操作系統(tǒng)磁盤的驅(qū)動(dòng)調(diào)度

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1、6．2磁盤的驅(qū)動(dòng)調(diào)度磁盤的驅(qū)動(dòng)方式不同，從磁盤上獲得信息的時(shí)間也不同，影響信息獲得的時(shí)間還有數(shù)據(jù)在磁盤上的分布。6．2．1磁盤的結(jié)構(gòu)“磁頭號(hào)”?！爸嫣?hào)”?！吧葏^(qū)號(hào)”。磁盤的結(jié)構(gòu)如下圖所示。執(zhí)行一次輸入輸出所花的時(shí)間有：尋找時(shí)間、延遲時(shí)間、傳送時(shí)間假定用T表示每個(gè)柱面上的磁道數(shù)，用S表示每個(gè)盤面上的扇區(qū)數(shù)，則第i柱面，j磁頭，k扇區(qū)所對應(yīng)的塊號(hào)b可有如下公式確定：b=k+S*(j+i*T)在上述的假定下，每個(gè)柱面上有S*T個(gè)磁盤塊，為了計(jì)算第P塊在磁盤上的位置，可以令D=S*T,設(shè)M=[P／D],N=Pmod

2、D。于是，第P塊在磁盤上的位置為：柱面號(hào)=M磁頭號(hào)=[N／S]扇區(qū)號(hào)=NmodS6．2．2磁盤的驅(qū)動(dòng)調(diào)度為了使尋找時(shí)間和延遲時(shí)間盡可能小，系統(tǒng)往往采用一定的調(diào)度策略來決定各等待訪問者的執(zhí)行次序，這項(xiàng)工作稱磁盤的“驅(qū)動(dòng)調(diào)度”，采用的調(diào)度算法稱“驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法”。對磁盤來說，驅(qū)動(dòng)調(diào)度有“移臂調(diào)度”和“旋轉(zhuǎn)調(diào)度”兩部分組成。一、移臂調(diào)度常用的移臂調(diào)度算法有：先來先服務(wù)算法最短尋找時(shí)間優(yōu)先算法電梯調(diào)度算法單向掃描算法。在例子中假設(shè)柱面的編號(hào)從0到199。例如，如果現(xiàn)在讀寫磁頭正在53號(hào)柱面上執(zhí)行輸入輸出操作，而等待訪問

3、者依次要訪問的柱面為98，183，37，122，14，124，65，67。1．先來先服務(wù)調(diào)度算法當(dāng)53號(hào)柱面上的操作結(jié)束后，訪問柱面的次序?yàn)?8，183，37，122，14，124，65，67。讀寫磁頭總共移動(dòng)了640個(gè)柱面的距離。2．最短尋找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法現(xiàn)在當(dāng)53號(hào)柱面的操作結(jié)束后，訪問次序?yàn)?5、67、37、14，98，122，124，183。讀寫磁頭總共移動(dòng)了236個(gè)柱面的距離。3.電梯調(diào)度算法由于該算法是與移動(dòng)臂的方向有關(guān)，所以，應(yīng)分兩種情況來討論。(1)移動(dòng)臂是向外移的。當(dāng)前正在53號(hào)柱面執(zhí)行操

4、作的讀寫磁頭是移動(dòng)臂由里向外(向0號(hào)柱面方向)帶到53號(hào)柱面的位置，因此，當(dāng)訪問53號(hào)柱面的操作結(jié)束后，依次訪問的次序?yàn)?7、14，65，67，98，122，124，183。讀寫磁頭共移動(dòng)了208個(gè)柱面的距離。(2)移動(dòng)臂是向里移的。當(dāng)前正在53號(hào)柱面執(zhí)行操作的讀寫磁頭是移動(dòng)臂由外向里(向柱面號(hào)增大方向)帶到53號(hào)柱面的位置，因此，當(dāng)訪問53號(hào)柱面的操作結(jié)束后，依次訪問的次序?yàn)?5、67，98，122，124，183、37，14柱面的訪問者服務(wù)。讀寫磁頭共移動(dòng)了299個(gè)柱面的距離。“電梯調(diào)度”與“最短尋找時(shí)間

