磁盘调度算法
磁盘调度算法实验报告
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、设计4.实验内容：1）准备实验，创建一个EOS Kernel项目；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、SCAN及CSCAN算法中的“磁臂粘着”现象；9）编写N-Step-SCAN磁盘调度算法。
二．实验环境操作系统：windows XP编译器：Tevalaton OS Lab语言：C三．实验过程1.设计思路和流程图：SCAN算法流程图：SSTF算法的流程图：CSACN流程图：N-STEP-SCAN算法调度：Array2.实验过程：1）新建一个EOS Kernel 项目；2）在sysproc.c 文件中找到控制台命令“ds”对应的函数ConsoleCmdDiskSchedule。
“ds”命令专门用来测试磁盘调度算法。
阅读该函数中的源代码，目前该函数使磁头初始停留在磁道10，其它被阻塞的线程依次访问磁道8、21、9、78、0、41、10、67、12、10；3）打开io/block.c 文件，在第378 行找到磁盘调度算法函数IopDiskSchedule。
阅读该函数中的源代码，目前此函数实现了FCFS 磁盘调度算法，流程图如下：4）生成项目，启动调试，待EOS 启动完毕，在EOS 控制台中输入命令“ds”后按回车；在EOS 控制台中会首先显示磁头的起始位置是10 磁道，然后按照线程被阻塞的顺序依次显示线程的信息（包括线程ID 和访问的磁道号）。
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。
操作系统有哪些主要调度算法
操作系统有哪些主要调度算法操作系统调度算法一、磁盘调度1.先来先服务fcfs：是按请求访问者的先后次序启动磁盘驱动器，而不考虑它们要访问的物理位置2.最短一般说来时间优先sstf：使距当前磁道最近的命令访问者启动磁盘驱动器，即是使查找时间最短的那个作业先继续执行，而不考量命令访问者到来的先后次序，这样就消除了先来先服务调度算法中磁臂移动过小的问题3.扫描算法scan或电梯调度算法：总是从磁臂当前位置开始，沿磁臂的移动方向去选择离当前磁臂最近的那个柱面的访问者。
如果沿磁臂的方向无请求访问时，就改变磁臂的移动方向。
在这种调度方法下磁臂的移动类似于电梯的调度，所以它也称为电梯调度算法。
4.循环读取算法cscan：循环读取调度算法就是在读取算法的基础上改良的。
磁臂改成单项移动，由外向里。
当前边线已经开始沿磁臂的移动方向回去挑选距当前磁臂最近的哪个柱面的访问者。
如果沿磁臂的方向并无命令出访时，再返回最外，出访柱面号最轻的作业命令。
操作系统调度算法二、进程调度算法1.先进先出算法fifo：按照进程步入准备就绪队列的先后次序去挑选。
即为每当步入进程调度，总是把准备就绪队列的队首进程资金投入运转。
2.时间片轮转算法rr：分时系统的一种调度算法。
轮转的基本思想是，将cpu的处理时间划分成一个个的时间片，就绪队列中的进程轮流运行一个时间片。
当时间片结束时，就强迫进程让出cpu，该进程进入就绪队列，等待下一次调度，同时，进程调度又去选择就绪队列中的一个进程，分配给它一个时间片，以投入运行。
3.最低优先级算法hpf：进程调度每次将处理机分配给具备最低优先级的准备就绪进程。
最低优先级算法可以与相同的cpu方式融合构成可以抢占市场式最低优先级算法和不容抢占市场式最低优先级算法。
4.多级队列反馈法：几种调度算法的结合形式多级队列方式。
操作系统调度算法三、常用的批处理作业调度算法1.先来先服务调度算法fcfs:就是按照各个作业进入系统的自然次序来调度作业。
第五章_磁盘移臂调度算法
例1：假定某移动磁盘上，处理了访问56号柱面的请 求后，现在正在70号柱面上读信息，目前有下面的请 求访问磁盘柱面的序列： 73, 68, 100, 120, 60, 108, 8, 50 请写出下列各小题的响应的次序及移动的柱面数。 ⑴用最短查找时间优先算法 ⑵电梯调度算法 解： ⑴ 用SSTF，响应的次序为 70、68、73、60、50、8、100、108、120 移动的柱面数：2+5+13+10+42+92+8+12=184 ⑵ 用电梯调度算法，响应的次序为 70、73、100、108、120、68、60、50、8 移动的柱面数：3+27+8+12+52+8+10+42=162
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当前磁道=100
例：假定磁盘共有40个柱面，当前磁头正 在第11道服务，等待服务的进程有6个，它们请 求的柱面分别是：1, 36, 16, 34, 9 和 12 (以请求 时间先后为序)。
按FCFS算法： 移动为：11 1 36 16 34 9 12 总移动柱面数：10+35+20+18+25+3 = 111
