Сформулируйте алгоритм выбора кандидата на удаление из кэша “Второй шанс”. В чем его преимущества и недостатки?
Сегментированный LRU (Segmented LRU или SLRU): "SLRU-кэш делится на два сегмента. пробный сегмент и защищенный сегмент. Строки в каждом сегменте упорядочены от частоиспользуемых к наименее используемым. Данные при промахах добавляются в кэш, причем в область последних использованных элементов пробного сегмента. Данные при попаданиях убираются где бы они не располагались и добавляются в область частоиспользуемых элементов защищенного сегмента. К строкам защищенного сегмента обращения таким образом происходят по крайней мере дважды. Защищенный сегмент ограничен. Такой перенос строки из пробного сегмента в защищенный сегмент может вызвать перенос последней использованной (LRU) строки в защищенном сегменте в MRU-область пробного сегмента, давая этой линии второй шанс быть использованной перед вытеснением. Размер защищенного сегмента - SLRU-параметр, который меняется в зависимости от схемы работы ввода-вывода. Всякий раз когда данные должны быть вытеснены из кэша, строки запрашиваются из LRU-конца пробного сегмента.[3]"
В чем разница между копированием при записи (copy-on-write) и изменением на месте (in-lace modification)? В чем преимущества и недостатки этих способов изменения хранимых данных? В каких случаях эффективно применять каждый из них?
Механизм копирования при записи (англ. Copy-On-Write, COW) используется для оптимизации многих процессов, происходящих в операционной системе, таких как например работа с памятью или файлами на диске (пример — ext3cow).
Главная идея Copy-on-write — при копировании областей данных создавать реальную копию только когда ОС обращается к этим данным с целью записи.
Например, при работе unix-функции fork() вместо копирования выполняетcя отображение образа памяти материнского процесса в адресное пространство дочернего процесса, после чего ОС запрещает обоим процессам запись в эту память. Попытка записи в отображённые страницы вызывает исключение (exception), после которого часть данных будет скопирована в новую область.
Копирования при записи (иногда именуемые "Корова": COW (Copy On Write)) является стратегия оптимизации, используемых в программировании. Основная идея в том, что если несколько абонентов спросить за ресурсы, которые изначально неотличимо, вы можете дать им указателей на тот же ресурс. Эта функция может сохраняться, пока абонент пытается изменить его "копия" этого ресурса, на котором точка истинного частного копия создается в целях предотвращения изменения становятся видимыми для всех остальных. Все это происходит незаметно для абонентов. Основным преимуществом является то, что если абонент никогда не делает каких-либо изменений, ни частные копии необходимости когда-либо созданных.
КОРОВА концепция используется также в поддержании мгновенных снимков на серверах баз данных, как Microsoft SQL Server 2005. Мгновенные снимки сохранить статическое представление о базе данных по хранению предварительные изменения копии данных при подстилающих данные обновляются. Мгновенные снимки, используемые для тестирования использует или момент зависят от докладов и не должна использоваться для замены резервных копий.
???? in-lace modification - ????
36. Назовите способы учета свободного места на диске, кратко опишите их. В каких файловых системах какие способы используются?
Дисковое пространство, не выделенное ни одному файлу, также должно быть управляемым. В современных ОС используется несколько способов учета используемого места на диске. Рассмотрим наиболее распространенные.
Учет при помощи организации битового вектора
Часто список свободных блоков диска реализован в виде битового вектора (bit map или bit vector). Каждый блок представлен одним битом, принимающим значение 0 или 1, в зависимости от того, занят он или свободен. Например, 00111100111100011000001 ... .
Главное преимущество этого подхода состоит в том, что он относительно прост и эффективен при нахождении первого свободного блока или n последовательных блоков на диске. Многие компьютеры имеют инструкции манипулирования битами, которые могут использоваться для этой цели. Например, компьютеры семейств Intel и Motorola имеют инструкции, при помощи которых можно легко локализовать первый единичный бит в слове.
Описываемый метод учета свободных блоков используется в Apple Macintosh.
