Gestion de Fichiers

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Gestion de Fichiers

• GF-4 Storage Secondaire Disques
• (Base sur Chapitres 3 de Folk, Zoellick
  Riccardi, File Structures, An Object-Oriented
  Approach with C)

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Résume du Cours dAujourdhui

• Vues Générales
• LOrganisation des Disques
• Estimation de la Capacité des Disques
• Organisation des Pistes par Secteur
• Organisation des Pistes par Blocs
• Espace Perdu a lOrganisation
• Le Coût dun Accès au Disque
• Améliorer lAccès au Disque

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Vue Générale sur le Storage Secondaire

• Maintenant que nous avons appris a manipuler les
  fichiers, apprenons la nature et les limitations
  des périphériques de storage.
• Ces connaissances vont nous aider a créer des
  structures de fichiers mieux adaptées aux
  limitations des périphériques et qui minimiseront
  le coût daccès aux données étant donne un
  certain périphérique de storage.

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Vue Générale sur les Disques

• Les disques appartiennent a la catégorie de
  périphérique de storage a accès direct car ils
  permettent daccéder aux données directement
  plutôt que séquentiellement.
• Ceci peut être contraste aux périphériques de
  storage en série (e.g., les bandes
  magnétiquesAméliorermettent seulement laccès
  séquentiel.
• Il existe plusieurs types de disques
• Disques Durs grande capacité petit coût
• Disquettes très bon marche, mais accès lent et
  petite capacité (sauf pour les Disques Zip)
• Disques Optiques (CD-ROM) seulement pour la
  lecture, capacité énorme, bon marche a
  reproduire, mais très lents.

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LOrganisation des Disques I

• Linformation sauvegardée sur un disque est
  sauvegardée sur la surface dun ou plusieurs
  plateau (disque).
• Linformation est sauvegardée sur des piste
  successives sur la surface de chaque plateau.
• Chaque piste est souvent divisée en un nombre de
  secteurs qui sont les portions les plus petites
  du disque qui peuvent être referees.

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LOrganisation des Disques II

• Lorsquune instruction de lecture cherche un
  octet particulier dans un fichier sauvegarde sur
  un disque, le système dexploitation de
  lordinateur trouve la valeur du plateau, de la
  piste et du secteur dans lesquels se trouve cet
  octet il lit le secteur tout entier dans une
  portion spéciale de la mémoire principale appelée
  mémoire tampon et il cherche loctet dans la
  mémoire tampon.

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LOrganisation des Disques III

• Lunité de disque a typiquement un nombre de
  plateaux et de pistes loges directement les uns
  sous les autres. Lensemble des pistes logées les
  unes sous les autres sappelle un cylindre.
• Toutes les informations contenues sur le même
  cylindre peuvent être accédées sans déplacer le
  bras qui possède les têtes de lecture et
  décriture.
• Déplacer ce bras sappelle rechercher (seeking)
  et correspond a la portion la plus lente du
  processus de lecture ou décriture sur disque.

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Estimation de la Capacité dun Disque

• Capacité dune piste nombre de secteurs par
  piste octets par secteur
• Capacité dun cylindre nombre de pistes par
  cylindres capacité dune piste
• Capacité dune unité de disque nombre de
  cylindres capacité dun cylindre

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Organisation des Données I Organisation des
Pistes par Secteurs

• Le Placement Physique des Secteurs
• Lorganisation la plus logique et pratique des
  données dun fichier sur une piste de disque est
  de faire en sorte que les données adjacentes
  du fichier soient représentes par des segments de
  piste de taille fixe adjacents sur le disque.
• Dans le contexte de lorganisation physique,
  cependant, cette organisation nest pas optimale
  après avoir lu des données, le contrôleur de
  disque a besoin de temps pour traiter
  linformation reçue avant de pouvoir en accepter
  de nouvelles. Si les secteurs étaient
  physiquement adjacents, on perdrait le début du
  secteur suivant en traitant linformation
  précédente.

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Organisation des Données I Organisation
des Pistes par Secteurs (Continue)

• Solution Traditionnelle Interfolier les
  secteurs. Cest a dire laisser un intervalle de
  plusieurs secteurs physiques entre des secteurs
  logiquement adjacents.
• De nos jours, cependant, la vitesse du contrôleur
  sest améliorée. Désormais, linterfoliation
  nest plus nécessaire.

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Organisation des Données I Organisation
des Pistes par Secteurs (Continue)

• Le fichier peut aussi être appréhende comme en
  une série de groupements (clusters) de secteurs
  qui représentent un nombre fixe de secteurs
  (logiques) contigus.
• Une fois quun groupement a été trouve sur un
  disque, tous les secteurs de ce groupement
  peuvent être accèdes sans recourir a une
  recherche (seek) supplémentaire.
• La Table dAllocation de Fichiers (File
  Allocation Table) relie les secteurs logiques aux
  groupements physiques auxquels ils appartiennent.

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Organisation des Données I Organisation
des Pistes par Secteurs (Continue)

• Sil y a beaucoup despace libre sur un disque,
  il peut être possible de représenter un fichier
  entier par une série de groupements contigus ? Le
  fichier, dans ce cas, est dit être représente
  par une étendue (extent) ? Le fichier peut, dans
  ce cas, être traite avec un montant minimum de
  temps de recherche.
• Si une etendue nest pas suffisante, alors on
  peut diviser le fichier en plusieurs étendues.
• Plus le nombre détendues augmente, plus le
  fichier est disperse sur le disque et plus il
  requiert de temps de recherche.

