Consistencia después de una interrupción abrupta en el sistema operativo

Fecha: 19 05  2019

Nombres y apellidos integrantes: Stephanny García Cabarcas

ID Integrante: 1.001.228.817

Módulo: Sistemas operativos.

Unidad: Administración de la información.

Actividad: Reconociendo lo aprendido unidad 3.

Tarea: Informe

Estructura en el dispositivo

Asignación de espacios

Recuperación y fallos

1-      Realice un esquema, de cómo se estructura cada bloque de información   sobre varios discos bajo RAID niveles 0,1 y 5...Para cada uno de estos niveles, indique el efecto que su empleo tendría en cuanto a espacio total, velocidad de acceso, confiabilidad (tenga en cuenta leer el apéndice C del documento (“Fundamentos sistema operativo”).

ESQUEMAS

RAID 0

DISCO 0	DISCO 1
A1	A2
A3	A4
A5	A6
A7	A8

Reparte los datos igualitariamente entre dos o más discos. Se usa normalmente para aportar un alto rendimiento de escritura ya que los datos se escriben en  dos o más discos.

Puede crearse en discos de diferentes tamaños, pero el espacio de  almacenamiento añadido al conjunto estará limitado por el tamaño del disco más reducido.

Una buena implementación de un RAID 0 dividirá las operaciones de lectura y escritura en  bloques de igual tamaño, por lo que distribuirá la información equitativamente entre los dos discos.

Puede usarse como forma de crear un pequeño número de grandes discos  virtuales a partir de un gran número de pequeños discos físicos.

Se necesita tener 2 discos duros como mínimo para aumentar la capacidad de  almacenamiento.

Ejemplo:

Un disco duro UDMA/100, tiene una velocidad de alrededor 20 Mo/s  en promedio y puede alcanzar difícilmente los 100 Mo/s. Si instalamos los dos discos duros UDMA/100 al conector RAID. RAID 0 aumenta la velocidad al doble a40 Mo/s (2*20 Mo/s) en promedio. 

RAID 1

DISCO 0	DISCO 1
A1	A1
A2	A2
A3	A3
A4	A4

Sólo puede ser tan grande como el más pequeño de sus discos. Crea una copia exacta de un conjunto de datos en dos o más discos. Esto resulta útil cuando queremos tener más seguridad desaprovechando capacidad, ya que si  perdemos un disco, tenemos el otro con la misma información. También puede estar leyendo simultáneamente dos datos diferentes en dos discos diferentes, por lo que su rendimiento se duplica y tiene muchas ventajas de  administración.  

En caso de fallar un disco duro, es posible continuar las operaciones en el otro disco duro. No se mejora el rendimiento y los otros discos duros son ocultos. Es indispensable  tener al menos dos discos duros. 

RAID 5

DISCO 0	DISCO 1	DISCO 2	DISCO 3
A1	A2	A3	Ap
B1	B2	Bp	B4
C1	Cp	C3	C4
Dp	D2	D3	D4

Necesitará un mínimo de 3 discos para ser implementado.

Se genera un bloque de paridad dentro de la misma división. Un bloque se  compone a menudo de muchos sectores consecutivos de disco. Es una división de datos a nivel de ​bloques que distribuye la información de​paridad entre todos los discos miembros del conjunto.  Las escrituras en un RAID 5 son costosas en términos de operaciones de disco y tráfico entre los discos y la controladora.

El disco utilizado por el bloque de paridad está escalonado de una división a la siguiente, de ahí el término «bloques de paridad distribuidos. Respalda los datos ante posibles pérdidas, ya sea por anomalía en una unidad de disco o por daños causados en un disco.

Los bloques de paridad no se leen en las operaciones de lectura de datos, ya que esto sería una sobrecarga innecesaria y disminuiría el rendimiento. Si falla más de un disco, los datos se tienen que restaurar a partir del medio de  copia de seguridad. Lógicamente, la capacidad de una unidad de disco está dedicada a almacenar datos de paridad en un conjunto de paridad.

2-      Desarrolle la siguiente pregunta: ¿Cuál es el tamaño máximo de archivo que podrá manejar  este ​sistema de archivos? Partiendo del siguiente sistema de archivos basado en asignación indexada; cada clúster mide 4.096 bytes, y el apuntador a un bloque requiere 32 bits (4  bytes). Dados los metadatos que van a almacenarse en el i-nodo del archivo, dentro del i-nodo principal puede guardar 224 apuntadores directos, y está considerando permitir indirección sencilla y doble.

