操作系统实验第六次磁盘调度分析
操作系统磁盘调度算法实验报告及代码
操作系统磁盘调度算法实验报告及代码一、实验目的通过实验掌握磁盘调度算法的实现过程，了解各种不同磁盘调度算法的特点和优缺点，并比较它们的性能差异。
二、实验原理磁盘调度是操作系统中的重要内容，其主要目的是提高磁盘的利用率和系统的响应速度。
常见的磁盘调度算法有：FCFS（先来先服务）、SSTF （最短寻道时间）、SCAN（扫描）、C-SCAN（循环扫描）等。
三、实验过程1.编写代码实现磁盘调度算法首先，我们需要定义一个磁盘请求队列，其中存放所有的IO请求。
然后，根据所选的磁盘调度算法，实现对磁盘请求队列的处理和IO请求的调度。
最后，展示运行结果。
以FCFS算法为例，伪代码如下所示：```diskQueue = new DiskQueue(; // 创建磁盘请求队列while (!diskQueue.isEmpty()request = diskQueue.dequeue(; // 取出队列头的IO请求//处理IO请求displayResult(; // 展示运行结果```2.运行实验并记录数据为了验证各种磁盘调度算法的性能差异，我们可以模拟不同的场景，例如，随机生成一批磁盘IO请求，并使用不同的磁盘调度算法进行处理。
记录每种算法的平均响应时间、平均等待时间等指标。
3.撰写实验报告根据实验数据和结果，撰写实验报告。
实验报告通常包括以下内容：引言、实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果、实验分析、结论等。
四、实验结果与分析使用不同的磁盘调度算法对磁盘IO请求进行处理，得到不同的实验结果。
通过对比这些结果，我们可以看出不同算法对磁盘IO性能的影响。
例如，FCFS算法对于请求队列中的请求没有排序，可能会导致一些请求等待时间过长。
而SSTF算法通过选择离当前磁道最近的请求进行处理，能够减少平均寻道时间，提高磁盘性能。
五、实验总结通过本次实验，我们学习了操作系统中磁盘调度算法的原理和实现过程。
不同的磁盘调度算法具有不同的优缺点，我们需要根据实际情况选择合适的算法。
磁盘调度实验报告实验总结
磁盘调度实验报告实验总结磁盘调度是操作系统中的一个重要概念，它是指操作系统通过合理的算法和策略来管理和调度磁盘上的数据访问请求。
磁盘调度的目的是提高磁盘的读写效率，减少磁盘访问的时间开销，从而提高系统的整体性能。
本次实验主要对比了三种常见的磁盘调度算法：先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）和电梯算法（SCAN）。
通过对比实验结果分析各种算法的性能表现和特点，并给出相应的实验总结。
实验总结如下：一、先来先服务（FCFS）算法FCFS算法是一种简单直接的磁盘调度算法，它按照请求的顺序依次进行访问。
实验结果表明，FCFS算法的平均寻道时间较高，且易产生长期等待现象。
这是因为FCFS算法无法优化磁头的移动顺序，只能按照请求的先后顺序安排磁道的访问，从而导致了较差的性能表现。
二、最短寻道时间优先（SSTF）算法SSTF算法根据当前磁头位置选择距离最近的请求进行服务。
实验结果表明，SSTF算法的平均寻道时间明显优于FCFS算法，且缓解了长期等待现象。
这是因为SSTF算法可以选择离当前磁头位置最近的请求，从而减少了寻道时间，提高了磁道的访问效率。
三、电梯算法（SCAN）算法SCAN算法也称为电梯算法，它模拟了电梯运行的原理。
SCAN算法先将磁头移动到一个极限位置，然后沿着一个方向依次访问请求，直到到达另一个极限位置，再改变方向重复上述过程。
实验结果表明，SCAN算法的平均寻道时间与SSTF 算法相当，且具有较好的均衡性。
这是因为SCAN算法可以使得磁头在磁盘上的行进路线保持平衡，避免了过多的磁道之间的跳跃，从而提高了磁道的访问效率。
综上所述，不同的磁盘调度算法具有不同的性能表现和特点。
在实际应用中，需要根据具体的场景和需求选择合适的磁盘调度算法。
一般而言，SSTF算法和SCAN算法在性能上表现较好，可以提高磁盘的读写效率，减少寻道时间开销。
而FCFS算法在实际应用中较为有限，对于长期等待和寻道时间要求较高的场景不太适用。
磁盘调度的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解磁盘调度算法的基本原理和重要性。
2. 掌握几种常见的磁盘调度算法，包括先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描（SCAN）和循环扫描（C-SCAN）算法。
3. 通过模拟实验，分析不同磁盘调度算法的性能差异。
4. 优化磁盘调度策略，提高磁盘访问效率。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 磁盘调度算法模拟库：PyDiskScheduling三、实验内容1. FCFS算法：模拟实现先来先服务算法，按照请求顺序访问磁盘。
