* Continuo incremento delle prestazioni della tecnologia dei semiconduttori ( > 50 % / anno )

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1 * Continuo incremento delle prestazioni della tecnologia dei semiconduttori ( > 50 % / anno ) * Grandi quantita di memoria primaria -> richiede grandi quantita di memoria secondaria * Le applicazioni richiedono sempre piu risorse * Ma: i tempi d accesso ai dischi diminuisce meno del 10%/anno * Redundant Arrays of Inexpensive (Independent) Disks: soluzione naturale al problema * RAID: organizza piu dischi indipendenti in un unico disco logico * Accesso parallelo ai dati: -> alta velocita di trasferimento di grosse quantita di dati -> alto numero di richieste di I/O per piccole quantita di dati * Possibilita di bilanciare il carico * Problema: affidabilita!!

2 * Es. MTTF di un disco = ore (23 anni) -> MTTF di 100 dischi = / 100 = 3 mesi * Soluzione: uso di ridondanza e codici di correzione * Problema: diminuzione delle prestazioni in scrittura * Def.: High data rate: pochi posizionamenti e grossi trasferimenti High I/O rate: molti posizionamenti e piccoli trasferimenti * Terminologia dei dischi: traccia settore testina magnetica piatti braccio attuatore * Elettronica: divisa in interfacce: Testine Flussi magnetici <-> impusi elettrici Standard ST506/412 Impulsi <-> bit singoli ESDI = Enhanced Small Device Interface SMD = Storage Module Interface bit singoli <-> parole, correzione errori, blocco fisico a blocco logico, presentazione all Host Standard Small Computer Interface (SCSI)

3 * Concetti fondamentali: - Distribuzione dei dati - Ridondanza * Distribuzione dei dati: - distribuisce i dati su piu dischi - trasparenza : il disco appare unico e veloce - migliora l I/O con il parallelismo: * piu richieste indipendenti servite da dischi separati, se pochi dati * singole rischieste servite da piu dischi coordinati (se molti dati) * Ridondanza: - granularita dell interleaving dei dati - metodo di calcolo della ridondanza (Hamming) - approccio di distribuzione: su pochi dischi o uniformemente su tutti i dischi * Granularita dell interleaving dei dati: - se grana fine, i dati sono distribuiti su tutti i dischi -> perdita di tempo di posizionamento - se grana grossa, i grossi blocchi di dati sono distribuiti su pochi dischi

4 * Raid a livello 0: - non usa ridondanza - migliori prestazioni in scrittura - non ha le migliori prestazioni in lettura * Raid a livello 1 (mirroring): - i dati sono copiati su due insiemi di dischi - si puo leggere dal disco migliore per tempo d accesso - si puo leggere la copia in caso d errore * Raid a livello 2: - maggiore efficienza di memorizzazione - i dati sono scritti con codice di correzione di errori singoli * Raid a livello 3: - i controllori dei dischi sanno se un disco non funziona - dati distribuiti a bit sui dischi, e un disco contiene il codice di protezione - letture su tutti i dischi meno uno - scritture sui dischi dei dati piu sul disco del codice

5 * Raid a livello 4: - simile al livello 3, ma: - dati distribuiti in blocchi attraverso i dischi, non in bit - le letture minori di un blocco accedono ad un disco - le scritture aggiornano i blocchi coivolti e ricalcolano le parita - i codici di parita in un solo disco (collo di bottiglia) * Raid a livello 5: - come il livello 4, ma: - la parita e distribuita su tutti i dischi, assieme ai dati - migliori prestazioni in assoluto perche tutti i dischi partecipano - diversi tipi di distribuzione della parita - miglioramento: tecniche per velocizzare il calcolo della parita * Raid a livello 6: - codice di Hamming: errori singoli. Ma: errori doppi? - codici piu potenti: codice Reed-Solomon - strutturalmente simile al livello 5

6 * misurato in Byte/secondo/dollaro relativo al livello 0 * G=numero dei dischi di protezione livello letture letture scritture scritture Efficienza brevi grandi brevi grandi di memor /2 1 1/2 1/2 3 1/4 1/G G-1/G G-1/G G-1/G 5 1 max(1/g,1/4) 1 G-1/G G-1/G 6 1 max(1/g,1/6) 1 G-2/G G-2/G * Per Raid livello 5, e guasti singoli: - MTTF(disk) mean time to failure - MTTR mean time to repair - N numero totale di dischi - G numero di dischi per la parita - MTBF(Raid) mean time between failure MTBF(Raid) = MTTF(disk) 2 /[N (G-1) MTTR(disk)] * Esempio: N=100, MTTF(disk)= , MTTR=1, G=16 -> MTBF(Raid) = 3000 anni * In realta, ci sono errori multipli etc....

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