Оптимизация дисковой системы

Данная статья - попытка дать ответы на вопросы о том, как из имеющихся программных и аппаратных компонент создать оптимальную систему. Речь пойдет о производительности дискового комплекса - о способе подключения жестких дисков и приводов CD/DVD, о драйверах IDE-контроллеров, о том, где лучше всего разместить файл виртуальной памяти и какой размер выделить под это, и о многих других вопросах производительности.

Материал данной статьи достаточно универсален, так как большая часть обсуждаемых проблем относится либо к аппаратуре, либо к общим принципам построения современных операционных систем. Тем не менее, там, где я смогу это сделать, я попытаюсь дать и конкретные советы по изменению настроек конкретных систем.

Интерфейс IDE

Аппаратное подключение устройств
Подавляющее большинство современных компьютеров имеют дисковую систему, построенную на основе интерфейса IDE (ATAPI). Традиционная материнская плата имеет два канала IDE-контроллера - первичный (primary) и вторичный (secondary), каждый из которых представляет собой, по сути, отдельный контроллер. Каждый канал имеет собственный разъем на материнской плате и отдельный шлейф, к которому можно подключить один или два IDE устрой ства. Одно из них будет работать в режиме master, а другой - в режиме slave, и эти режимы устанавливаются перемычками на накопителе или приводе. Я не открою каких-либо новых фактов - все, что я скажу в данном разделе, уже сказано в различных документах и FAQ-ах. Несмотря на это, вопрос о том, что и куда подключать, встречается достаточно часто, и поскольку от этого напрямую зависит работа дисковой системы, я попытаюсь собрать воедино все, что можно сказать на эту тему.

Сразу добавлю, что описывать быстродействие систем на основе SCSI в этой статье не представляется возможным - в основном, из-за необъятности этой темы и наличия огромного числа частностей.

Как работают два устройства, размещенные на одном канале (шлейфе)?
К сожалению, сложившийся протокол работы с IDE устройствами не позволяет двум накопителям, работающим на одном канале, работать полностью отдельно друг от друга. Дело даже не в том, что они используют общий шлейф (кабель) для подсоединения к контроллеру.

Проблема стоит несколько острее - сам протокол передачи данных (устройство контроллера) и режим работы драйвера, используемый в подавляющем числе IDE систем, не позволяет использовать одно из устройств, пока другое устройство не выполнило данную ему команду. На практике это выливается в очень неприятную вещь: например, винчестер получил команду считать сектор. Часто он не может сделать этого сразу - например, потому, что головки жесткого диска находятся в другой области и для чтения сектора придется совершать механические операции.

Во время поиска нужных данных - порядка десятка миллисекунд - устройство просто молчит, выполняя команду контроллера. К огромному сожалению, во время этого периода второе IDE устройство, расположенное на том же контроллере (канале), просто недоступно. Проблема двух жестких дисков, расположенных на одном IDE контроллере, еще не так страшна, потому что жесткий диск в любом случае способен выполнить данные ему команды достаточно быстро. В случае же, например, с приводом CD-ROM, проблема может встать гораздо серьезнее. Когда CD-ROM осуществляет поиск дорожки (порядка сотни миллисекунд, в редких случаях - и больше), выполняет какие-то свои, например калибровочные, манипуляции или даже просто испытывает затруднения при чтении сектора (до десятка (!) секунд), второе устройство, работающее на том же канале, просто недоступно.

Вывод, к сожалению, приходится делать такой: если это возможно, размещайте устройства, с которыми будет осуществляться одновременная работа, на разных контроллерах. Если у вас всего два устройства - вы просто поставите их на разные контроллеры, и каждое из них будет работать отдельно от другого, а значит, оптимальным образом. А если устройств больше?