2. SSTF算法：模拟实现最短寻道时间优先算法，优先访问距离当前磁头最近的请求。
3. SCAN算法：模拟实现扫描算法，磁头从0号磁道开始向0号磁道移动，访问所有请求，然后返回到0号磁道。
4. C-SCAN算法：模拟实现循环扫描算法，与SCAN算法类似，但磁头在到达末尾磁道后返回到0号磁道。
四、实验步骤1. 导入PyDiskScheduling库。
2. 创建一个磁盘调度对象，指定磁头初始位置、请求序列和调度算法。
3. 运行调度算法，获取磁头移动轨迹和访问时间。
4. 分析算法性能，包括磁头移动次数、平均访问时间和响应时间等。
五、实验结果与分析1. FCFS算法：在请求序列较短时，FCFS算法表现较好。
但随着请求序列长度增加，磁头移动次数和访问时间明显增加。
2. SSTF算法：SSTF算法在请求序列较短时表现最佳，平均访问时间和响应时间较低。
但当请求序列较长时，算法性能下降，磁头移动次数增加。
3. SCAN算法：SCAN算法在请求序列较短时性能较好，但随着请求序列长度增加，磁头移动次数和访问时间逐渐增加。
与SSTF算法相比，SCAN算法在请求序列较长时性能更稳定。
4. C-SCAN算法：C-SCAN算法在请求序列较短时表现较好，但随着请求序列长度增加，磁头移动次数和访问时间逐渐增加。
与SCAN算法相比，C-SCAN算法在请求序列较长时性能更稳定，且磁头移动次数更少。
6.磁盘调度实验报告
操作系统实验报告磁盘调度实验六：磁盘调度算法一．实验目的复习模拟实现一种磁盘调度算法，进一步加深对磁盘调度效率的理解。
二．实验属性该实验为设计性实验。
三．实验仪器设备及器材普通PC386以上微机四．实验要求本实验要求2学时完成。
本实验要求完成如下任务：（1）建立相关的数据结构，作业控制块、已分配分区及未分配分区（2）实现一个分区分配算法，如最先适应分配算法、最优或最坏适应分配算法（3）实现一个分区回收算法（4）给定一批作业/进程，选择一个分配或回收算法，实现分区存储的模拟管理实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法，针对实验要求完成基本代码编写并完成预习报告、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。
实验后认真书写符合规范格式的实验报告（参见附录A），并要求用正规的实验报告纸和封面装订整齐，按时上交。
五 .主要算法分析各个算法分析1.先来先服务算法（FCFS）先来先服务（FCFS）调度:按先来后到次序服务，未作优化。
最简单的移臂调度算法是“先来先服务”调度算法，这个算法实际上不考虑访问者要求访问的物理位置，而只是考虑访问者提出访问请求的先后次序。
例如，如果现在读写磁头正在50号柱面上执行输出操作，而等待访问者依次要访问的柱面为130、199、32、159、15、148、61、99，那么，当50号柱面上的操作结束后，移动臂将按请求的先后次序先移到130号柱面，最后到达99号柱面。
采用先来先服务算法决定等待访问者执行输入输出操作的次序时，移动臂来回地移动。
先来先服务算法花费的寻找时间较长，所以执行输入输出操作的总时间也很长。
2.最短寻道时间优先算法（SSTF）最短寻找时间优先调度算法总是从等待访问者中挑选寻找时间最短的那个请求先执行的，而不管访问者到来的先后次序。
现在仍利用同一个例子来讨论，现在当50号柱面的操作结束后，应该先处理61号柱面的请求，然后到达32号柱面执行操作，随后处理15号柱面请求，后继操作的次序应该是99、130、148、159、199。
磁盘调度算法实验报告
磁盘调度算法实验报告磁盘调度算法实验报告引言：磁盘调度算法是操作系统中的重要组成部分，它负责决定磁盘上数据的访问顺序，以提高磁盘的访问效率。
在本次实验中，我们对比了三种常见的磁盘调度算法：先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）和扫描（SCAN）算法。
通过对比实验结果，我们将分析不同算法的优缺点，并对其适用场景进行探讨。
实验过程：为了模拟磁盘调度算法在实际应用中的情况，我们使用了一个包含100个磁道的磁盘模型。
我们随机生成了一组磁道请求序列，并以此作为实验数据。
首先，我们使用FCFS算法对数据进行访问，记录下访问每个磁道所需的时间。
然后，我们分别使用SSTF和SCAN算法进行同样的操作，并记录下相应的访问时间。
实验结果：经过实验，我们得到了不同调度算法的访问时间数据。
在FCFS算法中，由于它按照请求的先后顺序进行访问，所以磁头需要频繁地在磁道之间移动，导致访问时间较长。
SSTF算法则根据当前磁头位置选择最近的磁道进行访问，因此其访问时间相对较短。