5.4.1 磁盘移臂调度
磁盘是对被多个进程共享的设备。当有多个进 程都请求访问磁盘时，应采用一种适当的调度算法， 以使各进程对磁盘的平均访问（主要是寻道）时间 最小。由于在访问磁盘的时间中、主要是寻道时间， 因此，磁盘调度的目标应是使磁盘的平均寻道时间 最少。 常用的磁盘调度算法有： ⑴ 先来先服务； ⑵ 最短寻道时间优先； ⑶ 扫描算法； ⑷ 循环扫描算法 等．
按按此策略完成 这组I/O操作需移动 磁头的总距离为642 磁道。
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。
磁盘磁头驱动调度算法
磁盘磁头驱动调度算法
磁盘磁头驱动调度算法是指计算机操作系统用于管理磁盘访问的一种算法，目的是优化数据的读写效率，尽可能地减少磁头移动和等待时间，提高磁盘访问的速度和效率。
常用的磁盘磁头驱动调度算法有以下几种：1.先来先服务（FCFS）：按请求顺序存取磁盘数据。
2.最短寻道时间优先（SSTF）：每次选择距离磁头当前位置最近的请求进行访问。
3.扫描算法（SCAN）：沿磁道移动磁头，扫描跨越磁头当前位置的请求进行访问。
4.循环扫描算法（C-SCAN）：与扫描算法类似，但磁头到达磁盘边缘后不返回，而是直接返回磁盘另一端。
5.基于最近未使用（LRU）：选择最近正在使用的请求进行访问。
不同的磁盘磁头驱动调度算法有不同的适用场景，具体应根据实际情况选择合适的算法。
例如，FCFS方法简单易行且公平，但可能会导致请求等待时间过长；SSTF方法能够优先处理短距离请求以减少磁盘寻道时间，但可能会产生较大的请求延迟。
因此，在进行磁盘访问调度时需要综合考虑多种因素，选择合适的算法以达到最优的性能。
磁盘驱动调度算法
磁盘驱动调度算法磁盘驱动调度算法是操作系统中的一种重要机制，用于决定磁盘上的数据访问顺序，提高磁盘的读写效率。
在计算机系统中，磁盘是一种主要的存储介质，而磁盘驱动调度算法则是决定计算机系统如何合理地利用磁盘资源的关键。
磁盘驱动调度算法的目标是通过合理地安排磁盘上的数据访问顺序，最大限度地提高磁盘的读写效率。
在实际应用中，磁盘上的数据往往是分散存储的，即不同的文件、目录等数据被存储在不同的磁盘块中。
因此，当系统需要读取或写入某个文件时，需要将磁头移动到相应的磁道上，然后再进行数据的读取或写入操作。
而磁盘驱动调度算法的任务就是决定磁头的移动顺序，从而提高磁盘的访问效率。
常见的磁盘驱动调度算法有先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、电梯调度算法（SCAN）、循环扫描算法（C-SCAN）等。
下面将逐一介绍这些算法的特点和应用场景。
1. 先来先服务（FCFS）算法：该算法按照磁盘请求的先后顺序进行调度，即先到达磁盘的请求先被服务。
这种算法简单直接，但由于没有考虑磁盘的物理结构和磁头的移动距离等因素，可能会导致磁盘的平均寻道时间较长。
2. 最短寻道时间优先（SSTF）算法：该算法会选择离当前磁道最近的请求进行服务，从而减少磁头的移动距离，提高磁盘的读写效率。
然而，这种算法可能会出现饥饿现象，即某些请求长时间得不到服务。
3. 电梯调度算法（SCAN）：该算法模拟了电梯的运行过程，磁头按照一个方向移动，直到到达磁盘的边界，然后改变方向继续移动。
这种算法能够有效地减少磁头的移动次数，提高磁盘的读写效率。
但由于磁头只能按照一个方向移动，可能会导致某些请求长时间得不到服务。
4. 循环扫描算法（C-SCAN）：该算法是电梯调度算法的一种改进，磁头按照一个方向移动，直到到达磁盘的边界，然后立即返回到起始位置，继续移动。
这种算法能够有效地减少磁头的移动距离，提高磁盘的读写效率。
不同的磁盘驱动调度算法适用于不同的应用场景。
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1. 磁盘调度算法的背景和意义磁盘调度算法是操作系统中的重要组成部分，它的主要目的是优化磁盘访问，提高磁盘I/O操作的效率。
在计算机系统中，磁盘是一个重要的存储介质，它负责存储和读写数据。
然而，由于磁盘访问具有机械运动延迟和寻道时间等特性，使得磁盘I/O操作成为计算机系统中一个性能瓶颈。
为了解决这个问题，人们提出了各种各样的磁盘调度算法。
这些算法通过优化访问顺序、减少寻道时间、提高数据传输率等方式来提高磁盘I/O操作效率。
因此，深入了解和掌握不同类型的磁盘调度算法对于优化计算机系统性能具有重要意义。
2. 先来先服务（FCFS）调度算法先来先服务（First-Come, First-Served）是最简单、最直观的一种磁盘调度算法。
它按请求顺序处理I/O请求。
当一个请求到达时，在当前位置完成当前请求后再处理下一个请求。
然而，在实际应用中，FCFS存在一些问题。
首先，它无法充分利用磁盘的带宽，因为磁盘的读写头可能在处理当前请求时，其他请求已经到达。