Несмотря на то что размер описанного битового вектора наименьший из всех возможных структур, даже такой вектор может оказаться большого размера. Поэтому данный метод эффективен, только если битовый вектор помещается в памяти целиком, что возможно лишь для относительно небольших дисков. Например, диск размером 4 Гбайт с блоками по 4 Кбайт нуждается в таблице размером 128 Кбайт для управления свободными блоками. Иногда, если битовый вектор становится слишком большим, для ускорения поиска в нем его разбивают на регионы и организуют резюмирующие структуры данных, содержащие сведения о количестве свободных блоков для каждого региона.
Учет при помощи организации связного списка
Другой подход - связать в список все свободные блоки, размещая указатель на первый свободный блок в специально отведенном месте диска, попутно кэшируя в памяти эту информацию.
Подобная схема не всегда эффективна. Для трассирования списка нужно выполнить много обращений к диску. Однако, к счастью, нам необходим, как правило, только первый свободный блок.
Иногда прибегают к модификации подхода связного списка, организуя хранение адресов n свободных блоков в первом свободном блоке. Первые n-1 этих блоков действительно используются. Последний блок содержит адреса других n блоков и т. д.
Существуют и другие методы, например, свободное пространство можно рассматривать как файл и вести для него соответствующий индексный узел.
Опишите на примере непрерывную схему размещения файлов. Какие ее преимущества и недостатки? В каких случаях она используется (и в каких файловых системах)?
Непрерывное размещение - простейший вариант физической организации (рисунок 1, а), при котором файлу предоставляется последовательность блоков диска, образующих единый сплошной участок дисковой памяти. Для задания адреса файла в этом случае достаточно указать только номер начального блока. Другое достоинство этого метода - простота. Но имеются и два существенных недостатка. Во-первых, во время создания файла заранее не известна его длина, а значит не известно, сколько памяти надо зарезервировать для этого файла, во-вторых, при таком порядке размещения неизбежно возникает фрагментация, и пространство на диске используется не эффективно, так как отдельные участки маленького размера (минимально 1 блок) могут остаться не используемыми.
непрерывная (магнитные и оптические носители)
+ легко реализовать
+ самая лучшая производительность
- фрагментация
- необходимость реализовать учет дырок
- проблемы с ростом размера файла, записанного в дырку
37. Опишите схему размещения файлов при помощи связного списка. Какие ее преимущества и недостатки? Какая ее основная практическая реализация, и какую проблему эта реализация решает? В каких файловых системах это используется?
Методы размещения файлов
Смежное размещение. Термин метод размещения означает метод, с помощью которого размещаются блоки файла во внешней памяти. Различаются следующие основные методы размещения файлов:
Смежное размещение
Ссылочное размещение
Индексированное размещение.
При смежном размещении каждый файл занимает набор смежных блоков на диске. Преимущество данного метода - простота: требуется хранить только одну ссылку (номер блока) и длину (число блоков). Другим преимуществом является возможность произвольного доступа.
Недостатки данного метода следующие:
возможны потери дисковой памяти из-за фрагментации (метод аналогичен общей задаче динамического распределения памяти, рассмотренной ранее);
невозможность увеличения размера файла.
Ссылочное размещение файла
При ссылочном размещении каждый файл представляется в виде связанного списка дисковых блоков, которые могут быть разбросаны по диску. Преимущества данного метода:
Простота – необходимо хранить только начальный адрес;
Отсутствие потерь дискового пространства; система хранит списки свободной памяти.
Недостаток - отсутствие произвольного доступа: для доступа к данным файла в общем случае необходимо выполнить просмотр части списка блоков файла.
При ссылочном размещении адрес по файлу представляется в виде (Q, R), где Q – номер блока, к которому выполняется доступ, в связанном списке блоков, представляющем файл; R - cмещение в блоке.
К файловым системам, использующим ссылочное размещение, относится файловая система File-allocation table (FAT), используемая в MS-DOS и OS/2 и до сих пор используемая в Windows