而SCAN算法则将磁头从一端移动到另一端，期间访问所有请求的磁道，这样可以减少磁头的移动次数，从而提高访问效率。
讨论与分析：从实验结果可以看出，不同的磁盘调度算法在不同的场景下有着不同的优势。
FCFS算法适用于请求较少、请求之间没有明显关联的情况。
因为它简单易实现，不需要额外的计算和判断，但在高负载情况下容易导致磁头抖动，降低整体性能。
SSTF算法适用于请求之间有明显关联的情况，因为它能够选择最近的磁道进行访问，减少了磁头的移动次数。
但是，当请求分布不均匀时，SSTF算法可能会导致某些磁道长时间得不到访问。
SCAN算法则适用于对整个磁盘进行扫描的场景，因为它能够在一个方向上连续访问多个磁道，减少了磁头的移动次数。
但是，SCAN算法可能会导致某些磁道长时间得不到访问，因此在请求分布不均匀的情况下，其性能可能会受到影响。
结论：通过本次实验，我们对比了三种常见的磁盘调度算法，并分析了它们的优缺点及适用场景。
操作系统实验磁盘调度算法实验报告
if(a==0)
{
cout<<"输入数据的类型错误,请重新输入！"<<endl;
goto F;//输入错误，跳转到F，重新输入
}
else
c=trans(str,a);
if(c==5)
break;
if(c>5)
{
cout<<"数据输入错误！请重新输入"<<endl;
goto G;
1、实验目的
通过这个实验，加深对磁盘调度算法的理解，进一步掌握先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN、CSCAN算法。
2、实验内容
利用高级语言编写先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN、CSCAN算法。
3、实验环境
1．PC微机。
2．Windows操作系统。
3．C/C++/VB开发集成环境。
cout<<"* 4. 循 环 扫 描 *"<<endl;
cout<<"* 5. 退 出 *"<<endl;
cout<<"* *"<<endl;
cout<<"********************************"<<endl;
G:cout<<"请选择算法：";
F:cin>>str; //对输入数据进行有效性判断
break;
}
}
}
5、实验结果
成绩评定：
1、根据实验情况和实验报告质量作出写事性评价
操作系统课设报告磁盘调度算法
课程设计报告课程名称: 操作系统课程设计课题名称: 磁盘调度算法学院: 软件学院班级:学生姓名:学号：指导教师：磁盘调度算法一、系统需求分析磁盘存储器不仅容量大，存取速度快，而且可以实现随机存取，是当前存放大量程序和数据的理想设备。
所以在现代计算机中都配备了磁盘存储器，以他为主存放文件，这样对文件的读、写操作都涉及到了对磁盘存储器的访问。
磁盘I/O速度的高低和磁盘系统的可靠性，都直接影响到系统的性能。
因此改善磁盘系统的性能成为现代操作系统的重要任务之一。
磁盘性能有数据的组织、磁盘的类型和访问时间等。
可以通过选择好的磁盘调度算法，以减少磁盘的寻道时间。
为了减少对文件的访问时间，应采用一种最佳的磁盘调度算法，以使各进程对磁盘的平均访问时间最少。
由于在访问磁盘的时间中主要是寻道时间，因此，磁盘调度的目标是使磁盘的寻道时间最少。
所以本课程设计对各个算法进行模拟，进而比较分析了解。
二、实验内容和目的2.1.实验内容模拟电梯调度算法，实现对磁盘的驱动调度。
设计要求：编程序实现下述磁盘调度算法,并求出每种算法的平均寻道长度；要求设计主界面可以灵活选择某算法，且以下算法都要实现1、先来先服务算法（FCFS）2、最短寻道时间优先算法（SSTF）3、扫描算法（SCAN）4、循环扫描算法（CSCAN）2.2.实验原理模拟电梯调度算法，对磁盘调度。
磁盘是要供多个进程共享的存储设备，但一个磁盘每个时刻只能为一个进程服务。
当有进程在访问某个磁盘时，其他想访问该磁盘的进程必须等待，直到磁盘一次工作结束。
当有多个进程提出输入输出请求处于等待状态，可用电梯调度算法从若干个等待访问者中选择一个进程，让它访问磁盘。
当存取臂仅需移到一个方向最远的所请求的柱面后,如果没有访问请求了,存取臂就改变方向。
三、总体设计及分类简介3.1算法介绍磁盘调度中常用的有四种算法，功能分别如下：1.先来先服务（FCFS）算法。
即先来的请求先被响应。
FCFS策略看起来似乎是相当"公平"的，但是当请求的频率过高的时候FCFS策略的响应时间就会大大延长。
操作系统磁盘调度算法例题讲解
操作系统磁盘调度算法例题讲解磁盘调度算法是操作系统中一个重要的组成部分，其主要任务是根据不同的策略来优化磁盘访问的效率，提高系统的性能。
在现代计算机系统中，磁盘调度算法扮演着至关重要的角色，不仅直接影响到系统的响应速度和吞吐量，同时也对系统的稳定性和可靠性产生着重要影响。