其次，由于磁盘请求的随机性，FCFS可能导致某些请求等待时间过长。
3. 最短寻道时间优先（SSTF）调度算法最短寻道时间优先（Shortest Seek Time First）是一种基于当前位置选择下一个最近请求的调度算法。
在SSTF算法中，选择离当前位置最近的请求进行处理。
SSTF算法相对于FCFS算法来说，在减少寻道时间方面有一定的优势。
它能够充分利用磁盘带宽，并且能够减少某些请求等待时间过长的问题。
然而，SSTF算法也存在一些问题。
首先，在某些情况下，由于选择最近的请求进行处理，可能导致某些较远位置上的请求长期等待。
其次，在高负载情况下，由于大量随机访问导致寻道距离变大，SSTF 算法可能会导致饥饿现象。
4. 扫描（SCAN）调度算法扫描（SCAN）是一种按一个方向依次处理I/O请求，并在到达边界后改变方向的调度算法。
SCAN算法从一个方向开始处理请求，直到到达磁盘的边界。
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文件系统的物理基础是磁盘存储设备。所以， 文件系统的物理基础是磁盘存储设备。所以， 磁盘存储器的服务效率很重要， 磁盘存储器的服务效率很重要，为了提高文件 系统的性能，我们必须对磁盘进行合理的管理 系统的性能， 、调度，对磁盘调度算法进行优化。 调度，对磁盘调度算法进行优化。
第五章 磁盘存储器管理
第五章 磁盘存储器管理
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总结： 总结：
1． 先来先服务 ． 2. 最短寻道时间优先 最短寻道时间优先(SSF) 3. 扫描算法（电梯算法） 扫描算法（电梯算法） 4 .循环扫描调度算法 循环扫描调度算法
5. N-Step-SCAN和FSCAN调度算法 了解 和 调度算法(了解 调度算法 了解)
第五章 磁盘存储器管理 2012-5-2 4
1． 先来先服务 ．
按访问请求到达的先后次序服务 优点：简单，公平； 优点：简单，公平； 缺点：效率不高， 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， 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， 磁头反复移动，增加了服务时间，对 机械也不利
第五章 磁盘存储器管理 2012-5-2 5
例
假设磁盘访问序列： ， 假设磁盘访问序列：98，183，37，122， ， ， ， 14，124，65，67。移动臂的运动方向：沿 ， ， ， 。移动臂的运动方向： 磁道号递减的方向移动。 磁道号递减的方向移动。 读写头起始位置： 读写头起始位置：53 1） （1）安排磁头服务序列 （2）计算磁头移动总距离（道数） ）计算磁头移动总距离（道数）
课后任务： 课后任务：为了更好的掌握本节课所学的内 请大家完成书后习题6的第 小题。 的第12小题 容。请大家完成书后习题 的第 小题。
第五章 磁盘存储器管理 2012-5-2 18
优点：改善了磁盘平均服务时间； 优点：改善了磁盘平均服务时间； 缺点： 缺点：造成某些访问请求长期等待得 不到服务
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第五章 磁盘存储器管理
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图解
98，183，37，122，14，124，65，67 ， ， ， ， ， ， ，
65，67 ，37，14，98，122，124，183 ， ， ， ， ， ， 磁头走过的总道数： 磁头走过的总道数：236
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侧视图
扇区
磁臂
柱面
磁头
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俯视图
扇区Leabharlann 磁道第五章 磁盘存储器管理 2012-5-2 3
磁盘调度算法
学习重点：磁盘调度的 种算法 学习重点：磁盘调度的4种算法 1． 先来先服务（FCFS） ． 先来先服务（ ） 2. 最短寻道时间优先 最短寻道时间优先(SSF) 3. 扫描算法（电梯算法） 扫描算法（电梯算法） 4 .循环扫描调度算法 循环扫描调度算法 学习目标：通过本节课的讲解， 学习目标：通过本节课的讲解，让学生们更 好的掌握这四种种磁盘调度算法。 好的掌握这四种种磁盘调度算法。
第五章 磁盘存储器管理
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图
第五章 磁盘存储器管理
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98，183，37，122，14，124，65，67 ， ， ， ， ， ， ，
