Charges des E/S et performance

La charge des E/S à laquelle un disque dur est soumis représente un autre élément ayant une influence sur la performance des disques durs. Parmi les aspects spécifiques de la charge des E/S figurent :

• La quantité d’opérations de lecture par rapport à la quantité d’opérations d’écriture

• Le nombre actuel de lecteurs/scripteurs

• L’endroit où les opérations de lecture/écriture sont effectuées

Ces points sont traités de manière plus détaillée dans les sections suivantes.

5.4.2.1. Opérations de lecture contre opérations d’écriture

Pour un disque dur moyen utilisant des supports magnétiques pour le stockage de données, le nombre des opérations d’E/S de lecture par rapport à celui des opérations d’E/S d’écriture n’est pas vraiment source d’inquiétude dans la mesure où les opérations de lecture et les opérations d’écriture prennent

autant de temps à être effectuées.⁶. Ceci étant, le temps nécessaire au traitement des opérations de lecture et d’écriture est différent pour d’autres technologies de stockage de masse⁷.

En conséquence, les périphériques prenant plus de temps pour traiter les opérations d’E/S d’écriture (par exemple) sont capables de traiter moins d’opérations d’E/S d’écriture que d’opérations d’E/S de lecture. Dans une optique différente, une opération d’E/S d’écriture utilise une plus grande partie de la capacité du périphérique à traiter des requêtes d’E/S, qu’une opération d’E/S de lecture.

5.4.2.2. Lecteurs/Scripteurs multiples

Un disque dur traitant des requêtes d’E/S provenant de sources multiples doit faire face à une charge différente qu’un disque dur traitant des requêtes d’E/S provenant d’une seule source. Une telle situa-tion s’explique essentiellement par le fait que de multiples demandeurs d’E/S ont le potentiel de faire peser une charge d’E/S plus élevée sur un disque dur, que ne peut le faire un seul demandeur d’E/S.

En effet, à moins que le demandeur d’E/S ne soit un outil de mesure des performances d’E/S ayant pour seule fonction de produire des requêtes d’E/S aussi rapidement que possible, un certain degré de traitement doit être effectué avant qu’une E/S ne puisse être effectuée. Après tout, le demandeur doit établir la nature de la requête d’E/S avant qu’elle ne puisse être effectuée. Étant donné que le traitment nécessaire pour déterminer la nature de la requête prend un certain temps, il existe une limite supérieure à la charge d’E/S pouvant être engendrée par tout demandeur — seul un CPU plus rapide peut augmenter cette limite. Cette limitation est plus prononcée si le demandeur à besoin d’une saisie de l’utilisateur avant d’effectuer une opération d’E/S.

Toutefois, lorsqu’il existe des demandeurs multiples, il est possible de maintenir des charges d’E/S supérieures. Dès lors que la puissance de CPU disponible est suffisante pour assurer le traitement nécessaire à la création de requêtes d’E/S, l’ajout de demandeurs d’E/S supplémentaires se traduit en une augmentation de la charge d’E/S.

À cet égard cependant, un autre aspect influence la charge d’E/S produite. Ce dernier sera abordé dans la section suivante.

5.4.2.3. Emplacement des opérations de lecture/écriture

Bien que cet aspect des performances du disque dur ne se limite pas seulement à un environnement ayant de multiples demandeurs, il a tendance à se manifester de manière plus prononcée dans un tel environnement. Le problème est de savoir si les demandes de données d’E/S venant d’un disque dur concernent des données physiquement proches des autres données qui sont également demandées.

La raison pour laquelle cet aspect est important devient plus clair lorsqu’on garde à l’esprit la nature électromécanique du disque dur. Le composant le plus lent de tout disque dur est le bras d’accès.

Par conséquent, si les données auxquelles les requêtes d’E/S entrantes ont accès ne nécessitent aucun mouvement du bras d’accès, le disque dur est à même de répondre à un nombre bien plus élevé de requêtes de données d’E/S, que si les données auxquelles l’accès est nécessaire se trouvent éparpillées sur tout le disque et demandent donc au bras d’accès de bouger énormément.

Pour illustrer ce point, il suffit d’examiner les caractéristiques de performance desdisques durs. Ces caractéristiques incluent souvent letemps d’accès au cylindre adjacent(lorsque le bras d’accès ne 6. Strictement parlant, ce n’est pas vraiment le cas. Tous les disques durs disposent, sur la carte mère, d’une certaine quantité de mémoire cache qui est utilisée pour améliorer les performances en écriture. Cependant, toute requête d’E/S demandant la lecture de données doit à un moment ou à un autre, être satisfaite en lisant physiquement les données sur le support de stockage. Dans de telles conditions, même si le cache peut permettre de réduire les problèmes de performance liés à la lecture des E/S, il ne peut en aucun cas éliminer totalement le temps nécessaire à la lecturephysique des données sur le support de stockage.