因此，研究和了解磁盘调度算法的原理和实现是非常有必要的。
磁盘调度算法通常可以分为多种类型，每种类型都有自己的特点和适用场景。
在实际应用中，合理选择和使用适合当前系统需求的磁盘调度算法可以有效提升系统的性能和稳定性。
本文将针对几种常见的磁盘调度算法进行详细讲解，包括先进先出（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描（SCAN）、循环扫描（C-SCAN）、最短服务时间优先（SSTF）等，并结合实例对其进行深入分析。
先进先出（FCFS）是最简单的磁盘调度算法之一，它按照磁盘请求的顺序进行调度，即先到达的请求先服务。
这种算法的优点是实现简单，适用于小负载情况下。
然而，FCFS算法存在一个明显的缺点，即平均响应时间较长，因为它无法考虑磁头移动的距离而导致延迟较大。
在某些情况下，FCFS算法可能导致磁头频繁在磁道之间移动，降低了系统的效率。
最短寻道时间优先（SSTF）是一种更为优化的磁盘调度算法，它总是选择离当前磁头位置最近的请求进行处理。
SSTF算法可以有效减少磁头的移动距离，从而降低了平均寻道时间和响应时间，提高了系统的性能。
然而，SSTF算法可能导致一些请求长时间等待，造成部分磁道请求的饥饿现象。
因此，在实际应用中，需要权衡考虑不同算法之间的优劣，选择最适合当前系统需求的算法。
扫描（SCAN）算法是一种经典的磁盘调度算法，它模拟磁头在盘面上的扫描运动，按一个方向移动磁头直到碰到磁盘的边界，然后反向继续扫描。
SCAN算法可以有效减少寻道时间，提高磁盘的利用率。
然而，SCAN算法存在一个缺点，即可能导致中间磁道请求长时间等待的问题。
操作系统实验第六次磁盘调度
操作系统实验报告哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院第六讲磁盘调度算法一、实验概述1. 实验名称磁盘调度算法2. 实验目的（1）通过学习EOS 实现磁盘调度算法的机制，掌握磁盘调度算法执行的条件和时机；（2）观察EOS 实现的FCFS、SSTF和SCAN磁盘调度算法，了解常用的磁盘调度算法；（3）编写CSCAN和N-Step-SCAN磁盘调度算法，加深对各种扫描算法的理解。
3. 实验类型验证性和设计性实验4. 实验内容（1）验证先来先服务（FCFS）磁盘调度算法；（2）验证最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法；（3）验证SSTF算法造成的线程“饥饿”现象；（4）验证扫描（SCAN）磁盘调度算法；（5）改写SCAN算法。
二、实验环境在OS Lab实验环境的基础上，利用EOS操作系统，由汇编语言及C语言编写代码，对需要的项目进行生成、调试、查看和修改，并通过EOS应用程序使内核从源代码变为可以在虚拟机上使用。
三、实验过程1. 设计思路和流程图（1）改写SCAN算法在已有SCAN 算法源代码的基础上进行改写，要求不再使用双重循环，而是只遍历一次请求队列中的请求，就可以选中下一个要处理的请求。
算法流程图如下图所示。
图 3.1.1 SCAN算法IopDiskSchedule函数流程图（2）编写循环扫描（CSCAN）磁盘调度算法在已经完成的SCAN算法源代码的基础上进行改写，不再使用全局变量ScanInside确定磁头移动的方向，而是规定磁头只能从外向内移动。
当磁头移动到最内的被访问磁道时，磁头立即移动到最外的被访问磁道，即将最大磁道号紧接着最小磁道号构成循环，进行扫描。
算法流程图如下图所示。
图 3.1.2 CSCAN算法IopDiskSchedule函数流程图（3）编写N-Step-SCAN磁盘调度算法在已经完成的SCAN 算法源代码的基础上进行改写，将请求队列分成若干个长度为N 的子队列，调度程序按照FCFS原则依次处理这些子队列，而每处图 3.1.3 N-Step-SCAN算法IopDiskSchedule函数流程图2.算法实现（1）改写SCAN算法在一次遍历中，不再关心当前磁头移动的方向，而是同时找到两个方向上移动距离最短的线程所对应的请求，这样就不再需要遍历两次。
磁盘调度实验报告
磁盘调度实验报告一、实验目的1.掌握磁盘调度算法的基本原理和思想；2.理解磁盘调度算法的性能指标及其关系；3.利用实验验证各种磁盘调度算法的性能差异。
二、实验原理磁盘调度算法是操作系统中用来调度磁盘的读写操作的一种方法。
磁盘访问的时间主要包括寻道时间、旋转延迟和数据传输时间。
磁盘调度算法的目标是尽可能减少磁头的移动和等待时间，提高磁盘的访问效率。
常用的磁盘调度算法有先来先服务（FCFS）、最短寻找时间优先（SSTF）、电梯扫描（SCAN）和循环扫描（CSCAN）等。
FCFS算法就是按照请求的先后顺序进行访问，即先来的请求先执行。
SSTF算法每次选择最短寻找时间的磁道进行访问，减少了寻道时间。
