第五讲 磁盘调度算法

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＋设计4. 实验内容1)准备实验2)验证先来先服务（FCFS）磁盘调度算法；3)验证最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法；4)验证SSTF算法造成的线程“饥饿”现象；5)验证扫描（SCAN）磁盘调度算法；6)改写SCAN算法。

7)编写循环扫描（CSCAN ）磁盘调度算法8)验证SSTF、NSCAN及NCSCAN算法中的“磁臂粘着”现象9)编写N- Step-NSCAN磁盘调度算法二、实验环境操作系统：Windows操作系统编译器：集成开发环境OS Lab语言：C语言三、实验过程1. 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)磁盘调度算法输出结果如下：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）磁盘调度输出结果如下：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：修改ConsoleCmdDiskSchedule函数，使磁头初始停留在磁道10，让其它线程依次访问磁道78，21，9，8，11，41，10，67，12，10；在OS Lab 的输出窗口显示线程调度的信息：可以看到访问78号磁道的线程的请求第一个被放入请求队列，但却被推迟到最后才被处理，出现了“饥饿”现象。

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：SCAN算法可以防止老线程出现“饥饿”现象，使用scan.c文件提供的IopDiskSchedule函数替换block.c文件中的IopDiskSchedule函数，生成项目，启动调试，在控制台运行“ds”命令。

在控制台中按线程被阻塞的顺序依次显示线程的信息：在OS Lab的输出窗口显示线程调度的信息：第二次运行“ds”命令，线程调度顺序发生改变：磁盘调度顺序发生改变的原因是ScanInside默认值为TRUE，但在第一次“ds”运行结束后，ScanInside更改为FALSE，即寻道方向发生改变。

5)按照《实验指导》的P179-3.6改写SCAN算法，编写代码。

要求至少给出源代码、解释及运行结果。

答：源代码、解释与运行结果分别在第2、3小题中。

2. 源程序并附上注释1)改写SCAN算法PREQUEST IopDiskSchedule(VOID){PLIST_ENTRY pListEntry;PREQUEST pRequest;PREQUEST INpNextRequest = NULL;PREQUEST OUTpNextRequest = NULL;LONG Offset; // 磁头偏移；>0: 向内; <0: 向外; =0: 无移动ULONG InsideShortestDistance = 0xFFFFFFFF; // 向内磁头移动最短距离ULONG OutsideShortestDistance = 0xFFFFFFFF; // 向外磁头移动最短距离PREQUEST pNextRequest = NULL;//// 需要遍历请求队列一次或两次//for (pListEntry = RequestListHead.Next; // 请求队列中的第一个请求是链表头指向的下一个请求。

pListEntry != &RequestListHead; // 遍历到请求队列头时结束循环。

pListEntry = pListEntry->Next) {//// 根据链表项获得请求的指针//pRequest = CONTAINING_RECORD(pListEntry, REQUEST, ListEntry);//// 计算请求对应的线程所访问的磁道与当前磁头所在磁道的偏移（方向由正负表示）//Offset = pRequest->Cylinder - CurrentCylinder;if (0 == Offset) {//// 如果线程要访问的磁道与当前磁头所在磁道相同，可立即返回。

//pNextRequest = pRequest;goto RETURN;} else if ( Offset > 0 && Offset < InsideShortestDistance ) {//// 记录向内移动距离最短的线程//InsideShortestDistance = Offset;INpNextRequest = pRequest;} else if ( Offset < 0 && -Offset < OutsideShortestDistance ) { //// 记录向外移动距离最短的线程//OutsideShortestDistance = -Offset;OUTpNextRequest = pRequest;}}//判断磁头移动方向，若向内移动if( ScanInside){//判断是否有向内移动的线程if(INpNextRequest){//有则选择该线程return INpNextRequest;} else {//没有则修改磁头方向，选择向外移动距离最短的线程ScanInside = !ScanInside;return OUTpNextRequest;}} else {//如果向外移动//判断是否有向外移动的线程if(OUTpNextRequest){//有则选择该线程return OUTpNextRequest;}else{//没有则修改词头方向，选择向内移动距离最短的线程ScanInside = !ScanInside;return INpNextRequest;}}RETURN:return pNextRequest;}2)编写循环扫描（CSCAN）磁盘调度算法PREQUEST IopDiskSchedule(VOID){PLIST_ENTRY pListEntry;PREQUEST pRequest;PREQUEST INpNextRequest = NULL;PREQUEST OUTpNextRequest = NULL;LONG Offset;ULONG InsideShortestDistance = 0xFFFFFFFF;ULONG OutsideShortestDistance = 0x00000000;PREQUEST pNextRequest = NULL;//// 需要遍历请求队列一次或两次//for (pListEntry = RequestListHead.Next; // 请求队列中的第一个请求是链表头指向的下一个请求。

pListEntry != &RequestListHead; // 遍历到请求队列头时结束循环。

pListEntry = pListEntry->Next) {//// 根据链表项获得请求的指针//pRequest = CONTAINING_RECORD(pListEntry, REQUEST, ListEntry);//// 计算请求对应的线程所访问的磁道与当前磁头所在磁道的偏移（方向由正负表示）//Offset = pRequest->Cylinder - CurrentCylinder;if (0 == Offset) {//// 如果线程要访问的磁道与当前磁头所在磁道相同，可立即返回。

//pNextRequest = pRequest;goto RETURN;} else if ( Offset > 0 && Offset < InsideShortestDistance ) { //// 记录向内移动距离最短的线程//InsideShortestDistance = Offset;INpNextRequest = pRequest;} else if ( Offset < 0 && -Offset > OutsideShortestDistance ) { //// 记录向外移动距离最长的线程//OutsideShortestDistance = -Offset;OUTpNextRequest = pRequest;}}//需要向内移动的线程是否存在if( INpNextRequest ){//存在则返回向内移动的请求return INpNextRequest;}else{//否则返回向外移动的请求return OUTpNextRequest;}RETURN:return pNextRequest;}3)编写N-Step-SCAN磁盘调度算法//// N-Step-SCAN 磁盘调度算法使用的子队列长度N//#define SUB_QUEUE_LENGTH 6//// 记录N-Step-SCAN 磁盘调度算法第一个子队列剩余的长度。

// 子队列初始长度为N，每执行一次磁盘调度算法会从子队列中移除一个请求，子队列// 长度就要减少1，待长度变为0 时，再将长度重新变为N，开始处理下一个子队列。

//ULONG SubQueueRemainLength = SUB_QUEUE_LENGTH;//// 扫描算法中磁头移动的方向。

操作系统启动时初始化为磁头向内移动。

// TRUE，磁头向内移动，磁道号增加。

// FALSE，磁头向外移动，磁道号减少。

//BOOL ScanInside = TRUE;PREQUEST IopDiskSchedule(VOID){PLIST_ENTRY pListEntry;PREQUEST pRequest;PREQUEST INpNextRequest = NULL;PREQUEST OUTpNextRequest = NULL;LONG Offset;ULONG InsideShortestDistance = 0xFFFFFFFF;ULONG OutsideShortestDistance = 0xFFFFFFFF;PREQUEST pNextRequest = NULL;ULONG counter;//// 需要遍历请求队列一次或两次////计数器记录一个子队列剩余的长度counter = SubQueueRemainLength;//没调度一次子队列剩余的长度减SubQueueRemainLength--;//如果子队列剩余的长度为，则重置为子队列原长度if(SubQueueRemainLength == 0)SubQueueRemainLength = SUB_QUEUE_LENGTH;for (pListEntry = RequestListHead.Next; // 请求队列中的第一个请求是链表头指向的下一个请求。