Методы, алгоритмы и программы повышения надежности хранения информации на магнитных дисках

• Автор: Кокоулин, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1. Анализ современных технологий и методов повышения надежно сти хранения информации на дисковых накопителях
1.1. Основные тенденции технологического и структурного развития сис тем хранения информации современных ПЭВМ

1.2. Требования к методам повышения надежности хранения информации магнитных дисков

1.3. Канал хранения и передачи информации на магнитных дисковых но сителях ПЭВМ

1.3.1. Структурная схема СХИ на магнитных дисках.

1.3.2. Этап передачи Магнитный диск носитель информации считы вающий механизм магнитных головок.
1.3.3. Этап передачи Считывающий механизм магнитных головок кон троллер дискового накопителя.
1.3.4. Этап передачи Контроллер дискового накопителя контроллер ин терфейса вводавывода

1.3.5. Этап передачи контроллер интерфейса вводавывода контроллер ЭМА.

1.3.6. Этап передачи Контроллер ОМА ОЗУ программыдрайверы дисковой системы.

1.3.7. Этап передачи драйверы дисковой систехмы драйверы файловой системы

1.3.8. Этап передачи драйверы файловой системы потребитель инфор мации программа пользователя.
1.3.9. Результаты анализа структурной схемы СХИ на магнитных дисках.
1.4. Выводы по главе
2. Разработка и исследование многоуровневой модели канала хране ния и передачи информации на дисковых накопителях
2.1. Разработка многоуровневой модели КХПИ.
2.2. Исследование и расчет статистики ошибок уровня дисковых опера
ций канала хранения и передачи информации
2.3. Анализ ограничений информационной структуры уровней КХПИ. Ре комендации по выбору длины кодовой группы.
2.4. Выводы по главе
3. Методика оценки эффективности разрабатываемых алгоритмов кодирования и исправления ошибок итеративного кода СНХИ.
3.1. Выбор критериев эффективности алгоритмов кодирования и исправ ления ошибок итеративным кодом СНХИ.
3.2. Исследование особенностей информационных потоков для кодека итеративного кода СНХИ
3.2.1. Особенности операций записи информации на диск
3.2.2. Считывание информации с диска и исправление ошибок декодером СНХИ
3.3. Метод определения численных значений критериев вычислительной сложности алгоритмов кодирования и декодирования двухмерного итеративного кода СНХИ.
3.3.1. Метод оценки сложности алгоритмов с помощью сигнализирующих функций. Машины Тьюринга.
3.3.2. Оценка сложности алгоритмов с помощью аппарата теории своди мости.
3.3.3. Оценка сложности с помощью графсхем алгоритмов.
3.3.4. Выбор метода оценки вычислительной сложности алгоритмов ко дирования и исправления ошибок МНХИ
3.4. Выводы по главе
4. Разработка эффективных алгоритмов кодирования и декодирова
ния двухмерного итеративного кода СНХИ.
4.1. Разработка эффективного алгоритма кодирования итеративного кода СНХИ.
4.1.1. Базовый алгоритм кодирования итеративным кодом СНХИ.
4.1.2. Алгоритм кодирования итеративным кодом СНХИ, учитывающий возможность частичного обновления информационных разрядов.
4.1.3. Эффективный алгоритм кодирования итеративным кодом СНХИ
4.1.4. Реализация алгоритма кодирования итеративным кодом СНХИ, учитывающая разрядность процессора
4.1.5. Результаты разработки эффективного алгоритма кодирования двух мерным итеративным кодом СНХИ.
4.2 Разработка эффективного алгоритма декодировании исправления ошибок итеративного кода СНХИ
4.2.1. Стандартный алгоритм исправления ошибок итеративным кодом СНХИ.
4.2.2. Алгоритм исправления ошибок СНХИ, основанный на свойствах укороченного внешнего кода.
4.2.3. Реализация алгоритма исправления ошибок СНХИ, учитывающая разрядность процессора.
4.2.4. Вариант реализации алгоритма исправления ошибок СНХИ, ис пользующий логическое скалярное значение синдрома.
4.2.5. Вариант реализации алгоритма исправления ошибок СНХИ, ис пользующий остаточную информацию для ускорения декодирования
4.2.6. Результаты разработки эффективного алгоритма исправления оши бок двухмерного итеративного кода СИХИ
4.3. Выводы по главе.
5. Практическая реализация системы повышения надежности хране ния и передачи информации на магнитных дисках.
5.1. Способ внедрения СНХИ в структуру операционной системы.
5.2. Способ размещения и декларирования проверочных разрядов на дис ке.
5.3. Разработка вспомогательных средств СНХИ.
5.4. Выбор средств разработки.
5.5. Разработка методики экспериментальной проверки предлагаемого
метода повышения надежности магнитных дисков с помощью разрушающих испытаний
5.6. Варианты использования полученных теоретических и практических 2 результатов для создания прочих типов ПО.
5.6.1. Создание отказоустойчивых систем с использованием СНХИ.
5.6.2. Системы комплексной защиты информации
5.7. Выводы.
Заключение
Библиография


