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第二章 大型服务器外存管理
2.1 引言
外存是用户长期保存数据的地方,在用户的数据处理的预算中,外存设备占了投资的很
大比重。而且这种投资在今后也会越来越大,例如,在 80 年代,一个中等规模的公司平均有
44000 个数据集,外存空间有 102G 已足够了;到了 90 年代,而同样是一个中等规模的公司
则平均要有 250000 个数据集,外存空间则需要 1T。因此如何方便、快捷、安全地使用外存
及存储在其上的数据,是操作系统外存管理部分的主要任务。
在 OS/390 中,存贮在外存上的数据可分为以下几种:
系统数据:使用频度最高,应永远可用,并且应存放在性能最好的存储介质上。
软件产品及用户数据:与应用有关,应满足应用的性能及可用性要求。
测试数据:应易于创建及恢复,应有一定的性能及可用性要求。
无论哪一种种数据,都应保证有足够的空间可用。
一个数据集在其生命期内有几个阶段:
创建:用户应确定数据集的大小,逻辑属性等,比如,记录长度。
使用:数据集在最近一段时间经常被使用,因此应当能快速访问,甚至应非常快速地访
问,保证 24 小时可用。
备份:用户数据应定期备份。
迁移:暂时不用的数据应迁移到性能较差的存储设备上。
再用:已迁移出去的数据如再用,应重新移到性能好的设备上。
死亡:不再使用的数据应删除。
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图 2.1 数据集的生命周期
如图 2.1 所示,是数据集在其生命期内这几个阶段的示意图。
在 S/390 中,内存和外存形成了一个多级的存储结构。如图 2.2 所示是 S/390 的存储结
构:
其中,黑线为处理器存储器与外存的分界线。
寄存器:由半导体器件组成,速度最快。
高速缓存: 速度较快,存放最常用的数据。
中央存储器: 有时称主存,存放正在执行的程序及正在被处理的数据。
扩展存储器:用于存储主存和外存间要交换的数据。不可被 CPU 直接访问。
外存:主要由磁盘和磁带组成。在 S/390 中使用的磁盘有很多种型号,有些速度较快,
甚至用写磁盘自带 CACHE。
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图 2.2 S/390 的多级存储结构
从图 2.2 中可以看出,OS/390 使用了多种存储介质,构成了一个多级的虚拟存储体系。
在这个虚拟存储体系中,最常用的数据放在最快的介质上,不常用的数据则放在较慢的介质
上。与传统的虚拟存储器不同的是,OS/390 在主存和换页空间之间又加了一层 EXPANDED
STORAGE,使得虚拟存储器的性能价格比得到了进一步的提高。对外存的管理也采取了类似的
思想,也就是说,常用的数据集放在了速度较快的介质上,而一旦使用率降低,则被迁移到
速度较慢的设备上。
存储管理的任务:
1.介质管理:初始化卷,监视维护卷的使用。包括安装卷,格式化卷,在卷上建立 VTOC
及 VTOC 索引。
2.数据管理 :主要包括的任务有:定义编目,选择合适的数据集组织和记录长度,分配
数据集等。
3.空间管理:目的是保证卷上有足够的空间创建新的数据集。主要任务有:删除不用的
数据集,将不常用的数据集迁移到速度较慢的设备上,释放数据集未用的空间,压缩数据集,
整理碎片等。
4.可用性管理:目的是要保证数据集的可用性,也就是说,在数据集出问题时,系统能
够从最近的备份中恢复用户的数据。为实现此目的,重要的手段是备份和恢复。
存储管理在早期比较麻烦,每一个最终用户要管理自己的数据,因此用户要非常了解系
统的硬件配置、存储设备的物理逻辑属性、甚至用户自己的数据集的存放位置。而系统管理
外存后,将数据集中数据的逻辑视图与物理设备的特性相分离,简化了使用和管理外存的接
口,使得外存管理混乱的状况得到极大的改善。
2.2 介质管理
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介质管理的主要任务是初始化存储介质、建立 VTOC 和索引以几件事维护存储介质的使
用。在 S/390 中,最常用的外存介质是磁带和直接访问设备(DASD)。
2.2.1 存储介质的存储格式
1. 磁带的存储格式
典型的磁带上的数据组织是以卷标号开始,紧随其后的是文件头标号、文件内容、文件
尾,最后是卷尾。卷标号所含的内容有:标号标示(Label ID)和卷序列号(Volume Serial
Number);文件头标号所含内容有标号标示(Label ID)和数据集名、记录格式、记录大小及
块大小。图 2.3 和图 2.4 表示了单卷多文件和多卷单文件的结构。
图 2.3 单卷多文件的磁带结构
图 2.4 多卷单文件的磁带结构
在单卷多文件情况下,使用 JCL 时,VOLUME 参数表示为:VOL=SER=vol;而在多卷单文
件情况下,使用 JCL 时,VOLUME 参数则表示为:VOL=SER=(vol1,vol2),从图中可以看出,
第一个卷结束前,没有文件尾标志。
2. 直接访问设备的存储格式
1)磁道的格式:
在 OS/390 中,每个硬盘称之为卷。卷划分为柱面,柱面又划分为磁道。每个磁道的格
式如图 2.5 所示:
图中的主要部分意义如下:
HA(Home address) :
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SKIP AREA:如果该磁道坏,则指向替换的磁道。
图 2.5 DASD 设备的磁道格式
F:指示该磁道是否坏。
CCHH:该磁道的柱面及磁道地址。
R0(Record 0):磁道描述记录。
R1-Rn:数据记录 1-n。
2)卷格式:
卷的磁道 0 面 0 道保留。其 R1,R2 用于启动,R3 含有卷标号,及指向 VTOC 区的指针。
3. 卷的格式化
ickdsf 是一个程序,可由 job 或 ismf 命令来执行。其功能是:
1)写卷标。
2)初始化 VTOC
3)写初始化代码
4)建 VTOC 索引(可选)
以下是一个在 JCL 中运行 ICKDSF 的示例:
//JOBNAME JOB YOUR INSTALLATION'S JOB-ACCOUNTING DATA
//JOBCAT DD DSNAME=YOUR.CATALOG,DISP=SHR
//STEP1 EXEC PGM=ICKDSF
//MYVOL DD UNIT=devicetype,DISP=OLD,VOL=SER=VOL123
//STEPCAT DD DSNAME=ANOTHER.CATALOG,DISP=SHR
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乔治甘
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