Conceptos Esenciales de Gestión de Memoria, Volúmenes y Planificación de Disco

Gestión de Memoria

La gestión de memoria es fundamental para el funcionamiento eficiente de un sistema operativo. A continuación, se describen los principales enfoques:

• Contigua Simple: En este esquema, no hay una gestión de memoria compleja. Un solo proceso puede utilizar la memoria principal en su totalidad.
• Asignación de Memoria Particionada: En este caso, sí hay gestión de memoria. La memoria principal se particiona para cargar el sistema operativo (SO) y varios procesos simultáneamente.

  Tipos de Particiones

  • Fijas o Estáticas (MFT): Particiones con tamaño predefinido. Los procesos acceden utilizando una cola o varias colas.
  • Variables o Dinámicas: Se crean según el uso de los procesos que se van introduciendo. Genera una tabla de particiones que guarda las particiones en uso y una tabla de áreas libres. Estas áreas se compactan para obtener espacios más grandes. Algoritmos de acceso: del primer hueco, del mejor hueco y del peor hueco.
• Paginación: Los datos de un proceso pueden ser almacenados de forma no contigua, lo que permite aprovechar mejor el espacio de la memoria. Se guardan en "páginas" y para cada proceso se almacena una lista de las páginas que tiene en uso.
• Segmentación: Utiliza medidas físicas de la memoria para generar las particiones, empleando segmentos y pilas para enumerar dichas particiones.
• Memoria Virtual: Si se necesita más RAM de la disponible físicamente, se genera una partición SWAP en el disco duro, utilizada como espacio de intercambio entre la RAM y el disco duro. Esta técnica se conoce como swapping.

Volumen

Un volumen no es una partición, aunque normalmente se corresponde con una. Tiene asociada una letra de unidad, un determinado sistema de archivos y un medio de almacenamiento.

Tipos de Volumen

• Simple: Contiene espacio de un solo disco dinámico. No tiene tolerancia a errores y puede ser reflejado.
• Distribuido: Contiene espacio de varios discos dinámicos. No tiene tolerancia a errores ni puede ser reflejado. El tamaño aportado por cada disco puede no ser el mismo.
• Seccionado (RAID 0): Es un volumen distribuido con mayor rendimiento. Los volúmenes que lo componen deben ser del mismo tamaño y no pueden ser reflejados ni extendidos.
• Reflejado (RAID 1): También conocido como volumen espejo. Guarda la información en dos volúmenes. No se pueden extender y pueden estar en el mismo disco. Los volúmenes deben ser del mismo tamaño. Es posible "romper" el reflejo (haciendo que los volúmenes sean independientes) o quitar la configuración de reflejo.
• RAID 5: Divide los datos a nivel de bloques, distribuyendo la información de paridad entre todos los discos. Ofrece un bajo coste de redundancia y necesita un mínimo de tres discos. Presenta una gran velocidad de lectura y un rendimiento bajo en escritura.
• RAID 0+1: Los datos se organizan primero en un arreglo RAID 0, y luego este conjunto de datos se refleja en un arreglo RAID 1.
• RAID 1+0: Al contrario que RAID 0+1, los datos se reflejan primero en arreglos RAID 1, y luego estos arreglos se combinan en un RAID 0.

Planificación de Acceso al Disco

La planificación de acceso al disco es crucial para optimizar el rendimiento de entrada/salida. A continuación, se describen los algoritmos más comunes:

• FCFS (First-Come, First-Served): Atiende las solicitudes en el estricto orden de llegada.
• SSTF (Shortest Seek Time First): Atiende la solicitud más cercana a la cabeza de lectura/escritura en cada momento.
• SCAN: Realiza barridos continuos y atiende las solicitudes que se encuentra en su camino (similar al movimiento de los limpiaparabrisas de un coche).
• C-SCAN (Circular SCAN): Realiza barridos en un único sentido o dirección. Al llegar al final, vuelve al inicio sin atender solicitudes en el retorno (similar al cabezal de una máquina de escribir).
• LOOK: Una variación del algoritmo SCAN. Realiza barridos, pero si no quedan más solicitudes en una dirección, cambia el sentido del barrido sin llegar a los extremos del disco.
• C-LOOK (Circular LOOK): Una variación del algoritmo C-SCAN. La cabeza de lectura/escritura no llega a los extremos del disco a no ser que se pidan explícitamente, optimizando el movimiento.