Следует заметить, что разрабатываемые МНХИ не противопоставляются существующим методам повышения надежности и отказоустойчивости, в частности, технологиям I и , а могут служить дополнением к этим технологиям, создавая в совокупности многоуровневую систему надежного хранения информации. Разработка метода защиты является комплексной проблемой, требующей решения ряда задач. В литературе отсутствуют адекватные модели канала хранения и передачи информации КХПИ, описывающие работу магнитных дисков с точки зрения информационных потоков и анализа статистики ошибок, отсутствует методология выбора помехоустойчивого кода для разных уровней канала, рекомендации по реализации метода защиты для конкретного оборудования. Поэтому актуальной является также и задача анализа и систематизации многочисленных публикаций по данному вопросу. Целью диссертационной работы является разработка универсального и экономичного метода повышения надежности хранения информации на магнитных дисках, использующего алгебраические коды для парирования дефектов носителя информации и реализующих его эффективных алгоритмов кодирования и исправления ошибок. Разработать рекомендации по программной реализации СНХИ, использующей предложенные алгоритмы кодирования и декодирования итеративных кодов для разных типов дисков. Объектом исследования является канал хранения и передачи информации на магнитных дисках ЭВМ, в состав которого входят аппаратные и программные блоки, имеющие собственную статистику ошибок, виды дефектов и информационные структуры. Предметом исследования являются методы повышения надежности хранения информации на магнитных дисках, алгоритмы кодирования и исправления ошибок данных в СНХИ с использованием итеративных кодов и методы анализа вычислительной сложности алгоритмов. Предложенные рекомендации по программной реализации СНХИ для разных типов дисков и операционных систем. Предложен и теоретически обоснован универсальный метод повышения надежности хранения информации на основе двухмерных итеративных кодов на магнитных дисках различных видов. Разработана и исследована четырехуровневая модель КХПИ на МД. Предложена методика оценки эффективности алгоритмов кодирования и декодирования двухмерных итеративных кодов СНХИ, базирующаяся на оценке вычислительной сложности алгоритмов. Разработаны эффективные алгоритмы кодирования и декодирования двухмерных итеративных кодов для магнитных дисков. Практическая ценность работы. Предлагаемые МНХИ могут быть применены для оптимизации структуры систем повышения надежности хранения информации и систем комплексной защиты информации, разрабатываемых производителями ПО на различных уровнях операционной системы. Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в статьях, в том числе имеется публикация в журнале из списка ВАК. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографии, включающей 1 наименование, двух приложений, содержащих акты о внедрении результатов работы. Основное содержание работы составляет 2 стр. Анализ современных технологий и методов повышения надежности хранения информации на дисковых накопителях. Основные тенденции технологического и структу рного развития систем хранения информации современных ПЭВМ. Сегодня невозможно себе представить современное предприятие без развитой информационной инфраструктуры. Функционирование предприятия напрямую связано с обработкой больших объемов информации, которая, в основном, представляется в виде электронных данных, хранимых и управляемых компьютерными системами хранения информации. Основными функциями систем хранения информации являются обслуживание запросов на запись, считывание данных и хранение записанной информации, поэтому в литературе ,,,,,, и в работе при описании методов повышения надежности используется как термин система хранения информации данных на дисковых накопителях СХИДН, СХИ, СХД, так и канал хранения и передачи информации КХПИ. I . Рис 1. Накопители на магнитных дисках, являющиеся одним из важнейших компонентов ЭВМ, ежегодно увеличивают свою емкость в среднем на 0 и более.