大容量存储器结构
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该算法是对SSTF算法的改进，磁盘I/O较好，且没有进程 会饿死。偏爱请求接近最靠里或最靠外的磁道的进程，以 及偏爱最近到达的进程。
❖ 缺点：
不但需要知道磁头的当前位置，而且还要知道磁头的移动 方向。
14.2 磁盘调度策略－扫描(SCAN)
14.2 磁盘调度策略－循环扫描(C-SCAN)
❖ 循环扫描(C-SCAN)算法：在一个方向上使用扫描算 法，当沿着某个方向访问到最后一个磁道时，磁头 返回到磁盘的另一端，并再次开始扫描（到达边沿 时直接移动到另一沿的第一个位置，在返回过程中 不处理任何请求）。
14.2 磁盘调度策略
例子：读一个128KB大小的文件： (1)文件由8个连续磁道(每个磁道32个扇区)上的
256 个扇区构成： 20ms+(7.3ms+16.7ms)*8=220ms; 其中，柱面定位时间为20ms，旋转延迟时间
为7.3ms，32扇区数据传送时间为16.7ms；
(2)文件由256个随机分布的扇区构成： (20ms+7.3ms+0.5ms)*256=7373ms; 其中，1扇区数据传送时间为0.5ms；
❖ 例：假设磁盘访问序列：
14.2 磁盘调度策略——FCFS
640 磁道.
14.2 磁盘调度策略－SSTF
❖ 短查找时间优先(SSTF, Shortest Service Time First)： 考虑磁盘I/O请求队列中各请求的磁头定位位置，选择 从当前磁头位置出发，移动最少的磁盘I/O请求。 该算法的目标是使每次磁头移动时间最少。它不一 定是最短平均寻道定位时间，但比FIFO算法有更好 的性能。 对中间的磁道有利，可能会有进程处于饥饿状态。
旋转延迟时间：磁盘旋转到指定扇区的机械运动时间； 它与磁盘转速相关，如：软盘转速可为600rpm(每分 钟转速)，硬盘可为5400-10000r/m。（存取时间＝寻 道时间＋旋转延迟时间）
传送时间：从指定扇区读写数据的时间。 排队延迟时间：发出I/O请求的进程须首先在队列中等
待该设备可用）
14. 2 磁盘调度策略
磁盘 ❖ 固定头磁盘：每个磁道设置一个磁头， 变换磁道时不需要磁头的机械移动，速 度快但成本高
❖ 移动头磁盘：一个盘面只有一个磁头， 变换磁道时需要移动磁头，速度慢但成 本低
❖ 顺序存取设备：只有在前面的物理块被访问 过之后，才能存取后续的物理块的内容。
磁带
14. 磁盘结构
❖ 所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道组成一 个柱面
14.2 磁盘调度策略－减少寻道时间
❖ 就一个磁盘片组而言，各盘面上的同心圆磁盘数相同。 常将这些同心圆从外向内依次编号为0，1，2，…,m-1， 同样，也将磁盘片组的全部盘面从上至下地编成片面 号0，1，2，k-1，其中k为磁盘片组的所有盘面数（每 片盘有正反两个盘面）。一个磁盘片组所有盘面的第i 条(i=0,1,2,…，m-1)条磁道均在同一个圆柱面上，故每 个片组有m个圆柱面。
❖ 物理地址形式：磁头号（盘面号）、 磁道号 （柱面号）、扇区号
❖ 磁盘系统由磁盘本身和驱动控制设备组成，实际 读写的动作过程是由磁盘驱动控制设备按照主机 要求完成的。
❖ 一次访盘请求：读/写，磁盘地址（设备号，柱 面号，磁头号，扇区号），内存地址（源/目）
14.1磁盘结构
❖ 几个名词
寻道时间：磁头定位磁道所需时间（或者称柱面定位 时间：磁头移动到指定柱面的机械运动时间）；
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
