Gestion des donnes en mmoire secondaire n Donnes
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Gestion des données en mémoire secondaire n Données persistantes en mémoire secondaire – n Organisation physique des données – n unité de disque façon dont les données sont structurées en mémoire secondaire Méthode d'organisation des données – structure de données particulière utilisée pour organiser les données en mémoire secondaire 1
Critères d'évaluation des méthodes d'organisation n Temps d'accès aux données par rapport à différentes méthodes d'accès – sériel, sélection, . . . Délai d'insertion et de suppression n Occupation mémoire n 2
Conception physique n Choix des méthodes d ’organisation – – – n organisation sérielle organisation séquentielle indexage hachage organisation par grappe. . . Schéma interne de la BD 3
Principales caractéristiques disques n Unité de disque (disk pack ) ou disque 4
Capacité de Superbit n capacitéDisque = nb. Surfaces nb. Cylindres nb. Secteurs. Par. Piste taille. Secteur n = 20 surfaces 1000 cylindres 50 secteurs par piste 512 octets n = 512, 000 octets 500, 000 kilooctets(K) 500 mégaoctets (M) 5
Transfert d ’un secteur n Secteur – n Adresse physique de secteur – n numéro de surface (no. Surface), numéro de cylindre (no. Cylindre), numéro de secteur dans la piste (no. Secteur) Adresse relative de secteur (no. Secteur. Relatif) – n unité d'adressage et de transfert minimal dans l'intervalle [0. . n-1] Tampon (buffer ) – zone de la mémoire centrale où transitent les données 6 de la mémoire secondaire
Modèle simple d'estimation du coût d'une entrée/sortie (transfert) sur disque n Temps de transfert (entrée/sortie) de n octets – Temps. ESDisque(n) = Temps. Pos. Début + Temps. Trans (n) n Temps. Pos. Début = Temps. Dép. Bras + Temps. Rotation (10 ms) – Temps. Dép. Bras : 6 -25 ms (6 ms) – Temps. Rotation : 4, 18 à 8, 35 ms = 60 à 120 tours/sec (4 ms) n Temps. Trans(n) = n / Taux. Trans. Vrac – Taux. Trans. Vrac = Nombre. Octets. Piste / Temps. Rotation. Complète (2 M/sec) – ex: Temps. Trans(2 K) = 2 K / 2 M/sec = 1 ms n ex: Temps. ESDisque(2 K) = 10 ms + 1 ms = 11 ms n Minimiser le nombre d'entrées/sorties en mémoire secondaire 7
Importance de la contiguïté physique n Ex: transfert de 2000 secteurs de 512 octets (1 M) – Secteurs consécutifs n Temps. ESDisque(1 M) = 10 ms + 500 ms = 510 ms – Secteurs dispersés aléatoirement n Temps. ESDisque(un secteur) = 10 ms + 0, 25 ms = 10, 25 ms n Total = 2000 10, 25 = 20 500 ms = 20, 5 secs n Effet de grappe (clustering) – regrouper physiquement selon patrons d ’accès logiques 8
Contrôleur de disque n Contrôleur de disque (disk controller ) – – n Interface du contrôleur : – – n processeur simple et indépendant de l'unité centrale de traitement DMA ( « Direct Memory Access » ) type de transfert (lecture ou écriture) adresse du premier secteur nombre de secteurs à transférer adresse du tampon Normes pour PC – IDE/ATA, SCSI 9
Autres types d'unité de mémoire secondaire Tableau comparatif des types de mémoire 10
Unité de mémoire secondaire logique /physique n n Partition du disque (disk partition) – découper un disque en plusieurs partitions – unité logique de mémoire secondaire Descripteur de disque – partitions, hiérarchie des répertoires et fichiers – maintenu sur disque 11
Organisation par bloc n Fichier ~ tableau de blocs (taille variable) – – Lire. Bloc(IN id. Interne, IN numéro. Bloc, OUT tampon. Application, …) Écrire. Bloc(IN id. Interne, IN numéro. Bloc, IN tampon. Application, …) 12
Bloc, page ou enregistrement physique n Ensemble de bits d'une taille fixe – habituellement n secteurs (1, 2, 4, 8, …) – traduction bloc => secteur n Unité de base de transfert de données n Unité minimale d'allocation d'espace 13
Allocation des secteurs aux blocs de Superbit n Allocation par cylindre pour minimiser déplacement du bras 14
Calcul d ’adresse relative du premier secteur d ’un bloc n no. Secteur. Relatif (105) – = no. Bloc (21) nb. Secteurs. Par. Bloc (5) 15
Calcul de l ’adresse physique du premier secteur du bloc n n no. Cylindre (0) = no. Secteur. Relatif (105) DIV nb. Secteurs. Par. Cylindre (1000) où nb. Secteurs. Par. Cylindre (1000) = nb. Secteurs. Par. Piste (50) nb. Surfaces (20) n no. Surface (2) = (no. Secteur. Relatif (105) MOD nb. Secteurs. Par. Cylindre (1000)) DIV nb. Secteurs. Par. Piste (50) n no. Secteur (5) = (no. Secteur. Relatif (105) MOD nb. Secteurs. Par. Cylindre (1000)) MOD nb. Secteurs. Par. Piste (50) 16
Allocation d'espace contigu n Allocation en vrac à la création du fichier n Croissance de la taille du fichier ? ? ? Fragmentation externe n 17
Allocation dynamique d'espace par granule n Granule d'allocation d'espace (segment, cluster, extent) – – n unité d'allocation d'espace ensemble de blocs consécutifs Fragmentation du fichier (file fragmentation) Défragmentation 18
Table d'allocation des fichiers (file allocation table - FAT) n Ex: granule = 1 bloc n Style DOS n Allocation d ’espace chaînée n Chargée en mémoire centrale 19
Taille optimale de bloc n Grande taille => – – – n effet de grappe données transférées inutilement gaspillage d ’espace pour petits fichiers Compromis – – 2 K, 4 K, 8 K pour applications traditionnelles >> pour entrepôt de données, multimédia 20
Antémémoire (cache memory ) n Mémoire intermédiaire n Données fréquemment utilisées n Réduire le temps moyen n Antémémoire disque (disk cache) – réalisée en mémoire centrale afin d'accélérer les entrées/sorties sur un disque 21
Principe de l ’ antémémoire 22
Antémémoire n Gestionnaire de l'antémémoire disque (“disk cache manager ”) 23
Écriture en antémémoire 24
Sélection d ’une victime n n n Processus #1: lire Bloc 3 et antémémoire pleine ! Choix d ’une victime pour remplacement: Bloc 2 ’ qui est sale (s = 1) Évacuation de la victime 25
Remplacement de la victime 26
Stratégie de remplacement n Maximiser la probabilité d ’accès en antémémoire n Remplacer le tampon le moins récemment utilisé (Least Recently Used (LRU)) n Remplacer le tampon le moins fréquemment utilisé (Least Frequently Used (LFU)) 27
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