5.4. Caracter�sticas de rendimiento del disco duro

5.4.1.1. Tiempo de procesamiento de comandos

Todos los discos duros de hoy tienen sistemas computarizados sofisticados embebidos que controlan su operaci�n. Estos sistemas de computaci�n realizan las tareas siguientes:

• Se relacionan con el mundo externo a trav�s de la interfaz del disco duro

• Controlan la operaci�n del resto de los componentes del disco duro, recuperandose de cualquier condici�n de error que pueda surgir

• Procesan los datos le�dos y escritos a la media de almacenamiento

A�n cuando los microprocesadores utilizados en los discos duros son relativamente poderosos, las tareas asignadas a ellos toman tiempo en llevarse a cabo. En promedio, este tiempo est� en el rango de los .003 milisegundos.

5.4.1.2. Datos de cabezas le�das/escritas

Los cabezales de lectura/escritura del disco duro solamente funcionan cuando los platos del disco duro sobre los cuales estos "vuelan" estan girando. Debido a que es el movimiento de la media debajo de los cabezales lo que permite que los datos se lean o escriban, el tiempo que toma para que la media que contiene los sectores deseados pase completamente debajo del cabezal es el �nico determinante de la contribuci�n del cabezal al tiempo total de acceso.

5.4.1.3. Latencia rotacional

Puesto que los platos del disco est�n en cont�nuo movimiento, cuando llega la petici�n de E/S es muy poco probable que el plato se encuentre en el punto exacto en su rotaci�n necesario para acceder el sector deseado. Por lo tanto, a�n si el resto de la unidad est� lista para acceder al sector, es necesario esperar mientras el plato est� rotando, trayendo el sector deseado en posici�n bajo el cabezal de lectura/escritura.

Esta es la raz�n por la cual los discos duros de alto rendimiento t�picamente giran sus platos de disco a altas velocidades. Hoy en d�a, las velocidades de 15,000 RPM est�n reservadas para unidades de m�s alto rendimiento, mientras que las de 5,400 RPM se consideran adecuadas solamente para discos a nivel de entrada de datos. Esto promedia 3 milisgundos para una unidad de 10,000 RPM.

5.4.1.4. Movimiento del brazo de acceso

Si existe un componente en los discos duros que se puede considerar como el tal�n de Aquiles, este es el brazo de acceso. La raz�n para esto es que el brazo de acceso se debe mover muy r�pidamente y con gran precisi�n sobre relativamente largas distancias. Adem�s, el movimiento del brazo de acceso no es continuo — debe acelerar r�pidamente a medida que se acerca al cilindro deseado y luego desacelerar igualmente r�pido para evitar disparar demasiado. Por lo tanto, el brazo de acceso debe ser resistente (para sobrevivir las violentas fuerzas provocadas por los r�pidos movimientos) pero tambi�n ligero (as� hay menos masa que acelerar/desacelerar).

Es dif�cil lograr estos objetivos conflictivos, un hecho que se demuestra por la cantidad de tiempo que se toma el brazo de acceso cuando se compara con el tiempo tomado por los otros componentes. Por lo tanto, el movimiento del brazo de acceso es el principal determinante del rendimiento general del disco duro, con un promedio de 5.5 milisegundos.

5.4.2.1. Lecturas contra Escrituras

Para el disco duro promedio usando media magn�tica para el almacenamiento de datos, el n�mero de operaciones de lecturas de E/S contra el n�mero de operaciones de escritura de E/S no es de mayor preocupaci�n, pues la lectura y escritura de datos toma la misma cantidad de tiempo[1]. Sin embargo, otras tecnolog�as de almacenamiento toman diferentes cantidades de tiempo para procesar las lecturas y las escrituras[2].

El impacto de esto es que los dispositivos que toman m�s tiempo en procesar las operaciones de escritura de E/S (por ejemplo) son capaces de manejar menos escrituras de E/S que lecturas. V�alo de otra forma, una escritura de E/S consume m�s de la habilidad del dispositivo de procesar las peticiones que una lectura de E/S.

5.4.2.2. Lecturas/Escrituras m�ltiples

Un disco duro que procesa peticiones de E/S desde m�ltiples fuentes experimenta una carga diferente que un disco duro que sirve peticiones E/S desde una �nica fuente. La principal raz�n para esto se debe al hecho de que m�ltiples solicitantes tienen el potencial de traer mayores cargas de E/S que soportar en un disco que un simple solicitante de E/S.

Esto se debe a que el solicitante de E/S debe ejecutar cierta cantidad de procesamiento antes de que la E/S tome lugar. Despu�s de todo, el solicitante debe determinar la naturaleza de la petici�n de E/S antes de llevarla a cabo. Puesto que el procesamiento necesario para determinar esto toma tiempo, hay un l�mite en la carga de E/S que cualquier solicitante puede generar — solamente un CPU m�s r�pido puede aumentar esto. Esta limitaci�n se vuelve m�s pronunciada si el solicitante requiere de alg�n tipo de entrada manual antes de hacer la E/S.

Sin embargo, con m�ltiples solicitantes, se pueden soportar mayores cargas de E/S. Siempre y cuando se tenga suficiente poder de CPU para soportar el procesamiento necesario para generar las peticiones de E/S, el a�adir m�s solicitantes de E/S tambi�n incrementa la carga resultante de E/S.

Sin embargo, hay otro aspecto sobre esto que tambi�n tiene una influencia en la carga de E/S resultante. Esto se discute en la secci�n siguiente.

5.4.2.3. Ubicaci�n de Lecturas/Escrituras

A�n cuando no se limita estr�ctamente a un ambiente de m�ltiples solicitudes, este aspecto del rendimiento del disco duro tiende a mostrarse m�s en tales entornos. El problema es si la petici�n de E/S que se est� haciendo al disco duro es por datos que f�sicamente est�n cerca de otros datos que tambi�n est�n siendo solicitados.

La raz�n de la importancia de esto se hace aparente si se tiene en mente la naturaleza electromec�nica del disco duro. El componente m�s lento de la unidad de disco duro es el brazo de acceso. En consecuencia, si los datos accesados por la petici�n de E/S entrante no requiere mayor movimiento del brazo de acceso, el disco duro es capaz de servir m�s peticiones de E/S que si los datos solicitados estuviesen dispersos a lo largo de todo el disco, requiriendo un movimiento intensivo del brazo de acceso.

Esto se puede ilustrar viendo las especificaciones de rendimiento del disco duro. Estas especificaciones a menudo incluyen tiempos de b�squedas de cilindro adyacente (donde el brazo de acceso se mueve solamente una peque�a cantidad - solamente al siguiente cilindro) y tiempos de b�squeda de movimiento completo (donde el brazo de acceso se mueve desde el primer cilindro al �ltimo). Por ejemplo, he aqu� los tiempos de b�squedas para un disco duro de alto rendimiento: