контроллеріне тапсырыстар
жібереді. Диск контроллері ақпаратты магниттік бет пен борттық кэш
арасында жылжытқаннан кейін электронды жылдамдықпен борттық
кэштен хост контроллеріне және аналық плата жадына тасымалдайды.

22. Қатты күйдегі дискілер (Solid State Disks)

• SSD дискілері жад технологиясын пайдаланатын кішкентай, жылдам қатты диск ретінде
жұмыс істейді. Қуат циклдары бойынша ақпаратты сақтау үшін кейбір іске асырулар флэшжадты немесе батареямен қорғалған DRAM чиптерін пайдалануы мүмкін..
• Қозғалатын компоненттердің болмауына байланысты SSD дискілері әдеттегі қатты
дискілерге қарағанда әлдеқайда жылдам жұмыс істейді және кейбір мәселелер, мысалы,
дискіге кіруді жоспарлау, жай ғана жоқ.SSD дискілерінің белгілі бір кемшіліктері бар, оның
ішінде қатты дискілерге қарағанда қымбатырақ, жиі кішірек және қызмет ету мерзімі қысқа
болуы мүмкін.
• Қатты дискілер туралы ақпаратты жылдам алу үшін жоғары жылдамдықты кэш ретінде SSD
дискілері әсіресе пайдалы. Қолданулардың бірі каталог және I түйін ақпараты сияқты жиі
сұралатын файлдық жүйе метадеректерін сақтау болып табылады. Жүктелетін диск - бұл ОЖ
және белгілі бір қолданбаның орындалатын файлдары бар, бірақ маңызды пайдаланушы
деректері жоқ басқа нұсқа. Ноутбуктерді жұқа, жеңіл және жылдамырақ ету үшін оларда
SSD дискілері де қолданылады.
• Шинаның өткізу қабілеті SSD дискілерінің әдеттегі қатты дискілерге қарағанда жылдамырақ
болуына байланысты шектеуші мәселе болуы мүмкін, бұл белгілі бір SSD дискілерінің
жүйелік PCI шинасына тікелей қосылуына әкеледі.

23. Магниттік таспалар

• Қатты дискілер пайда болғанға дейін магниттік таспалар екіншілік
сақтау үшін жиі пайдаланылды; бүгінде олар көбінесе сақтық
көшірме жасау үшін қолданылады.
• Магниттік таспада белгілі бір орынға жету үшін біраз уақыт кетуі
мүмкін, бірақ оқу немесе жазу басталғаннан кейін кіру
жылдамдығы диск жетектерімен бірдей болады.
• Таспалы дискінің сыйымдылығы 20 және 200 ГБ аралығында
болуы мүмкін, ал қысу бұл сыйымдылықты екі есе арттыруы
мүмкін.

24. Диск құрылымы

• Дискілер - бұл негізінен жинақталған сақтау
құрылғылары. Олар бүгінгі күні операциялық
жүйелерде
қосымша
жадтың
негізгі
бөлігін
қамтамасыз етеді.
• Әрбір заманауи дискіде концентрлік тректер бар
және әр трек бірнеше секторға бөлінген. Дискілер
әдетте блоктардың бір өлшемді массиві ретінде
орналасады, мұнда блоктар ең кіші сақтау бірлігі
болып табылады.Блоктарды секторлар деп те атауға
болады. Дискінің әр беті үшін оқу / жазу үстелі бар.
Барлық беттердегі бірдей жолдар цилиндр ретінде
белгілі.

25.

• Қосымша сақтау құрылғылары-бұл ұзақ мерзімді
сақтау үшін деректер сақталатын тұрақты емес
құрылғылар. Дискілер негізінен пайдаланылатын
қосалқы сақтау құрылғылары болып табылады. Олар
қазіргі кезде операциялық жүйелердегі екінші реттік
сақтаудың негізгі бөлігін қамтамасыз етеді.
• Қосымша сақтауды басқаруда орындалатын негізгі
әрекет-дискіні жоспарлау. Дискіні жоспарлаудың
көптеген алгоритмдері бар. Дегенмен, маңыздыларыFCFS жоспарлау, SSTF жоспарлау, SCAN жоспарлау
және LOOK жоспарлау.

