rápidos, de forma que sean fácilmente accesibles a las aplicaciones a través del sistema de archivos.
La Figura muestra el sistema de E/S en el sistema operativo LINUX y la parte del mismo correspondiente a la gestión del sistema de almacenamiento secundario. Como se puede ver, hay dos elementos principales involucrados en este sistema.
• Discos. El almacenamiento secundario se lleva a cabo casi exclusivamente sobre discos, por lo que es interesante conocer su estructura y cómo se gestionan.
• Manejadores de disco. Controlan todas las operaciones que se hacen sobre los discos, entre las que son especialmente Importantes las cuestiones de planificación de peticiones a disco.
En esta sección se tratan los principales aspectos relativos a estos dos componentes, así como algunos otros relativos a tolerancia a fallos y fiabilidad.
Discos
Los discos son los dispositivos básicos para llevar a cabo almacenamiento masivo y no volátil de datos.
Además se usan como plataforma para el sistema de intercambio que usa el gestor de memoria virtual. Son
dispositivos electromecánicos (HARD DISK) u optomecánicos (CD-ROM y DVD), que se acceden a nivel
de bloque lógico por el sistema de archivos y que, actualmente, se agrupan en dos tipos básicos, atendiendo
a la interfaz de su controlador:
• Dispositivos SCSI (Small Computer System Inteiface), cuyos controladores ofrecen una interfaz común independientemente de que se trate de un disco, una cinta, un CD-ROM, etc. Un controlador SCSI puede manejar hasta ocho discos y puede tener una memoria interna de varios MB.
• Dispositivos IDE (Integrated Drive Electronics), que suelen usarse para conectar los discos en todas las computadoras personales. Actualmente estos controladores se han extendido al sistema EIDE, una mejora de IDE que tiene mayor velocidad de transferencia. Puede manejar hasta cuatro discos IDE. Es barato y muy efectivo.
Y a tres tipos básicos atendiendo a su tecnología de fabricación:
• Discos duros (Winchester). Dispositivos de gran capacidad compuestos por varias superficies magnetizadas y cuyas cabezas lectoras funcionan por efecto electromagnético. Actualmente su capacidad máxima está en los 30 GB, pero se anuncian discos de 100 GB y más.
• Discos ópticos. Dispositivos de gran capacidad compuestos por una sola superficie y cuyas cabezas lectoras funcionan por láser. Actualmente su capacidad máxima está en los 700 MB. Hasta hace muy poco, la superficie se agujereaba físicamente y no se podían regrabar. Sin embargo, actualmente existen discos con superficie magnética regrabables.
• Discos extraíbles. Dispositivos de poca capacidad similares a un disco duro, pero cuyas cabezas
lectoras se comportan de forma distinta. En este tipo se engloban los disquetes (floppies), discos
ZIP y JAZZ.
Dispositivos RAID
Una técnica más actual para proporcionar fiabilidad y tolerancia a fallos consiste en usar dispositi vos
RAID (Redundant Array of Independent Disks) a nivel hardware [ 19951 o software EChen, 1995]. Estos
dispositivos usan un conjunto de discos para almacenar la información y otro conjunto para almacenar
información de paridad del conjunto anterior. En el ámbito físico se ven como un único
dispositivo, ya que existe un único controlador para todos los discos. Este controlador se encarga de
reconfigurar y distribuir los datos como es necesario de forma transparente al sistema de FIS.
Se han descrito hasta siete niveles de RAID, pero solamente los cinco primeros están realmente operativos.
Estos niveles son los siguientes:
• RAID 1. Son discos espejo en los cuales se tiene la información duplicada. Tiene los problemas y las
ventajas del almacenamiento estable.
• RAID 2. Distribuye los datos por los discos, repartiéndolos de acuerdo con una unidad de distribución
definida por el sistema o la aplicación. El grupo de discos se usa como un discológico, en el que se
almacenan bloques lógicos distribuidos según la unidad de reparto.
• RAID 3. Reparte los datos a nivel de bit por todos los discos. Se puede añadir bits con códigos correctores
de error. Este dispositivo exige que las cabezas de todos los discos estén
sincronizadas, es decir, que un único controlador controle sus movimientos.
• RAID 4. Reparto de bloques y cálculo de paridad para cada franja de bloques, que se almacena en un
disco fijo. En un grupo de cinco discos, por ejemplo, los cuatro primeros serían de datos y el quinto de
paridad. Este arreglo tiene el problema de que el disco de paridad se convierte en un cuello de botella y un
punto de fallo único.
• RAID 5. Reparto de bloques y paridad por todos los discos de forma cíclica. Tiene la ventaja de la
tolerancia a fallos sin los inconvenientes del RAID 4. Actualmente existen múltiples dispositivos comerciales de este estilo y son muy populares en fiabilidad.
La Figura muestra un dispositivo de tipo RAID 5, donde toda la paridad se reparte por todos los discos
de forma cíclica. La paridad se calcula por hardware en el controlador haciendo el X-OR de los bloques de
datos de cada franja. Esto conlieva problemas si las escrituras no llenan todos los discos de datos (escrituras
pequeñas), ya que hay que leer los datos restantes para calcular la paridad. Sin embargo, los RAID
proporcionan un gran ancho de banda para lecturas y escrituras grandes.
Sistemas operativos. Una visión aplicada - Jesús Carretero
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