7. Certains disques durs optiques ont ce comportement en raison des limitations physiques dues aux technolo-gies utilisées pour implémenter un stockage optique des données.

bouge qu’un tout petit peu — seulement jusqu’au cylindre placé juste à côté) et letemps d’accès full-stroke(lorsque le bras d’accès effectue une course complète et se déplace donc du tout premier au tout dernier cylindre). Par exemple, ci-dessous figurent les temps d’accès d’un disque dur à haute performance :

Cylindre adjacent Full-Stroke

0,6 8,2

Tableau 5-4. Temps d’accès au cylindre adjacent et temps d’accès full-stroke (en millisecondes)

5.5. Mise en utilisation du stockage

Une fois qu’un périphérique de stockage de masse est en place, de lui même, il ne sert pas à grand chose. En effet, il peut certes servir à lire et écrire des données, mais sans structure sous-jacente, l’accès aux données n’est possible qu’en utilisant des adresses de secteurs (soit géométriques, soit logiques).

Il manque des méthodes permettant d’utiliser beaucoup plus facilement le stockage brut fourni par le disque dur. Les sections suivantes examinent certaines des techniques les plus couramment utilisées pour ce faire.

5.5.1. Partitions/Tranches

Un administrateur système est toujours frappé par le fait que la taille d’un disque dur peut être bien supérieure aux besoins de la tâche à effectuer. En effet, de nombreux systèmes d’exploitation sont en mesure de découper l’espace de leur disque dur en différentespartitionsoutranches.

Étant donné que les partitions sont séparées les unes des autres, elles peuvent utiliser des quantités d’espace différentes sans que cet espace n’affecte d’une manière ou d’une autre celui utilisé par les autres partitions. Par exemple, même si la partition contenant les fichiers de l’utilisateur approche sa capacité, la partition contenant les fichiers qui composent le système d’exploitation n’est pas du tout affectée. Le système d’exploitation dispose toujours d’espace libre pour sa propre utilisation.

Bien que cette perception soit un peu simpliste, vous pouvez plus ou moins comparer les partitions à des disques durs. En fait, certains systèmes d’exploitation font référence aux partitions en tant que

"disques". Toutefois, ce point de vue n’est pas tout à fait exact ; il est donc important d’examiner les partitions de manière plus détaillée.

5.5.1.1. Attributs des partitions

Les partitions sont définies en fonctions des attributs suivants :

• Géométrie de la partition

• Type de partition

• Champ du type de partiton

Ces attributs sont examinés de manière plus détaillée dans les sections suivantes.

5.5.1.1.1. Géométrie

La géométrie d’une partition fait référence à son emplacement sur un disque dur. Elle peut être définie en terme de cylindres de début et de fin, têtes et secteurs, bien que les partitions commencent et finissent le plus souvent à la limite d’un cylindre. La taille d’une partition est alors définie comme étant la quantité de stockage existant entre les cylindres de début et de fin.

5.5.1.1.2. Type de partition

Le type de partition fait référence à la relation existant entre une certaine partition et les autres parti-tions du disque dur. Il existe trois types différents de partiparti-tions :

• Partitions primaires

• Partitions étendues

• Partitions logiques

Les sections suivantes décrivent en détail chacun des types de partitions.

5.5.1.1.2.1. Partitions primaires

Les partitions primaires sont des partitions qui, dans la table des partitions du disque dur, peuvent prendre un des quatre emplacements.

5.5.1.1.2.2. Partitions étendues

Les partitions étendues ont été développées pour répondre à un besoin en partition allant au-delà des quatre partitions disponibles sur chaque disque dur. Une partition étendue peut elle-même contenir de multiples partitions, permettant ainsi d’augmenter considérablement le nombre de partitions possibles sur un seul disque dur. L’apparition des partitions étendues a été motivée par les capacités croissantes des nouveaux disques durs.

5.5.1.1.2.3. Partitions logiques

Les partitions logiques correspondent aux partitions contenues à l’intérieur d’une partition étendue ; du point de vue de leur utilisation, elles ne sont en aucun cas différentes d’une partition non étendue.

5.5.1.1.3. Champ du type de partition

Chaque partition a un champ de type qui contenient un code indiquant l’utilisation prévue de la par-tition. Le champ de type correspondra peut-être (ou non) au système d’exploitation de l’ordinateur. Il correspondra peut-être plutôt à la manière dont les données seront stockées au sein de la partition. La section suivante fournit de plus amples informations sur cet aspect important.