6.1.5. Выбор характеристик дисковой памяти

Современные винчестеры имеют объем памяти от 18 Гб и выше. Среднее время доступа примерно 8 мс, вращение диска до 10000 об/мин. Максимальная скорость передачи для скази-интерфейсов до 33 Мб/с, а внутренняя скорость передачи 100 – 160 Мб/с.

Оценку и выбор требуемых характеристик дисковой памяти осуществляют с учетом следующих факторов и зависимостей:

1) процесс обращения к некоторой записи на диске сводится к выполнению 3 последовательных операций: установка головок чтения-записи на нужный цилиндр со средним временем Т_у; поиск записи на дорожке со средним временем Т_пз; передача данных со средним временем Т _пд;

2) средняя скорость передачи

V_пд = b/Т,

где b – средняя длина запрашиваемой записи; Т = Т_у + Т_пз + Т_пд – среднее время обслуживания в дисковой памяти; Т_пд = τ / Q_дор / b, где емкость дорожки Q_дор = Q_цил / N _гол, емкость цилиндра Q_цил = Q_диска/N_цил;

3) среднее время доступа

Т _дост =Т_у + Т _пз, Т_у ≈ Т_пз ≈ τ/2,

где τ = 1/ N_обор – среднее время одного оборота диска; N_обор – количество оборотов диска в секунду;

4. скорость передачи данных без учета поиска информации:

Т_{пд макс}= Q_дор / τ.

Эффект от расширения оперативной памяти и использования ее в качестве локальной базы данных сервера тем выше, чем меньше скорость дисковой памяти по сравнению с оперативной и чем больше в абсолютном измерении скорость оперативной памяти.

Понятие производительности дисковой памяти включает в себя два аспекта: среднюю скорость передачи данных (обмена данными винчестера с системой) и среднее время доступа. Первый из них в значительной мере определяется интерфейсом накопителя, плотностью записи информации, а также скоростью вращения дисков, второй – скоростью вращения дисков и применяемым способом установки блока головок на нужный цилиндр.

Из наиболее распространенных типов интерфейса (EIDE, SCSI, IPI) для серверов предпочтителен быстрый интерфейс SCSI, который обеспечивает не только большую скорость передачи данных (160 Мб/с – для Ultra Wide SCSI), но и возможность подключения к компьютеру большего количества внешних устройств (больше 7). Преимущества SCSI перед EIDE проявляются особенно при работе с многозадачной ОС, управляющей серверами локальных сетей, а также мощными настольными компьютерами, поскольку SCSI – контролер способен обрабатывать задания от центрального процессора самостоятельно, не загружая последнего. Из двух составляющих второго аспекта проблемы повышения производительности дисковой системы основные усилия в ее решении в последние годы направлялись не на повышение скорости вращения дисков, которая возросла с 5400 до 10000 об/мин и даже 15000 об/мин, а на уменьшение времени доступа за счет совершенствования способов установок блоков головок записи – чтения (пошаговое перемещение или перемещение линейным электромагнитным приводом).

Последний способ, все чаще применяемый в настоящее время, более выгоден с точки зрения оперативности доступа. В современных дисковых системах достигнуто среднее время доступа 5,010 мс, тогда как время доступа в оперативной памяти  10 нс.

Ощутимый эффект от использования расширенной оперативной памяти достигается при больших значениях коэффициента ее расслоения в многопроцессорном сервере и значительном превышении быстродействия оперативной памяти быстродействия дисковой (в 100 и более раз). Более существенного роста системной производительности сервера можно добиться при одновременном использовании рассмотренного выше способа, усиленного дополнительным введением в процессор сверхоперативной памяти, и расслоения оперативной памяти.

Следует, однако, иметь в виду, что заявляемые высокие характеристики скорости передачи данных относятся зачастую к пиковым значениям скорости, а в реальных приложениях при случайном выборе информации, с учетом времени, затрачиваемого на ее поиск, производительность снижается более чем в два раза и составляет 1520 Мб/с. Использование архитектуры RAID (Redundant Array of Independent Disks) позволяет повысить эту скорость в 1,5 – 2 раза, доведя ее до 2540 Мб/с.