SCAN算法则是磁头按照一个方向进行扫描，直到扫描到磁盘的一侧，然后改变方向继续扫描。
CSCAN算法是类似于SCAN算法，只是当扫描到磁盘的一侧时，直接跳到另一侧进行扫描。
这些算法各有优缺点，适用于不同的场景和需求。
三、实验过程1.实验环境搭建：选择一台计算机作为实验机器，安装操作系统和相应的磁盘调度算法软件；2.实验数据准备：生成一组磁道访问的请求序列，包括请求的磁道号和读写操作；3.实验数据输入：将生成的请求序列输入到磁盘调度软件中，选择不同的调度算法进行模拟；4.实验结果记录：记录各种调度算法的磁头移动次数和平均访问时间；5.实验数据分析：根据实验结果进行数据分析，比较各种算法的性能差异。
四、实验结果分析根据实验数据进行结果分析，比较不同调度算法的性能差异。
以磁头移动次数和平均访问时间为评价指标，可以看出不同算法对磁盘访问的影响。
在一些情况下，可能一些算法的磁头移动次数更少，但平均访问时间可能并不是最低的，需要综合考虑多个因素。
根据实验结果可以发现，FCFS算法的磁头移动次数和平均访问时间相对较高，因为它只按照请求的先后顺序进行访问，没有考虑磁道之间的距离。
SSTF算法在减少磁头移动次数和平均访问时间方面有一定的优势，因为它每次选择最短寻找时间的磁道进行访问。
操作系统实验磁盘调度算法实验报告
操作系统实验磁盘调度算法实验报告一.实验目的本实验旨在通过磁盘调度算法的模拟，探究不同调度算法对磁盘访问性能的影响，了解各种算法的特点和适用场景。
二.实验方法本实验通过编写磁盘调度模拟程序，实现了三种常见的磁盘调度算法：FCFS（先来先服务）、SSTF（最短寻找时间优先）和SCAN（扫描算法）。
实验中使用C语言编程语言，并通过随机生成的队列模拟磁盘访问请求序列。
三.实验过程1.FCFS（先来先服务）算法FCFS算法是一种非常简单的调度算法，它按照请求到达的顺序进行调度。
在实验中，我们按照生成的请求队列顺序进行磁盘调度，记录每次磁头移动的距离。
2.SSTF（最短寻找时间优先）算法SSTF算法是一种动态选择离当前磁头位置最近的磁道进行调度的算法。
在实验中，我们根据当前磁头位置和请求队列中的磁道位置，选择距离最近的磁道进行调度。
然后将该磁道从请求队列中移除，并记录磁头移动的距离。
3.SCAN（扫描算法）算法SCAN算法是一种按照一个方向进行扫描的算法，它在每个方向上按照磁道号的顺序进行调度，直到扫描到最边缘磁道再折返。
在实验中，我们模拟磁头从一个端点开始，按照磁道号从小到大的顺序进行调度，然后再折返。
记录磁头移动的距离。
四.实验结果与分析我们通过生成不同数量的请求队列进行实验，记录每种算法的磁头移动距离，并进行比较。
实验结果显示，当请求队列长度较小时，FCFS算法的磁头移动距离较短，因为它按照请求到达的顺序进行调度，无需寻找最短的磁道。
然而，当请求队列长度较大时，FCFS算法的磁头移动距离会显著增加，因为它不能根据距离进行调度。
SSTF算法相对于FCFS算法在磁头移动距离上有了明显改进。
SSTF算法通过选择最短的寻找时间来决定下一个访问的磁道，因此可以减少磁头的移动距离。
然而，在请求队列中存在少量分散的请求时，SSTF算法可能会产生扇区的服务死锁现象，导致一些磁道无法及时访问。
SCAN算法通过扫描整个磁盘来进行调度，有效解决了FCFS算法有可能导致的服务死锁问题。
磁盘调度实验报告
磁盘调度实验报告磁盘调度实验报告一、引言磁盘调度是操作系统中的一个重要组成部分，其作用是对磁盘上的数据进行合理的调度和管理，以提高磁盘的读写效率。
本文将对磁盘调度实验进行详细的分析和总结，探讨不同的磁盘调度算法对磁盘性能的影响。
二、实验目的本次实验的目的是通过模拟不同的磁盘调度算法，比较它们在不同情况下的性能表现，包括平均寻道时间、平均旋转延迟时间和平均访问时间等指标。
通过实验结果的对比分析，我们可以了解不同磁盘调度算法的优劣，并选择适合特定应用场景的磁盘调度算法。
三、实验环境和方法本次实验使用了模拟磁盘调度的软件，并设置了不同的磁盘调度算法进行对比。
实验环境为一台配置良好的计算机，操作系统为Windows 10。
实验方法是通过设置不同的磁盘访问序列，模拟磁盘的读写操作，并记录相应的性能指标。
四、实验结果和分析在本次实验中，我们选择了三种常见的磁盘调度算法进行对比，分别是先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）和电梯算法。
下面将分别对这三种算法的实验结果进行分析。
1. 先来先服务（FCFS）先来先服务算法是最简单的一种磁盘调度算法，它按照请求的顺序进行调度。
实验结果显示，当磁盘访问序列较为随机时，FCFS算法的性能表现较差。
这是因为当磁盘访问序列随机时，FCFS算法无法充分利用磁盘的局部性原理，导致平均寻道时间较长。
