Komponenten der Zugriffszeit

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1 Kapazität vs. Geschwindigkeit vs. Preis Typische Kapazität großer Systeme (Bytes Petabyte Terabyte 0 Gigabyte Megabyte 0 5 Kilobyte 0 3 Hauptsp. Cache Kapazität vs Geschwindigkeit Sekundärsp. (RAM disk magnet. u. Online- Offline- Nearline- und Zugriffszeit (sec. Cache 3UHLVYV*HVFKZLQGLJNHLW Online- Hauptsp. magnet. Sekundärsp. Nearline- und Offline Zugriffszeit (sec. S/MB Komponenten der Zugriffszeit n Vorbereitung des Zugriffs (/A-SVC 2500 Instr. - Adreßberechnung - Kanalprogramm n stets anfallende Zeitanteile - Starten /A durch BS (t SIO - Zugriffsarmbewegung (seek (t s - Aktivieren Schreib-/Lesekopf (t akt - Umdrehungswartezeit (t r - Wiederbelegen Kanal (t recon - Übertragungszeit (t tr - Prüfzeit (t p n zusätzlich: lastabhängige Wartezeiten vor Gerät und Kanal - t SIO + t akt + t p << ms - t recon lastabhängig n vereinfachtes Modell für die Zugriffszeit t = t s + t r + t tr

2 Magnetplatten: Technische Merkmale Merkmal Magnetplattentyp typische Werte 200 typische Werte 998 n Typische Werte in 2002: GB Kapazität, 0-30 MB/s ms Umdrehungszeit, 3-8 ms seek - 8 $ / GB (SCSI-n bzw.,5 $ / GB (I-n 3390 ( ( (970 t smin = Zugr.bewegung(Min 0,65 ms ms k. A. 2 ms 0 ms t sav = " (Mittel 4, ms 8 ms 2.5 ms 6 ms 30 ms t smax = " (Max. 8,5 ms 6 ms k. A. 29 ms 55 ms t r = Umdrehungszeit 4 ms 6 ms 4..ms 6.7 ms 6.7 ms T cap = Spurkapazität 78 KB 00 KB 56 KB 47 KB 3 KB T cyl = #Spuren pro Zyl N dev = #Zylinder u = Transferrate 45 MB/s 5 MB/s 4.2 MB/s 3 MB/s 0. 8 MB/s Nettokapazität 36,7 GB 0 GB.89 GB.89 GB GB isk-arrays n Konventionelle n - hohe Kapazität - relativ geringe breite und /A-Rate (ca. 60 Zugriffe/s n Trend zu kleinen n ( 3.5 Zoll - geringe Stellfläche, geringer Stromverbrauch - geringe Kosten (Massenproduktion n isk-arrays: viele kleine n werden logisch als eine verwendet *% *%

3 /A-Parallelität n Voraussetzung: eclustering von ateien über mehrere n n 2 generelle Arten von /A-Parallelität,ntra-/A-Parallelität (Zugriffsparallelität Inter-/A-Parallelität (Auftragsparallelität /A-Auftrag wird in mehrere, parallel ausführbare nzugriffe umgesetzt Mehrere unabhängige /A-Aufträge können parallel ausgeführt werden, sofern die betreffenden aten über verschiedene n verteilt sind Fehlertoleranz: Spiegelplatten (2 n Verbesserung der Lastbalancierung im Fehlerfall durch Verteilung der Kopien einer über mehrere andere n (Bsp.: Interleaved eclustering, Teradata NRQYHQWLRQHOOH6SLHJHOSOWWHQ YHUVWUHXWH5HSOLNWLRQ,QWHUOHYHG'HFOXVWHULQJ n Nachteil: höhere Wahrscheinlichkeit von atenverlust nach mehreren nausfällen n Gruppenbildung erlaubt flexiblen Kompromiß zwischen Lastbalancierung und Verfügbarkeit - Verteilung der Replikate einer nur über G- n derselben Gruppe - Mehrfachfehler führen nicht zu atenverlust solange verschiedene Gruppen betroffen sind - konventionelle Spiegelplatten ergeben sich als Spezialfall mit G=2

4 RAI- vs. RAI-5 Merkmal RAI-0 (keine Redundanz RAI- RAI-5 Speichereffizienz (Kosteneffektivität atenverfügbarkeit -- Large Reads (atentransferrate für Lesen Large Writes (atentransferrate für Schreiben Small Reads (/A-Rate Small Writes (/A-Rate Typische Referenzmuster in BS 6HTXHQWLHOOH6XFKH%VS5HOWLRQHQ6FQ 6 L 6 M 6 N 6 O Hierarchische Pfade (Bsp.: Suchem über B*-Bäume =\NOLVFKH3IGH%VS$UHLWXQJYHUNHWWHWHU6W]PHQJHQ

5 Least-Recently-Used (LRU %HLVSLHO3XIIHUJU H 5HIHUHQ]GHU6HLWH& 5HIHUHQ]GHU6HLWH( $ % & ' /586WFN $ % & ' 8QWHUVFKHLGXQJ]ZLVFKHQ /HVW5HFHQWO\5HIHUHQFHGXQG /HVW5HFHQWO\8QIL[HG,;,; 8,; 8,; $ % % $ W Probleme von LRU n LRU ungeeignet für sequentielle Zugriffsmuster (z.b. Relationen-Scan - abgearbeitete Seiten werden für dieselbe Query/Transaktion nicht mehr benötigt - sofortige rsetzung sinnvoll (-> Most Recently Used, MRU n LRU berücksichtigt nicht Charakteristika unterschiedlicher Anfrage-/ Transaktionstypen - Bsp.: Transaktionen mit hoher Referenzlokalität können durch gleichzeitige sequentielle Scans mit sehr schneller Seitenanforderung stark benachteiligt werden n LRU nutzt kein Wissen über spezielle Referenzfolgen, z.b. zyklisches Referenzieren einer Menge von Seiten - zyklisches Referenzieren von S Seiten mit S > #Rahmen internes Thrashing - zyklisches Referenzieren von S Seiten mit S < #Rahmen und Interferenz durch andere Transaktionen mit schnellerer Anforderung (stealing externes Thrashing n LRU berücksichtigt nicht unterschiedliche Referenzhäufigkeiten, z.b. zwischen Index- und atenseiten n Alternativen - Ausnutzen von Kontextwissen des Query-Optimierers ("hints" an die Pufferverwaltung - rweiterung von LRU zur Berücksichtigung von Prioritäten, Referenzhäufigkeiten etc. F