1. Два винчестера и CD/DVD-ROM? Скорее всего, имеет смысл оставить один - главный, системный, винчестер в одиночестве, чтобы ничего не могло помешать доступу к системным файлам и виртуальной памяти. А если вы хотите поставить часть программ или файл виртуальной памяти на другой винчестер? В таком случае вам все равно лучше будет разнести эти винчестеры по разным контроллерам, чтобы обеспечить их одновременную работу. С другой стороны, если вы часто используете CD/DVD - например, часто слушаете музыку (МР3), то, может быть, имеет смысл поставить читающий диски привод на отдельный контроллер - в таком случае трудности чтения данных с CD не помешают вашей фоновой работе и не заморозят главные жесткие диски, а значит и весь компьютер.
2. Пишущий привод (CD-R/-RW/DVD-ROM)? Подумайте над тем, с какого носителя вы будете осуществлять запись на этот привод. Если, например, вы часто переписываете диски "на лету" (с обычного CD-ROM на CD-R), то вам крайне желательно разнести CD-ROM и привод CD-R по разным контроллерам. Если у вашего привода достаточно большой буфер, то это не очень важно, но в случае если буфер вашего записывающего привода невелик, то было бы крайне хорошо разместить его на отдельном контроллере в одиночестве. Или не в одиночестве (если это невозможно), а хотя бы в паре с таким устройством, которое не будет использоваться в процессе записи дисков - например, можно поставить его в паре с винчестером, на котором хранятся данные, не относящиеся к процессу записи.

К вопросу о том, как размещать несколько винчестеров для создания оптимальной по быстродействию системы и какую пользу можно получить от нескольких жестких дисков, мы еще вернемся.

Slave или master?

Два устройства, размещенные на одном шлейфе, тем или иным способом сотрудничают для обеспечения своей работы. Каждое IDE-устройство имеет переключатель slave или master, и два устройства, работающие на одном шлейфе, должны работать в разных режимах. Имеет ли практическое значение, какое из устройств будет slave, а какое - master? В настоящее время можно достаточно уверенно сказать: это не имеет значения. Работа протокола IDE в том виде, к которому он пришел к настоящему времени, практически не зависит от того, какое из устройств будет slave, а какое - master. Устанавливайте перемычки так, как это будет логичнее с точки зрения операционной системы (по умолчанию в большинстве систем буквы назначаются дискам в том порядке, в котором они физически присутствуют в системе - т.е. сначала пойдет master, потом - slave). Единственное, что все-таки можно сказать по поводу аппаратного аспекта - если у вас есть очень старый жесткий диск или CD-ROM (скажем, более чем пятилетней давности), постарайтесь не ставить его как master к более современному устройству. Это вряд ли принесет потерю быстродействия, но может дать принципиальные проблемы совместимости, из-за которых второе устройство (slave) или даже оба накопителя будут работать некорректно или не будут работать вообще. Еще одно замечание - если на одном контроллере стоят два привода, способных читать CD, то загрузиться со второго (slave) привода у вас не получится.

Последняя проблема уже решена в последних материнских платах (в BIOS AWARD 6.0, например, можно выбрать, какое именно устройство будет считаться CD-приводом при выборе последовательности загрузки), однако пока таких плат далеко не большинство. Если у вас два CD на одном контроллере (например, CD и CD-RW) и вы хотите получить возможность загружаться именно с CD привода, желательно поставить его как master - это сработает независимо от платы и версии BIOS.

Какое устройство подключать к среднему разъему шлейфа, а какое - к крайнему?

Это также не имеет решающего значения. Да, какие-то электромагнитные моменты делают предпочтительным ту или иную комбинацию, но на практике гораздо более важен другой аспект: просто соединяйте устройства так, чтобы кабель проходил по возможности свободно, не изгибался и не натягивался. Лишние механические деформации и напряжение шлейфа могут привести к тому, что в каком-то месте (например, в разъеме) получится слабый контакт или (частичное) повреждение проводов самого шлейфа, а это может привести к потере данных или ненадежной работе накопителей. Еще одна неприятная штука: если шлейф частично выйдет из разъема в процессе работы системы - также может принести кучу неприятных последствий, вплоть до физической поломки (это, впрочем, вряд ли). Поэтому совет будет простой - соединяйте устройства так, чтобы не напрягать кабель. Учесть другие факторы все равно вряд ли получится.

Использованы материалы сайта КГ