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Organisation des Données I Organisation
des Pistes par Secteurs (Continue)

• Il y a deux organisations possibles pour les
  enregistrements (si les enregistrements sont plus
  petit que la taille dun secteur)
• Placer un enregistrement par secteur
• Placer les enregistrements successivement (ceci
  peut forcer certains enregistrements a être
  étendus sur deux secteurs.

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Organisation des Données I Organisation
des Pistes par Secteurs (Continue)

• Trade-Offs
• Avantage de 1 Chaque enregistrement peut être
  récupéré dun seul secteur.
• Désavantage de 1 De lespace est perdu dans
  chaque secteur ? Fragmentation Interne.
• Avantage de 2 Il ny a pas de fragmentation
  interne.
• Désavantage de 2 il se peut que 2 secteurs
  doivent être accéder afin de ne récupérer quun
  seul enregistrement.
• Lutilisation de groupements entraîne aussi de la
  fragmentation interne.

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Organisation des Données II Organisation
des Pistes par Blocs

• Plutôt que dêtre divisées en secteurs, les
  pistes dun disque peuvent être divisées en blocs
  définis par lusager.
• Lorsque les données dune piste sont organisées
  en bloc, cela veut dire, en général, que le
  montant de données transférées lors dune seule
  opération dentrée/sortie peut varier en fonction
  des besoins de larchitecte du logiciel (et non
  celui du hardware).
• Les blocs peuvent normalement avoir une taille
  fixe ou variable selon les spécifications de
  larchitecte du système de fichier et des
  capabilites du système dexploitation.

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Organisation des Donnees II Organisation
des Pistes par Blocs (Continue)

• Les blocs nont pas les problèmes
  denregistrements distribues sur 2 secteurs ni de
  fragmentation interne puisque leur taille varie
  de manière a accommoder lorganisation logique
  des données.
• Le facteur du bloc indique le nombre
  denregistrements dun fichiers qui peuvent être
  sauvegardes dans chaque bloc.
• Chaque bloc est généralement accompagne de
  sous-blocs le sous-bloc clé ou le sous-bloc
  compte.

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Espace Perdu a lOrganisation I

• Que vous utilisiez une organisation par bloc ou
  par secteur un certain montant despace du disque
  est perdu a lorganisation. Cest a dire de
  linformation sauvegardée sur le disque pendant
  le pre-formatage.
• Sur les disques adressables par secteurs,
  pre-formatage consiste a sauvegarder, au début de
  chaque secteur, ladresse du secteur, de la
  piste, et sa condition (utilisable ou defective)
  des espaces et des marques de synchronisations
  entre les champs dinformation afin daider le
  mécanisme de lecture/écriture de les distinguer.
• Dans les organisations par bloc, les sous-blocs
  et les espaces dentre blocs doivent être fournis
  avec chaque bloc.

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Espace Perdu a lOrganisation II

• Relativement, lespace nécessaire pour
  lorganisation dans lorganisation par bloc est
  plus grand que dans lorganisation par secteur.
• Plus la taille dun bloc grandit, plus le montant
  de fragmentation interne sagrandit.
• La flexibilité introduite par lutilisation de
  blocs plutôt que de secteurs peut économiser du
  temps car elle permet au programmeur de
  déterminer assez librement comment les données
  seront organisées physiquement sur le disque.
• LOrganisation en bloc néanmoins demande plus de
  temps au programmeur et au système
  dexploitation.
• De plus, dans lorganisation en bloc, les
  opérations dentrée/sortie ne peuvent pas être
  synchronisées avec le mouvement du disque.

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Le Coût dun Accès au Disque

• Le Temps de recherche (Seek Time) est le temps
  requis pour déplacer le bras jusquau cylindre
  demande.
• Le Délai de rotation est le temps quil prend au
  disque pour tourner de façon a ce que le secteur
  demande soit sous la tête de lecture/écriture.
• Le Temps de Transfert est égal au
  (Nombre dOctets Transferres / Nombre dOctets
  sur une Piste) Temps Nécessaire pour une
  Rotation

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Améliorer lAccès au Disque I

• Les processus sont souvent limites par le disque
  (Disk-Bound) ce qui veut dire que le réseau et
  lunité centrale doivent souvent attendre très
  longtemps avant que le disque ne transmette les
  données.
• Solution 1 Programmation Multiple lunité
  centrale travaille a dautres processus en
  attendant le résultat du disque.
• Solution 2 Divisions (Stripping) plusieurs
  parties sun fichier sont divisées entre
  différentes unités de disques, qui délivrent
  toutes les parties du fichier en parallèle

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Améliorer lAccès au Disque II

• Solution 3 RAID Redundant Array of Independent
  Disks
• Solution 4 RAM Disk ? Simule le comportement du
  disque mécanique en mémoire.
• Solution 5 Disk Cache ? Un large bloc de mémoire
  configure pour contenir des pages de données dun
  disque. Le programme vérifie dabord le cache. Si
  les données dont il a besoin ne sont pas dedans,
  il va chercher les données dans le disque et
  remplace lune des pages du cache avec la page du
  disque contenant ces données.