Кэширование диска

Эффективность и производительность дисковой памяти

Эффективность использования дисковой памяти зависит от:

• Алгоритмов распределения дисковой памяти и управления директориями;
• Типов данных, хранимых в элементе директории для файла.

Для повышения производительности работы с диском используются следующие методы:

• Кэширование диска – использование специальной области основной памяти для часто используемых блоков диска;
• Освобождение прочитанного (free-behind) и опережающее считывание (read-ahead) – методы оптимизации последовательного доступа к диску, которые заключаются в том, что основная память, в которой хранились копии прочитанных блоков, освобождается, а вместе с очередным блоком файла считываются в основную память и несколько следующих блоков;
• Организация виртуальных дисков -улучшение производительности ПК путем выделения области памяти под виртуальный диск (RAM-диск).

Буферная кэш-память. В операционных системах используются различные методы кэширования диска (рис. 20.8).

Рис. 20.8. Различные методы размещения кэша для диска.

В основной памяти хранятся: виртуальные диски, буфера блоков обрабатываемых файлов, таблицы открытых файлов. В буферной памяти контроллера диска хранятся копии обрабатываемых блоков файла.

Проблема в том, что различные модули кэш-памяти используются не всегда достаточно эффективно и не всегда достаточно согласованы друг с другом. Например, система поддерживает кэш страниц, который кэширует страницы, а не блоки файла, используя методы организации виртуальной памяти. Ввод-вывод файлов, отображаемых в память, использует кэш страниц. С другой стороны, обычный ввод-вывод через файловую систему использует кэш буфера (диска). Понятно, что эти различные кэш-модули решают сходные задачи. Не хватает универсализации кэш-памяти. В результате получается усложненная схема, приведенная на рис. 20.9.

Рис. 20.9. Ввод-вывод без унифицированной буферной кэш-памяти.

Решение данной проблемы – использование унифицированной буферной кэш-памяти. Унифицированная буферная кэш-память использует один и тот же кэш страниц для кэширования и файлов, отображаемых в память, и обычных операций ввода-вывода через файловую систему. Схема ввода-вывода с использованием унифицированной буферной кэш-памяти изображена на рис. 20.10.

Рис. 20.10. Ввод-вывод с использованием унифицированной буферной кэш-памяти.

Дата добавления: 2013-12-13