37，14， 65，67 ， 98， 122， 124， 183 ， ， ， ， ， ， 磁头走过的总道数： 磁头走过的总道数：208
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6.调度算法的选择 调度算法的选择
实际系统相当普遍采用最短寻道时间优先算 实际系统相当普遍采用最短寻道时间优先算 因为它简单有效，性价比好。 法，因为它简单有效，性价比好。 扫描算法更适于磁盘负担重的系统。 扫描算法更适于磁盘负担重的系统。 磁盘负担很轻的系统也可以采用先来先服务 算法 一般要将磁盘调度算法作为操作系统的单独 模块编写，利于修改和更换。 模块编写，利于修改和更换。
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3. 扫描算法（电梯算法） 扫描算法（电梯算法）
克服了最短寻道优先的缺点， 克服了最短寻道优先的缺点，既考虑了距 同时又考虑了方向 离，同时又考虑了方向 具体做法：当设备无访问请求时， 具体做法：当设备无访问请求时，磁头不 当有访问请求时，磁头按一个方向移动 按一个方向移动， 动；当有访问请求时，磁头按一个方向移动， 在移动过程中对遇到的访问请求进行服务， 在移动过程中对遇到的访问请求进行服务，然 后判断该方向上是否还有访问请求， 后判断该方向上是否还有访问请求，如果有则 继续扫描；否则改变移动方向， 继续扫描；否则改变移动方向，并为经过的访 问请求服务， 问请求服务，如此反复
第五章 磁盘存储器管理
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98，183，37，122，14，124，65，67 ， ， ， ， ， ， ， 磁头走过的总道数： 磁头走过的总道数：640
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2. 最短寻道时间优先 最短寻道时间优先(SSF)
优先选择距当前磁头最近的访问请求 进行服务， 进行服务，主要考虑寻道优先
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4 .循环扫描调度算法 循环扫描调度算法
也称单向扫描算法。 也称单向扫描算法。 电梯算法杜绝了饥饿， 电梯算法杜绝了饥饿，但当请求对磁道的 分布是均匀时，磁头回头， 分布是均匀时，磁头回头，近磁头端的请求 很少（因为磁头刚经过），而远端请求较多， ），而远端请求较多 很少（因为磁头刚经过），而远端请求较多， 这些请求等待时间要长一些。 这些请求等待时间要长一些。 总是从0号柱面开始向里扫描 号柱面开始向里扫描。 总是从 号柱面开始向里扫描。移动臂到达 最后个一个柱面后，立即带动读写磁头快速 最后个一个柱面后， 返回到0号柱面 号柱面。 返回到 号柱面。返回时不为任何的等待访问 者服务。 者服务。返回后可再次进行扫描
第五章 磁盘存储器管理 2012-5-2 13
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第五章 磁盘存储器管理
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5.
N-Step-SCAN和FSCAN调度算法 和 调度算法
1）N-Step-SCAN算法 ） 算法 SSTF、SCAN、CSCAN几种调度算法都可 、 、 几种调度算法都可 能出现磁臂停留在某处不动的情况， 能出现磁臂停留在某处不动的情况，称为磁臂 粘着(Arm-Stickiness)。在高密度盘上更容易出 粘着 。 现此情况。 现此情况。 N-STEP-SCAN算法将磁盘请求队列分成 算法将磁盘请求队列分成 若干个长度为N的子队列 磁盘调度将按FCFS 的子队列。 若干个长度为 的子队列。磁盘调度将按 算法依次处理这些子队列。 算法依次处理这些子队列。而每处理一个队列 又是按SCAN算法。这样就可避免出现粘 算法。 时，又是按 算法 着现象。 着现象。
第五章 磁盘存储器管理 2012-5-2 15
2）FSCAN算法 ） 算法 本算法是N步 算法的简化。 本算法是 步SCAN算法的简化。它只将 算法的简化 磁盘请求访问队列分成两个子队列： 磁盘请求访问队列分成两个子队列： 当前所有请求磁盘I／ 的进程形成的队列 的进程形成的队列， 当前所有请求磁盘 ／O的进程形成的队列， 由磁盘调度按SCAN算法进行处理。 算法进行处理。 由磁盘调度按 算法进行处理 在扫描期间，新出现的所有请求磁盘I／ 在扫描期间，新出现的所有请求磁盘 ／O 进程组成的等待处理的请求队列。 进程组成的等待处理的请求队列。从而使所有 的新请求都将被推迟到下一次扫描时处理。 的新请求都将被推迟到下一次扫描时处理。