Circuíto Hard Disk Cache e Operación

Todos os discos duros modernos conteñen un caché integrado, tamén moitas veces chamado buffer. O obxectivo desta memoria non é moi diferente doutros caché usados no PC, aínda que isto non sexa normalmente considerado como parte da xerarquía regular PC caché. A función do caché é funcionar como un amortecedor entre un dispositivo relativamente rápido e relativamente lento. Para discos duros, a caché se usa para almacenar os resultados de lecturas recentes do disco, e tamén para "pre-fetch" de información que pode ser solicitada no futuro próximo, por exemplo, o sector ou sectores inmediatamente despois do só solicitado.

O uso de caché mellora o rendemento de calquera disco duro, reducindo o número de accesos ao disco físico en repetidas lecturas e permitindo que os datos de fluxo continuo dende o disco cando o autobús está ocupado. A maioría dos discos duros modernos teñen entre 512 KiB e 2 MB de caché interno, aínda que algúns drives SCSI de alto rendemento teñen tanto como 16 MiB, máis do que moitos PCs teñen todo!

Nota: Cando alguén fala xenericamente sobre unha caché de disco, que xeralmente non son referentes a esta área de memoria pequeno dentro do disco duro, senón cun caché de memoria do sistema reservada para buffer accesos ao sistema de disco.

Tamaño do caché de disco duro

Nos últimos anos, os fabricantes de disco duro aumentou dramaticamente o tamaño dos buffers de disco duro nos seus produtos. Ata recentemente, finais dos anos 1990, 256-512 KiB era común en unidades de consumo, e non era raro atopar só 512 KiB buffers no mesmo algunhas unidades SCSI (aínda que moitos deles a partir de 1 MiB de 4 MiB). Hoxe, dous buffers MiB son comúns no polo miúdo drives IDE / ATA, e algúns drives SCSI agora están dispoñibles cun colosal 16 MiB!

Eu creo que hai dúas razóns principais para este aumento dramático no tamaño do buffer. A primeira é que os prezos das memorias caeron vertixinosamente ao longo dos últimos anos. Con o custo de memoria de só preto de US $ 1 por MiB hoxe, non custa moito para aumentar a cantidade de fabricantes de poñer nas súas unidades. O segundo está relacionado á marketing: os compradores do disco duro ten unha percepción de que a dobrar ou quadruplicar o tamaño do buffer terá un grande impacto sobre o rendemento do hardware.

O tamaño da caché do disco é importante para o seu impacto global na mellora do rendemento do sistema, pola mesma razón que a memoria do sistema engadindo ha mellorar o rendemento do sistema, e por aumentar o caché do sistema vai mellorar o desempeño tamén. Sen embargo, a atención que o tamaño do buffer do disco duro está comezando hoxe é amplamente injustificada. Tornouse aínda outro número "máxico" do mundo do hardware que é lanzado en torno demasiado vaga e esaxerada polos vendedores. De feito, unha comparación Benchmarking feito por StorageReview.com presentaron diferenza de rendemento moi pequena entre 512 KiB e un buffer MiB versións do mesmo disco duro Maxtor. Vexa esta sección para saber máis sobre esta métrica de performance.

Entón, onde iso nos leva? Basicamente, a constatación de que o tamaño do buffer é importante só para unha extensión, e que só as grandes diferenzas (4 MiB vs 512 KiB) son susceptibles de ter un impacto significativo no desempeño. Lembre tamén que o tamaño do buffer interno da unidade será pequeno na maioría dos sistemas en comparación coa cantidade de memoria do sistema reservada polo sistema operativo para o seu caché de disco. Estes dous caché, o interior da unidade e un sistema operativo usa para evitar ter que xestione a unidade de todo, unha función semellante, e realmente traballar xuntos para mellorar o rendemento.

Hard Disk Write caché

Caché de lectura a partir do caché do disco duro e grava o disco duro son similares nalgúns aspectos, pero moi diferente noutros. Son os mesmos no seu obxectivo global: a disocia o PC rápido da mecánica lenta do disco duro. A diferenza fundamental é que a escrita implica un cambio no disco duro, mentres que unha lectura non.