26.

• Дискіге әртүрлі сұраулар үшін
бастың жалпы қозғалысын
қамтамасыз ететін көптеген
дискіні жоспарлау алгоритмдері
бар. Мұнда дискіні жоспарлау
алгоритмдерінің түрлері берілген
−

27.

• Бұл алгоритмдердің барлығы дискіге арналған келесі
сұраулар арқылы түсіндіріледі −
10,95,23,78,80

28. Бірінші Келген бірінші Қызмет Көрсетуді Жоспарлау First Come First Serve Scheduling (FCFS)

• Бірінші келген бірінші қызмет
көрсету кестесінде сұрауларға
алдағы ретпен қызмет
көрсетіледі. Бұл алгоритм
әділ, өйткені ол барлық
сұрауларға мүмкіндік береді,
бірақ ол ең жылдам қызмет
көрсетпейді. FCFS жоспарлау
мысалы төменде келтірілген −

29. Ең қысқа іздеу уақытын бірінші жоспарлау (Shortest Seek Time First Scheduling)

• Ағымдағы бастыға ең жақын
сұраныстар бірінші жоспарлау
алгоритмі бойынша ең қысқа
іздеу
уақытында
көшу
алдында бірінші болып қызмет
етеді.
SSTF
алгоритміне
қатысты мәселе ол кейбір
сұраулар
үшін
аштықты
тудыруы мүмкін. Ең қысқа
іздеу
уақытын
бірінші
жоспарлаудың
мысалы
төменде келтірілген −

30.

• Жоғарыда келтірілген мысалда сұрауларға 23, 10,
78, 80, 95 ретімен қызмет көрсетіледі. Іздеу басы
бастапқыда 50-де орналасады және ол сол жерден
басталады. 23 50-ге жақын, сондықтан ол бірінші
кезекте қызмет етеді. Сонда 10 саны 78-ге қарағанда
23-ке жақын, сондықтан келесі қызметтер. Осыдан
кейін 78, 80 және 95 қызмет көрсетеді.

31. SCAN Scheduling

• Бұл жоспарлау алгоритмінде
бас дискінің соңына жеткенше
сол бағыттағы барлық
сұрауларға қызмет көрсету
кезінде бір бағытқа қарай
жылжиды. Осыдан кейін ол
басқа бағытқа қарай жылжи
бастайды. Осылайша, бас диск
арқылы үздіксіз алға-артқа
сканерлейді. SCAN
жоспарлаудың мысалы
төменде келтірілген −

32.

• Жоғарыда
келтірілген
мысалда
сұраныстарға
тапсырыс бойынша қызмет көрсетіледі 23, 10, 78, 80,
95. Басы бастапқыда 50-де және 23 және 10
сұраныстарға қызмет көрсету кезінде солға қарай
жылжиды. Дискінің соңына жеткенде, ол оңға қарай
жылжи бастайды және олар пайда болған кезде 78,
80 және 95 қызметтерін көрсетеді.

33. LOOK Scheduling

• LOOK
жоспарлау
алгоритмі
СКАНЕРЛЕУДІ
жоспарлауға
ұқсас, бірақ оның практикалық
нұсқасы болып табылады. Бұл
алгоритмде бас бір бағытқа
қарай
жылжиды,
сол
бағыттағы
барлық
сұраныстарға соңғы сұранысқа
жеткенше
қызмет
етеді.
Осыдан кейін ол басқа бағытқа
қарай жылжи бастайды. LOOK
жоспарлаудың
мысалы
төменде келтірілген −

34.

• Жоғарыда келтірілген мысалда сұраныстарға
тапсырыс бойынша қызмет көрсетіледі 23, 10, 78, 80,
95. Басы бастапқыда 50-де және 23 және 10
сұраныстарға қызмет көрсету кезінде солға қарай
жылжиды. Ол сол жақтағы соңғы сұрауға жеткенде,
яғни 10, ол оңға жылжи бастайды және олар пайда
болған кезде 78, 80 және 95 қызметтерін көрсетеді.