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Linuxtopia - Red Hat Enterprise Linux Einfuhrung in die System-Administration - Speicher verwalten

Kapitel 5. Speicher verwalten

Wenn es etwas gibt, das die meiste Arbeitszeit eines Systemadministrators in Anspruch nimmt, dan ist es die Speicherverwaltung. Es scheint, dass Festplatten immer zu wenig freien Speicherplatz haben, immer mit zu viel I/O-Aktivit�ten �berladen werden oder unerwartet ausfallen. Es ist daher notwendig, �ber ein solides Wissen �ber Festplattenspeicher zu verf�gen, um ein erfolgreicher Systemadministrator zu sein.

5.1. Ein �berblick �ber Speicher-Hardware

Bevor Sie Speicher verwalten, m�ssen Sie als erstes die Hardware verstehen, auf der Daten gespeichert werden. Sie sollten zumindest ein Grundverst�ndnis �ber Massenspeicher haben, ansonsten stehen Sie vielleicht irgendwann vor einem Speicher-bezogenen Problem, aber haben nicht das Hintergrundwissen, um das was Sie sehen richtig zu interpretieren. Indem Sie Einsichten in den Hardwarebetrieb gewinnen, sind Sie in der Lage entscheiden zu k�nnen, ob das Speicher-Subsystem Ihres Computers ordnungsgem�� funktioniert.

Der gr��te Teil der Massenspeicherger�te verwendet gewisse rotierende Medien und unterst�tzt den willk�rlichen Zugriff auf Daten auf diesen Medien. Dies bedeutet, dass folgende Komponenten in fast jedem Speicherger�t zu finden sind:

  • Disk Platten

  • Daten Schreib-/Leseger�t

  • Zugriffsarme

In den folgenden Abschnitten werden diese Komponenten im Detail beschrieben.

5.1.1. Disk Platten

Das rotierende Medium, das von fast allen Massenspeicherger�ten verwendet wird, besteht aus einer oder mehreren flachen, kreisf�rmigen Platten. Die Platte kann aus einer Vielzahl verschiedener Materialien, wie zum Beispiel Aluminium, Glas oder Polycarbonat bestehen.

Die Oberfl�che jeder Platte wird speziell f�r das Speichern von Daten bearbeitet. Die genaue Behandlung h�ngt von der Art der zu verwendenden Datenspeichertechnologie ab. Die am h�ufigsten eingesetzte Methode basiert auf Magnetismus; in diesen F�llen sind die Platten mit einem Mischpr�parat beschichtet, welches gute magnetische Charakteristiken aufweist.

Eine weitere h�ufige Methode der Speichertechnologie basiert auf optischen Prinzipien. In diesem Fall sind die Platten mit Materialien beschichtet, deren optische Eigenschaften ge�ndert werden k�nnen, sodass Daten hierauf optisch[1] gespeichert werden k�nnen.

Egal welche Technologie benutzt wird, es werden bei allen diesen Speichertechnologien die PLatten gedreht, was der gesamten Oberfl�che erlaubt, an einer anderen Komponente vorbeizustreichen — dem Daten-Lese/Schreib-Ger�t.

5.1.2. Daten Schreib-/Leseger�t

Das Daten-Lese/Schreib-Ger�t ist die Komponente, welche die Bits und Bytes eines Computersystems in optische oder magnetische Variationen umwandelt, die zur Kommunikation mit den Materialien, welche zur Beschichtung der Platten verwendet worden sind, notwendig sind.

Manchmal sind die Bedingungen, unter denen diese Ger�te arbeiten m�ssen, geradezu eine Herausforderung. So m�ssen zum Beispiel f�r magnetische Speicherger�te die Lese-/Schreib-Ger�te (auch als K�pfe bezeichnet) sich in sehr geringem Abstand zur Oberfl�che der Platte befinden. Wenn sich jedoch K�pfe und Platte ber�hren, w�rde die daraus resultierende Reibung schweren Schaden an Kopf und Platte anrichten. Aus diesem Grund sind die Oberfl�chen von K�pfen und Platten sorgf�ltig poliert und die K�pfe verwenden den von der sich drehenden Platte entstehenden Luftdruck, um �ber der Plattenoberfl�che zu "schweben"; in einer H�he, die geringer ist als die Dicke eines menschlichen Haares. Deswegen sind magnetische Festplatten so anf�llig f�r Ersch�tterungen, pl�tzliche Temperatur�nderungen und jegliche durch Luft �bertragene Verschmutzung.