❖ 磁盘调度考虑的问题： 一次访盘时间 = 寻道时间+旋转延迟时间+传送时间 (1) 减少寻道时间（活动头磁盘） (2) 减少延迟时间（固定头磁盘）
❖ 磁盘系统通常以柱面为单位供用户记录文件信息（磁 盘空间是以“柱面”划分和使用的）。若将信息连续 地存储在一个“柱面”上，则针对一次I/O请求只需移 动一次磁头，定位相应柱面，然后根据不同盘面上的 读/写磁头进行连续读/写。
❖ OS可通过合理调度它们对磁盘的使用顺序，达到减少 磁盘平均服务时间的目的。
14.2 磁盘调度策略－SSTF
14.2 磁盘调度策略－扫描(SCAN)
❖ 磁头臂仅仅沿一个方向移动，满足途中所有未完成的请求。 (电梯调度法）
❖ 选择在磁头前进方向上从当前位置移动最少的磁盘I/O请 求执行，到达这个方向上的最后一个磁道时才倒转服务方 向，沿相反方向扫描，同样按顺序完成请求。
❖ 优点：
随机分布时的访问时间为连续分布时的33.5倍。
14.2 磁盘调度策略
❖ OS为每个I/O设备维护一条请求队列。对于 磁盘，队列中可能有来自多个进程的许多I/O 请求（读或写）。调度方法如下：
随机调度RSS:性能差，可以用来评估其它技术 先来先服务（FCFS） 短查找时间优先算法（SSTF） 扫描(SCAN)算法 循环扫描(C-SCAN)算法 LOOK算法
14.1 磁盘结构
❖ CPU和内存的访问速度比磁盘要快若干个数量 级，磁盘速度的增长远远低于CPU、主存速度 的增长，磁盘系统的性能对整个系统的性能有 重要影响，磁盘设备管理的目标就是提高磁盘 系统的性能。
扇区 柱面
磁臂 磁头
14. 磁盘结构
❖ 直接（随机）存取设备：存取磁盘上任一物 理块的时间不依赖于该物理块所处的位置，
14.2 磁盘调度策略——FCFS
❖ 原理：磁盘I/O执行顺序为磁盘I/O请求的先后顺序。 ❖ 优点：
公平性； 在磁盘I/O负载较轻且每次读写多个连续扇区时，性
能较好。
❖ 缺点：
效率不高，相邻两次请求可能会造成最内到最外的柱 面寻道，使磁头反复移动，增加了服务时间，对机械 也不利
如果大多数进程竞争一个磁盘，性能接近于随机调度
14.2 磁盘调度策略－减少寻道时间
❖ 由于寻道(柱ຫໍສະໝຸດ Baidu定位时间）时间占主要部 分，合理组织磁盘数据的存储位置可提高 磁盘I/O性能。
随机调度性能最差。
当一个进程读磁盘上一个大的 连续分配文件 时，尽管看起来对磁盘的访问请求很多，但 由于各块连在一起，磁头的移动距离却很小， 而链接文件和索引文件的数据块可能会散布 在整个盘上，使磁盘的磁臂大幅度移动，I/O 负担加重(见后续内容）。
❖ 缺点：
不但需要知道磁头的当前位置，而且还要知道磁头的移动 方向。
14.2 磁盘调度策略－扫描(SCAN)
14.2 磁盘调度策略－循环扫描(C-SCAN)
❖ 循环扫描(C-SCAN)算法：在一个方向上使用扫描算 法，当沿着某个方向访问到最后一个磁道时，磁头 返回到磁盘的另一端，并再次开始扫描（到达边沿 时直接移动到另一沿的第一个位置，在返回过程中 不处理任何请求）。
14.2 磁盘调度策略
例子：读一个128KB大小的文件： (1)文件由8个连续磁道(每个磁道32个扇区)上的
256 个扇区构成： 20ms+(7.3ms+16.7ms)*8=220ms; 其中，柱面定位时间为20ms，旋转延迟时间
为7.3ms，32扇区数据传送时间为16.7ms；
(2)文件由256个随机分布的扇区构成： (20ms+7.3ms+0.5ms)*256=7373ms; 其中，1扇区数据传送时间为0.5ms；
❖ 例：假设磁盘访问序列：
14.2 磁盘调度策略——FCFS
640 磁道.
