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操作系统 Operating Systems WINDOWSWINDOWS UNIXUNIX LINUXLINUX OS2OS2 VxWorksVxWorks Mac OSMac OS 第五章 设备管理 5.6 磁盘存储器的管理 5.6.1 磁盘性能描述 1数据的组织和格式 磁盘扇区 一个扇区称为一个盘块( 或数据块) 磁盘结构 每个盘面有一个读写磁头 所有的读写磁头都固定在 唯一的移动臂上同时移动 在磁头位置下的所有磁道 组成的圆柱体称柱面， 磁盘 2磁盘的类型 1)固定头磁盘 l在每条磁道上都有一读/写磁头，所有的磁头都被装在 一刚性磁臂中。 l这些磁头可访问所有各磁道，并进行并行读/写。 l这种结构的磁盘主要用于大容量磁盘上。 2) 移动头磁盘 l每一个盘面仅配有一个磁头，也被装入磁臂中。 l该磁头必须能移动以进行寻道。 l本节主要针对这类磁盘的I/O进行讨论。 3磁盘访问时间 寻道 时间 旋转 延迟 时间传输 时间 磁盘访问时间 寻道时间 l移动磁头到指定磁道上所经历的时间； 旋转延迟时间 l移动某扇区到磁头下所经历时间； l平均旋转延迟时间 传输时间 l从磁盘读或向磁盘写数据所经历时间； (式3) Ts = m n +s (式1) Tr =1/2r (式2) 访问时间 寻道时间和旋转延迟时间基本上都与所读/写数据的多少 无关，它通常占据了访问时间中的大头。 适当地集中数据(不要太零散)传输，将有利于提高传输效 率。 访问时间 5.6.2 磁盘调度算法 1先来先服务算法 2最短寻道时间优先算法 3扫描(SCAN)算法（电梯调度算法） 4循环扫描(CSCAN)算法 在访问磁盘的时间中，主要是寻道时间，因此，磁盘调度的 目标就是使磁盘的平均寻道时间最少。 先来先服务算法 根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度 优点：简单、公平，不会出现请求长期得不到满足 缺点：未优化，平均寻道时间长 磁盘调度：55 58 39 18 90 160 150 38 184 0 38 39 55 5890 100 150 160 18418 先来先服务算法 平均寻道长度：55.3 146184 11238 10150 70160 7290 2118 1939 358 4555 移动距离被访问的下一个磁道 100道开始 最短寻道时间优先算法SSTF 要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近 优点：使每次寻道时间最短 缺点：不能保证平均寻道时间最短；可能导致距离远的进 程总也得不到服务 0 38 39 55 5890100 150 160 18418 FCFS调度算法 SSTF调度算法 100道开始 被访问的下一个磁 道 移动距离 5545 583 3919 1821 9072 16070 15010 38112 184146 平均寻道长度：55.3 100道开始 被访问的下一个磁 道 移动距离 9010 5832 553 3916 381 1820 150132 16010 18424 平均寻道长度：27.5 进程“饥饿”现象 SSTF算法可能导致某个进程发生“饥饿”现象。 l只要不断有新进程的请求到达，且其所要访问的磁道 与磁头当前所在磁道的距离较近，这种新进程的I/O请 求必然优先满足。 可防止老进程出现“饥饿”现象 l对SSTF算法略加修改后所形成的SCAN算法 扫描(SCAN)算法 不仅考虑欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的 是磁头当前的移动方向 又称为 “电梯调度算法” 缺点： 刚移过的磁道的等待时间长 0 25 50 75 100 125 150 175 200 150 160 184 90 58 55 38 39 18 扫描(SCAN)算法（电梯调度算法） 55 58 39 18 90 160 150 38 184 SCAN调度算法 SSTF调度算法 100道开始 被访问的下一个磁 道 移动距离 9010 5832 553 3916 381 1820 150132 16010 18424 平均寻道长度：27.5 100道开始，增加方向 被访问的下一个磁 道 移动距离 15050 16010 18424 9094 5832 553 3916 381 1820 平均寻道长度：27.8 “循环扫描”算法CSCAN 规定磁头单向移动 减少刚移过的磁道的等待时间 “循环扫描”算法CSCAN 55 58 39 18 90 160 150 38 184 0 25 50 75 100 125 150 175 200 150 160 184 90 58 55 38 39 18 SCAN调度算法 CSCAN调度算法 100道开始，增加方向 被访问的下一个磁 道 移动距离 15050 16010 18424 9094 5832 553 3916 381 1820 平均寻道长度：27.8 100道开始，增加方向 被访问的下一个磁 道 移动距离 15050 16010 18424 18166 3820 391 5516 583 9032 平均寻道长度：35.8 作业 假定磁盘有200 个柱面，编号0 - 199 ，当前存取臂的位 置在143 号柱面上，并刚刚完成了125 号柱面的服务请求 ，如果请求队列的先后顺序是：86 , 147 , 91 , 177 , 94 , 150 , 102 , 175 , 130 ；试