Sen caché de gravación, cada gravación para o disco duro implica unha performance hit, mentres que o sistema agarda o disco duro para acceder ao lugar correcto no disco duro e gravar os datos. Como foi mencionado na discusión xeral do circuíto de caché e funcionamento, iso leva polo menos 10 miles de segundo na maioría das unidades, o que é moito tempo no mundo dos ordenadores e realmente diminúe o rendemento que o sistema agarda o disco duro. Este modo de operación chámase caché write-through. (O contido da área de escritura realmente son feitas en caché, no caso precisa ser lido de novo máis tarde, pero a gravación para o disco sempre ocorre ao mesmo tempo.)

Cando o caché de gravación está habilitado, cando o sistema envía unha gravación para o disco duro, o circuíto de lóxica rexistra a escribir no seu caché máis rápido, e de seguido envía un aviso ao sistema operativo dicindo, en esencia, "todo feito!" O resto do sistema pode entón continuar no seu camiño alegre, sen ter que estar esperando para o atuador para a posición eo disco a xirar, e así por diante. Isto chámase caché write-back, porque os datos almacénanse no caché e só ", escrito para atrás" para os pratos máis tarde.

funcionalidade Write-back, por suposto mellora o rendemento. Hai un prendedor todo. A unidade envía de volta dicindo que "todo feito" cando realmente non é feito, os datos non está no disco en todo, é só no caché. Os circuítos de disco duro lóxica comezar a gravar os datos no disco, pero claro que isto leva moito tempo. O disco duro está usando unha variante do vello que "o cheque está no correo" truco que podes escoitar cando chamar alguén para lembra-los de que préstamos que deberían pagar hai tres semanas.

Agora, iso non é realmente un problema na maioría das veces, mentres que a enerxía permanece aceso. Como a memoria caché é volátil, o poder sae, o seu contido é perdido. Se hai algunha pendência escribe no caché que non foron escritos para o disco, sen embargo, eles se foron para sempre. Peor, o resto do sistema non ten como saber isto, porque cando é contada polo disco duro "todo feito", non se pode realmente saber o que iso significa. Entón non é só algunha perda de datos, o sistema aínda non sabe cales son os datos, ou mesmo que pasou. O resultado final pode ser arquivo de problemas de consistencia, a corrupción do sistema operativo, e así por diante. (Por suposto, este problema non afecta caché le en todo. Poden ser descartamos en calquera momento.)

Debido a este risco, en ocasións o caché de gravación non se usa. Isto é especialmente certo para aplicacións en alta integridade de datos é crucial. Debido á mellora no desempeño que ofrece gravación caché, sen embargo, é cada vez máis utilizadas, a pesar do risco, eo risco é atenuado a través do uso de tecnoloxía adicional. A técnica máis común é simplemente asegurar que o poder non se apagan! En ambientes high-end do servidor, cos seus no-breaks e mesmo fontes de alimentación redundantes, tendo por cubrir grava caché é moito menos unha preocupación. Por máis paz de espírito, as unidades que empregan a máis caché de gravación ten unha escrita "flush" recurso que informa o drive para gravar no disco inmediatamente calquera pendência escribe no seu caché. Este é un comando que normalmente ser enviados ata as baterías da UPS foi para fóra unha interrupción de enerxía se detectou polo sistema, ou un pouco antes o sistema era para ser desactivado por calquera outro motivo.
A recuperación dos datos Salon congratula-se com os vosos comentarios e compartir con nós as súas ideas, suxestións e experiencias. Datos recuperación salón é dedicado a compartir os datos de recuperación de información máis útil cos nosos usuarios e só se é bo de recuperación de datos ou de coñecemento relacionadas, por favor, mande-nos un correo-e e imos publicar o seu artigo aquí. Necesitamos facer a recuperación dos datos Salón de ser o máis profesional e exenta de recuperación de datos en liña do libro-E