2. 最短寻道时间优先（SSTF）最短寻道时间优先算法是一种比较常用的磁盘调度算法，它选择离当前磁头位置最近的磁道进行访问。
实验结果显示，SSTF算法在随机磁盘访问序列下表现优秀，平均寻道时间较短。
这是因为SSTF算法能够充分利用磁盘的局部性原理，尽可能减小寻道时间。
3. 电梯算法电梯算法是一种比较灵活的磁盘调度算法，它模拟了电梯的运行方式。
当磁头移动的方向没有改变时，电梯算法按照最短寻道时间优先的原则进行调度；当磁头移动的方向改变时，电梯算法改变调度方向，并按照当前方向上最远的磁道进行访问。
计算机操作系统课件chap06(磁盘调度)
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习题
• 磁盘调度采用SCAN调度算法(假设沿磁头移动方 向不再有访问请求时, 磁头沿相反方向移动.) ， 设任务队列欲访问的柱面号为66、65、124、14、 122、37、183、98。试计算服务结束时，磁头总 共移动了多少个柱面。假设磁盘共有200个柱面 (编号0---199)，开始服务时，磁头刚从60移到66 柱面。
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• 扫描算法（电梯算法）及变种
克服了最短寻道优先的缺点，既考虑了 距离，同时又考虑了方向。 扫描调度（SCAN Scheduling)算法： 磁头总是单向移动，但到达盘边缘则改 变方向，磁头移动中为途中的所有请求 服务。
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• 上例中，假设磁头最初向0道方向移动 （磁头最初位置仍为53），则SCAN算法 产生的顺序是37、14、65、67、98、122、 124、183。 • 如果一个请求到达时其要访问的磁道刚 好在磁头移动前方，则该请求立即得到 服务，反之如果刚好在磁头后，则要等 到磁头返回以后再得到响应。
6.7、磁盘存储器的管理
磁盘存储器不仅容量大,存取速度快,而 其可以随机存取,故在现代计算机系统中 都配置了磁盘,并以它为主来存放文件. 磁盘I/O速度的高低和磁盘系统的可靠性 都将直接影响到系统性能.
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6.7.1 磁盘调度Fra bibliotek（1） 磁盘调度 当多个访盘请求在等待时，采用一定的策略， 对这些请求的服务顺序调整安排，旨在降 低平均磁盘服务时间，达到公平、高效。 公平：一个I/O请求在有限时间内满足 高效：减少设备机械运动所带来的时间浪费
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假设磁盘访问序列：98，183，37， 122，14，124，65，67 读写头起始位置：53 安排磁头服务序列 计算磁头移动总距离（道数）：640道
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操作系统实验报告哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院第六讲磁盘调度算法一、实验概述1. 实验名称磁盘调度算法2. 实验目的（1）通过学习EOS 实现磁盘调度算法的机制，掌握磁盘调度算法执行的条件和时机；（2）观察EOS 实现的FCFS、SSTF和SCAN磁盘调度算法，了解常用的磁盘调度算法；（3）编写CSCAN和N-Step-SCAN磁盘调度算法，加深对各种扫描算法的理解。
3. 实验类型验证性和设计性实验4. 实验内容（1）验证先来先服务（FCFS）磁盘调度算法；（2）验证最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法；（3）验证SSTF算法造成的线程“饥饿”现象；（4）验证扫描（SCAN）磁盘调度算法；（5）改写SCAN算法。
二、实验环境在OS Lab实验环境的基础上，利用EOS操作系统，由汇编语言及C语言编写代码，对需要的项目进行生成、调试、查看和修改，并通过EOS应用程序使内核从源代码变为可以在虚拟机上使用。
三、实验过程1. 设计思路和流程图（1）改写SCAN算法在已有SCAN 算法源代码的基础上进行改写，要求不再使用双重循环，而是只遍历一次请求队列中的请求，就可以选中下一个要处理的请求。
算法流程图如下图所示。
图 3.1.1 SCAN算法IopDiskSchedule函数流程图（2）编写循环扫描（CSCAN）磁盘调度算法在已经完成的SCAN算法源代码的基础上进行改写，不再使用全局变量ScanInside确定磁头移动的方向，而是规定磁头只能从外向内移动。
当磁头移动到最内的被访问磁道时，磁头立即移动到最外的被访问磁道，即将最大磁道号紧接着最小磁道号构成循环，进行扫描。
算法流程图如下图所示。