Die Probleme, die bei optischen K�pfen auftauchen k�nnen, unterscheiden sich von denen f�r magnetische K�pfe — hier m�ssen die K�pfe sich in einem relativ konstanten Abstand zur Oberfl�che der Platte befinden. Ansonsten k�nnen die Linsen, die auf die Platte gerichtet sind, kein ausreichend scharfes Bild produzieren.

In beiden F�llen verwenden die K�pfe jedoch nur einen Bruchteil der Plattennoberfl�che f�r das Speichern der Daten. Indem sich die Platte unter den K�pfen dreht, nimmt dieser Teil der Oberfl�che die Form einer sehr d�nnen kreisf�rmigen Linie an.

Dies w�rde jedoch bedeuten, dass mehr als 99% der Plattenoberfl�che verschwendet w�rden. Man k�nnte zus�tzliche K�pfe �ber der Platte installieren, um die Oberfl�che voll auszunutzen, wobei hierf�r mehr als tausend K�pfe eingesetzt werden m�ssten, um die gesamte Oberfl�che abzudecken. Was ben�tigt wird, ist eine Methode, mit der die K�pfe �ber die gesamte Oberfl�che der Platte bewegt werden k�nnen.

5.1.3. Zugriffsarme

Indem man den Kopf an einem Arm befestigt, der �ber die gesamte Oberfl�che der Platte schwebt, ist es m�glich, diese in vollem Umfang f�r die Datenspeicherung zu verwenden. Der Zugriffsarm muss jedoch zwei Dinge k�nnen:

  • Sich sehr schnelle bewegen

  • Sich sehr genau bewegen

Der Zugriffsarm muss sich so schnell wie m�glich bewegen k�nnen, da jegliche Zeit, die zum Bewegen des Arms von einer Position zur n�chsten ben�tigt wird, verschwendete Zeit ist. Dies liegt daran, dass keine Daten geschrieben werden k�nnen, solange sich der Arm noch in Bewegung befindet[2].

Der Zugriffsarm muss sich mit gro�er Pr�zision bewegen, da wie bereits erw�hnt die vom Kopf abgetastete Oberfl�che sehr klein ist. Aus diesem Grund wird zur effizienten Nutzung der Speicherkapazit�t der Kopf gerade nur soweit bewegt, dass sichergestellt wird, dass Daten in der neuen Position keine Daten �berschreiben, die in der vorhergehenden Position geschrieben worden sind. Hieraus resultiert der Effekt der Aufteilung der Plattenoberfl�che in tausende, konzentrische "Ringe" oder Tracks. Die Bewegung des Zugriffsarms von einem Track zum n�chsten wird h�ufig als Seeking bezeichnet und die hierf�r ben�tigte Zeit als Seek-Time oder Suchzeit.

Gibt es mehrere Platten (oder eine Platte, bei der beide Seiten f�r die Datenspeicherung verwendet werden), sind die Arme f�r jede Oberfl�che �bereinander "gestapelt" angebracht; es kann also simultan auf den selben Track auf jeder Oberfl�che zugegriffen werden. K�nnten die Tracks f�r jede Oberfl�che bildlich dargestellt werden, mit dem Zugriff statisch �ber einem Track, so w�rden diese �bereinander gestapelt in der Form eines Zylinders erscheinen. Aus diesem Grund werden die Tracks, auf die an einer bestimmten Position der Zugriffsarme zugegriffen werden kann, als Zylinder bezeichnet.

Fu�noten

[1]

Einige optische Ger�te — insbesondere CD-ROM-Laufwerke — verwenden andere Methoden zur Datenspeicherung; diese Unterschiede werden an den entsprechenden Stellen in diesem Kapitel behandelt.

[2]

Bei einigen optischen Ger�ten (wie CD-ROM-Laufwerke) ist der Arm st�ndig in Bewegung und erzeugt so eine spiralf�rmige Linie des Kopfes auf der Platte. Dies ist ein grundlegender Unterschied in der Verwendung des Speichermediums und reflektiert die Herkunft der CD-ROM aus dem Musikbereich, wo kontinuierliches Abrufen von Daten h�ufiger ben�tigt wird als das punktgenaue Suchen.

 
 
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