Solución:

¿Cuál es el tamaño máximo de archivo que podrá manejar este ​sistema de archivos? Suponiendo magnitudes típicas hoy en día (clúster de 4 KB y direcciones de 32 bits), en un clúster  vacío caben 128 apuntadores (4 096 /32) si los metadatos ocupan 224 bytes en el i-nodo, dejando espacio para 100 apuntadores: Un archivo de hasta (100−3) ×4 KB = 388 KB puede ser referido por completo directamente en el i-nodo, y es necesario un sólo acceso a disco para obtener su lista de clúster. Un archivo de hasta (100−3+128) ×4 KB =900 KB puede representarse con el bloque de indirección sencilla, y obtener su lista de clúster significa dos accesos a disco adicionales. Con el bloque de doble indirección, puede hacerse referencia a archivos mucho más grandes: (100−3+128+ (128×128)) ×4 KB = 66 436 KB ≈65 MB Sin embargo, a estas alturas comienza a llamar la atención otro importante punto: para acceder a estos 65MB es necesario realizar hasta 131 accesos a disco. A partir de este punto, resulta importante que el sistema operativo asigne clúster cercanos para los metadatos (y, de ser posible, para los datos), pues la diferencia en tiempo de acceso puede ser muy grande.

Un clúster es el tamaño mínimo de almacenamiento del disco duro, es decir, si  lo almacenamos en  un fichero, este se aloja en un clúster para él solo, pero, si el  archivo ocupa más,  este utilizará más clúster pero no compartirá un clúster con ningún otro fichero del sistema.

El tamaño de clúster delimita el tamaño mínimo que un fichero ocupará en nuestro disco duro .Si el tamaño de clúster (o de asignación de archivos) es de 4096 bytes y guardamos un fichero de 1758 bytes realmente estamos ocupando en el disco un total de 4096 bytes, ya que este es el tamaño de asignación de nuestro disco duro o partición, en este caso desperdiciamos 4096 – 1758 = 2338 bytes. Cuanto más pequeño es el clúster menos espacio desaprovechamos.

Solución: si tenemos un tamaño de clúster de 512 bytes el archivo del ejemplo anterior ocupará 4 clúster y esto nos dará una pérdida de, 512 * 4 = 2048 bytes – 1758 = 290 bytes, como vemos la pérdida es mucho menor. Cuanto más pequeño es el clúster mayor es la fragmentación del disco.

Solución:

Si tenemos el disco dividido en partes más pequeñas, la fragmentación es mayor y  la mayor pérdida de rendimiento, de otro modo, al elegir un mayor tamaño de clúster, si la fragmentación se reduce, pero también desaprovechamos un mayor espacio en disco.

3-      Describa el funcionamiento de un sistema de archivos con bitácora (journaling file system). y responda la siguiente pregunta ¿Cómo nos asegura que el sistema se mantendrá consistente después de una interrupción abrupta del suministro eléctrico?

FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE ARCHIVOS

Consiste en separar un área del volumen y dedicarla a llevar una bitácora con todas las transacciones de metadatos. Una transacción es un conjunto de operaciones que deben aparecer como atómicas. La bitácora se implementa generalmente como una lista ligada circular, con un apuntador que indica cuál fue la última operación realizada exitosamente. Periódicamente, o cuando la carga de transferencia de datos disminuye, el sistema verifica qué operaciones quedaron pendientes, y avanza sobre la bitácora, marcando cada una de las transacciones conforme las realiza. En caso de tener que recuperarse de una condición de fallo, el sistema operativo sólo tiene que leer la bitácora, encontrar cuál fue la última operación efectuada, y aplicar las restantes. 

¿Cómo nos asegura que el sistema se mantendrá consistente después de una interrupción abrupta del suministro eléctrico?

Con un sistema con bitácora no hace falta verificar el sistema de archivos completo tras una detención abrupta, esta no exime de que, de tiempo en tiempo, el sistema de archivos sea verificado, es altamente recomendado hacer una verificación periódica en caso de presentarse alguna corrupción, sea por algún bug en la implementación, fallos en el medio físico, o factores similarmente poco frecuentes.