图 3.1.2 CSCAN算法IopDiskSchedule函数流程图（3）编写N-Step-SCAN磁盘调度算法在已经完成的SCAN 算法源代码的基础上进行改写，将请求队列分成若干个长度为N 的子队列，调度程序按照FCFS原则依次处理这些子队列，而每处图 3.1.3 N-Step-SCAN算法IopDiskSchedule函数流程图2.算法实现（1）改写SCAN算法在一次遍历中，不再关心当前磁头移动的方向，而是同时找到两个方向上移动距离最短的线程所对应的请求，这样就不再需要遍历两次。
在计算出线程要访问的磁道与当前磁头所在磁道的偏移后，可以将偏移分为三种类型：偏移为0，表示线程要访问的磁道与当前磁头所在磁道相同，此情况应该优先被调度，可立即返回该线程对应的请求的指针；偏移大于0，记录向内移动距离最短的线程对应的请求；偏移小于0，记录向外移动距离最短的线程对应的请求。
循环结束后，根据当前磁头移动的方向选择同方向移动距离最短的线程，如果在同方向上没有线程，就变换方向，选择反方向移动距离最短的线程。
（2）编写循环扫描（CSCAN）磁盘调度算法由于规定了磁头只能从外向内移动，所以在每次遍历中，总是同时找到向内移动距离最短的线程和向外移动距离最长的线程。
注意，与SCAN 算法查找向外移动距离最短线程不同，这里查找向外移动距离最长的线程。
在开始遍历前，可以将用来记录向外移动最长距离的变量赋值为0。
在计算出线程要访问的磁道与当前磁头所在磁道的偏移后，同样可以将偏移分为三种类型：偏移为0，表示该线程对应的请求的指针；偏移大于0，记录向内移动距离最短的线程对应的请求；偏移小于0，记录向外移动距离最长的线程对应的请求。
循环结束后，选择向内移动距离最短的线程，如果没有向内移动的线程，就选择向外移动距离最长的线程。
（3）编写N-Step-SCAN磁盘调度算法在block.c 文件中的第360 行定义了一个宏SUB_QUEUE_LENGTH，表示子队列的长度（即N 值）。
目前这个宏定义的值为6。
在第367行定义了一个全局变量SubQueueRemainLength，表示第一个子队列剩余的长度，并初始化其值为SUB_QUEUE_LENGTH。
在执行N-Step-SCAN算法时，要以第一个子队列剩余的长度做为计数器，确保只遍历第一个子队列剩余的项。
所以，结束遍历的条件就既包括第一个子队列结束，又包括整个队列结束（如果整个队列的长度小于第一个子队列剩余的长度）。
注意，不要直接使用第一个子队列剩余的长度做为计数器，可以定义一个新的局部变量来做为计数器。
按照SCAN 算法从第一个子队列剩余的项中选择一个合适的请求。
最后，需要将第一个子队列剩余长度减少1（SubQueueRemainLength减少1），如果第一个子队列剩余长度变为0，说明第一个子队列处理完毕，需要将子队列剩余的长度重新变为N （SubQueueRemainLength 重新赋值为SUB_QUEUE_LENGTH），从而开始处理下一个子队列。
3.需要解决的问题及解答（1）实验指导P176-3.2验证先来先服务（FCFS）磁盘调度算法，要求请给出在“输出”窗口中的结果。
答：先来先服务（FCFS）磁盘调度算法在“输出”窗口中的结果如下图所示。
图 3.3.1（2）实验指导P177-3.3验证验证最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法，要求请给出在“输出”窗口中的结果。
答：最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法在“输出”窗口中的结果如下图所示。
图 3.3.2（3）实验指导P178-3.4验证SSTF算法造成的线程“饥饿”现象，要求请给出在“输出”窗口中的结果。
答：SSTF算法造成的线程“饥饿”现象在“输出”窗口中的结果如下图所示。
图 3.3.3（4）实验指导P179-3.5验证扫描（SCAN）磁盘调度算法，要求在非饥饿（即《实验指导》P176-3.2节中的数据）和饥饿（即《实验指导》P178-3.4节中的数据）请给出在“输出”窗口中的结果，并且要求在每次输入两次“ds”命令（注意不要连续输入，要等第一次“ds”命令执行完，再输入第二次“ds”命令），分析结果为什么不同。
答：在非饥饿情况下，“输出”窗口中的结果如下图所示。
图 3.3.4在饥饿情况下，“输出”窗口中的结果如下图所示。
图 3.3.5ScanInside是一个全局变量，当第一次执行“ds”命令时，调用IopDiskSchedule 函数，ScanInside被修改了一次，再次执行“ds”命令时，ScanInside不会被重置，因此输出的结果会不一样。
（5）在执行SCAN、N-Step-SCAN 磁盘调度算法时，如果在EOS控制台中多次输入“ds”命令，调度的顺序会发生变化，说明造成这种现象的原因（提示：注意这两种算法使用的全局变量）。