14.2 磁盘调度策略－SSTF
❖ 短查找时间优先(SSTF, Shortest Service Time First)： 考虑磁盘I/O请求队列中各请求的磁头定位位置，选择 从当前磁头位置出发，移动最少的磁盘I/O请求。 该算法的目标是使每次磁头移动时间最少。它不一 定是最短平均寻道定位时间，但比FIFO算法有更好 的性能。 对中间的磁道有利，可能会有进程处于饥饿状态。
旋转延迟时间：磁盘旋转到指定扇区的机械运动时间； 它与磁盘转速相关，如：软盘转速可为600rpm(每分 钟转速)，硬盘可为5400-10000r/m。（存取时间＝寻 道时间＋旋转延迟时间）
传送时间：从指定扇区读写数据的时间。 排队延迟时间：发出I/O请求的进程须首先在队列中等
待该设备可用）
14. 2 磁盘调度策略
磁盘 ❖ 固定头磁盘：每个磁道设置一个磁头， 变换磁道时不需要磁头的机械移动，速 度快但成本高
❖ 移动头磁盘：一个盘面只有一个磁头， 变换磁道时需要移动磁头，速度慢但成 本低
❖ 顺序存取设备：只有在前面的物理块被访问 过之后，才能存取后续的物理块的内容。
磁带
14. 磁盘结构
❖ 所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道组成一 个柱面
14.2 磁盘调度策略－减少寻道时间
❖ 就一个磁盘片组而言，各盘面上的同心圆磁盘数相同。 常将这些同心圆从外向内依次编号为0，1，2，…,m-1， 同样，也将磁盘片组的全部盘面从上至下地编成片面 号0，1，2，k-1，其中k为磁盘片组的所有盘面数（每 片盘有正反两个盘面）。一个磁盘片组所有盘面的第i 条(i=0,1,2,…，m-1)条磁道均在同一个圆柱面上，故每 个片组有m个圆柱面。
❖ 物理地址形式：磁头号（盘面号）、 磁道号 （柱面号）、扇区号
❖ 磁盘系统由磁盘本身和驱动控制设备组成，实际 读写的动作过程是由磁盘驱动控制设备按照主机 要求完成的。
❖ 一次访盘请求：读/写，磁盘地址（设备号，柱 面号，磁头号，扇区号），内存地址（源/目）
14.1磁盘结构
❖ 几个名词
寻道时间：磁头定位磁道所需时间（或者称柱面定位 时间：磁头移动到指定柱面的机械运动时间）；
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
❖ 磁盘调度考虑的问题： 一次访盘时间 = 寻道时间+旋转延迟时间+传送时间 (1) 减少寻道时间（活动头磁盘） (2) 减少延迟时间（固定头磁盘）
❖ 磁盘系统通常以柱面为单位供用户记录文件信息（磁 盘空间是以“柱面”划分和使用的）。若将信息连续 地存储在一个“柱面”上，则针对一次I/O请求只需移 动一次磁头，定位相应柱面，然后根据不同盘面上的 读/写磁头进行连续读/写。
❖ OS可通过合理调度它们对磁盘的使用顺序，达到减少 磁盘平均服务时间的目的。
14.2 磁盘调度策略－SSTF
14.2 磁盘调度策略－扫描(SCAN)
❖ 磁头臂仅仅沿一个方向移动，满足途中所有未完成的请求。 (电梯调度法）
❖ 选择在磁头前进方向上从当前位置移动最少的磁盘I/O请 求执行，到达这个方向上的最后一个磁道时才倒转服务方 向，沿相反方向扫描，同样按顺序完成请求。
❖ 优点：
随机分布时的访问时间为连续分布时的33.5倍。
14.2 磁盘调度策略
❖ OS为每个I/O设备维护一条请求队列。对于 磁盘，队列中可能有来自多个进程的许多I/O 请求（读或写）。调度方法如下：
随机调度RSS:性能差，可以用来评估其它技术 先来先服务（FCFS） 短查找时间优先算法（SSTF） 扫描(SCAN)算法 循环扫描(C-SCAN)算法 LOOK算法
14.1 磁盘结构
❖ CPU和内存的访问速度比磁盘要快若干个数量 级，磁盘速度的增长远远低于CPU、主存速度 的增长，磁盘系统的性能对整个系统的性能有 重要影响，磁盘设备管理的目标就是提高磁盘 系统的性能。
扇区 柱面
磁臂 磁头
14. 磁盘结构
❖ 直接（随机）存取设备：存取磁盘上任一物 理块的时间不依赖于该物理块所处的位置，
14.2 磁盘调度策略——FCFS
❖ 原理：磁盘I/O执行顺序为磁盘I/O请求的先后顺序。 ❖ 优点：
公平性； 在磁盘I/O负载较轻且每次读写多个连续扇区时，性
能较好。
❖ 缺点：
效率不高，相邻两次请求可能会造成最内到最外的柱 面寻道，使磁头反复移动，增加了服务时间，对机械 也不利
如果大多数进程竞争一个磁盘，性能接近于随机调度
14.2 磁盘调度策略－减少寻道时间
❖ 由于寻道(柱ຫໍສະໝຸດ Baidu定位时间）时间占主要部 分，合理组织磁盘数据的存储位置可提高 磁盘I/O性能。
随机调度性能最差。
当一个进程读磁盘上一个大的 连续分配文件 时，尽管看起来对磁盘的访问请求很多，但 由于各块连在一起，磁头的移动距离却很小， 而链接文件和索引文件的数据块可能会散布 在整个盘上，使磁盘的磁臂大幅度移动，I/O 负担加重(见后续内容）。