5、優(yōu)先”的比較：相同：都是盡量減少移動(dòng)臂移動(dòng)時(shí)所化的時(shí)間；不同：“最短尋找時(shí)間優(yōu)先”不考慮臂的移動(dòng)方向；“電梯調(diào)度”考慮臂的移動(dòng)方向。優(yōu)點(diǎn)：電梯調(diào)度算法是一種簡單、實(shí)用且高效的調(diào)度算法。缺點(diǎn)：由于移動(dòng)臂改變方向是機(jī)械動(dòng)作，速度相對較慢。在實(shí)現(xiàn)時(shí)除了要記住讀寫磁頭的當(dāng)前位置外，還必須記住移動(dòng)臂的移動(dòng)方向。4．單向掃描調(diào)度算法執(zhí)行次序?yàn)?5，67，98，122，124，183、14，37。除了移動(dòng)臂由里向外返回（從199返回到0）所用的時(shí)間外，讀寫磁頭還需移動(dòng)183個(gè)柱面的距離。調(diào)度算法比較：除了“先來先服務(wù)”調(diào)度

6、算法外，其余三種調(diào)度算法都是根據(jù)欲訪問的柱面位置來進(jìn)行調(diào)度的。在調(diào)度過程中可能有新的請求訪問者加入，這些新的請求訪問者加入時(shí)，如果讀寫磁頭已經(jīng)超過了它們所要訪問的柱面位置，則只能在以后的調(diào)度中被選擇執(zhí)行。在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，在等待訪問磁盤的若干請求訪問者中，有些請求訪問者可能要求訪問的柱面號(hào)相同，但各自要求訪問同一柱面上的不同磁道，或訪問同一柱面同一磁道上不同扇區(qū)。所以，在進(jìn)行移臂調(diào)度時(shí)，按照某種算法把移動(dòng)臂定位到某個(gè)柱面后，應(yīng)讓等待訪問這個(gè)柱面的各個(gè)訪問者的輸入輸出操作都完成后再改變移動(dòng)臂的位置。二、旋轉(zhuǎn)

7、調(diào)度根據(jù)延遲時(shí)間來決定執(zhí)行次序的調(diào)度稱為“旋轉(zhuǎn)調(diào)度”。應(yīng)分析下列情況：(1)若干等待訪問者請求訪問同一磁道上的不同扇區(qū)。(2)若干等待訪問者請求訪問不同磁道上的不同扇區(qū)。(3)若干等待訪問者請求訪問不同磁道上相同扇區(qū)。例如，有4個(gè)訪問5號(hào)柱面的請求訪問者，它們的訪問要求如下表所示。對它們進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)度后，它們的執(zhí)行次序可能是①，②，④，③，或①，③，④，②。請求次序柱面號(hào)磁頭號(hào)扇區(qū)號(hào)①541②515③545④528三、信息的優(yōu)化分布例如，某系統(tǒng)對磁盤初始化時(shí)把每條盤面分成8個(gè)扇區(qū)，今有8條邏輯記錄被存放在同一條

8、磁道上供處理程序使用，處理程序要求順序處理這8條記錄，每次請求從磁盤上讀一條記錄，然后對讀出的記錄要花5毫秒的時(shí)間進(jìn)行處理，以后再讀下一條記錄進(jìn)行處理，直至8條記錄都處理結(jié)束。假定磁盤轉(zhuǎn)速為20毫秒／周，現(xiàn)把這8條邏輯記錄依次存放在磁道上，如下圖(a)所示。顯然，讀一條記錄要花2．5毫秒的時(shí)間。當(dāng)花了2．5毫秒的時(shí)間讀出第1條記錄并花5毫秒時(shí)間進(jìn)行處理后，讀寫磁頭已經(jīng)在第4條記錄的位置，為了順序處理