尝试修改源代码，使这两种算法在多次执行时，都能确保调度的顺序一致（提示：可以参考io/block.c 文件中IopReceiveRequest 函数和IopProcessNextRequest 函数判断磁盘调度算法开始工作和结束工作的方法）。
答：ScanInside是一个全局变量，当第一次执行“ds”命令时，调用IopDiskSchedule 函数，ScanInside被修改了一次，再次执行“ds”命令时，ScanInside不会被重置，因此输出的结果会不一样。
只需在for循环结束后添加如下代码，就能确保调度的顺序一致。
（6）尝试在io/block.c 文件中定义一个全局的函数指针变量DiskScheduleFunc，该函数指针初始指向实现了FCFS 算法的IopDiskSchedule 函数。
修改io/block.c 文件中的IopProcessNextRequest 函数，在该函数中不再直接调用IopDiskSchedule 函数，而是调用函数指针DiskScheduleFunc 指向的磁盘调度算法函数；ke/sysproc.c 文件中的ConsoleCmdDiskSchedule 函数中也不再直接调用IopDiskSchedule函数，也要修改为调用函数指针DiskScheduleFunc 指向的磁盘调度算法函数。
最后，添加一个控制台命令“sstf”，该命令使函数指针DiskScheduleFunc 指向实现了SSTF 算法的函数。
这样，在EOS启动后默认会执行FCFS 算法，执行控制台命令“sstf”后，会执行SSTF算法。
按照这种方式依次实现“fcfs”、“scan”、“cscan”和“nstepscan”命令。
说明这种在EOS 运行时动态切换磁盘调度算法的好处。
答：首先在block.c 中定义一个全局的函数指针变量DiskScheduleFunc。
图 3.3.7修改IopProcessNextRequest 函数和ConsoleCmdDiskSchedule 函数，使其不再直接调用IopDiskSchedule 函数而是调用函数指针DiskScheduleFunc指向的磁盘调度算法函数。
图 3.3.8调用函数前先声明。
添加一个控制台命令“sstf”，该命令使函数指针DiskScheduleFunc 指向实现了SSTF 算法的函数。
图 3.3.10验证结果如下图所示。
图 3.3.11图 3.3.12（7）分析已经实现的各种磁盘调度算法的优缺点，尝试实现更多其它的磁盘调度算法。
答：先来先服务算法是一种比较简单的磁盘调度算法，它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度，此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况，在对磁盘的访问请求比较多的情况下，致使平均寻道时间可能较长；最短寻道时间优先算法选择这样的进程，其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短，该算法可以得到比较好的吞吐量，但却不能保证平均寻道时间最短，其缺点是在服务请求很多的情况下，对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟；扫描算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头的当前移动方向，此算法基本上克服了最短寻道时间优先算法的服务集中于中间磁道和响应时间变化比较大的缺点，而具有最短寻道时间优先算法的优点即吞吐量较大，平均响应时间较小，但由于是摆动式的扫描方法，两侧磁道被访问的频率仍低于中间磁道；循环扫描算法是对扫描算法的改进，如果对磁道的访问请求是均匀分布的，当磁头到达磁盘的一端，并反向运动时落在磁头之后的访问请求相对较少；N-Step-SCAN算法是扫描算法和先来先服务算法的一个综合算法，将请求队列分成若干个长度为N 的子队列，调度程序按照FCFS原则依次处理这些子队列，而每处理一个子队列时，又是按照SCAN算法，所以它是一种性能比较平均的算法。
（6）EOS 在块设备层实现了磁盘调度算法后，由于请求队列中的请求一定是被逐个处理的，所以并发的多个线程已经可以互斥的访问磁盘上的数据，那为什么在IopReadWriteSector 函数中还要使用磁盘设备的互斥信号量进行互斥呢？（提示：如果一个线程只是要获取磁盘设备的状态而不是要访问磁盘上的数据，是否需要对该线程进行磁盘调度？该线程是否要与其它并发访问磁盘设备的线程进行互斥？）答：如果一个线程只是要获取磁盘设备的状态而不是要访问磁盘上的数据，那这个线程是不需要进行磁盘调度的，所以不会进入请求队列，但该线程同样需要与其它并发访问磁盘设备的线程进行互斥，这时就需要使用磁盘设备的互斥信号量进行互斥。