磁盘调度算法操作系统的任务之一就是有效地使用硬件对磁盘
操作系统磁盘调度算法
操纵体系课程设计义务书题目：磁盘调剂算法院系：专业：班级：姓名：学号：指点教师：设计时光：指导教师评语目次1.需求剖析44472.概要设计88883.具体设计911134.运行成果及剖析1415165.总结和心得166.参考文献177.附录：程序源代码231.需求剖析此次课程设计我研讨的标题是：磁盘调剂算法.具体包含三种算法分离是：先来先办事算法（FCFS）.最短寻道时光优先算法(SSTF).扫描算法（电梯调剂算法）(SCAN).经由过程此次试验,加深对磁盘调剂算法的懂得,进一步控制先来先办事FCFS,最短寻道时光优先SSTF,扫描SCAN算法的实现办法.装备的动态分派算法与过程调剂类似,也是基于必定的分派计谋的.经常应用的分派计谋有先请求先分派.优先级高者先分派等计谋.在多道程序体系中,低效力平日是因为磁盘类扭转装备应用不当造成的.操纵体系中,对磁盘的拜访请求来自多方面,经常须要列队.这时,对浩瀚的拜访请求按必定的次序响应,会直接影响磁盘的工作效力,进而影响体系的机能.拜访磁盘的时光因子由3部分构成,它们是查找（查找磁道）时光.等待（扭转等待扇区）时光和数据传输时光,个中查找时光是决议身分.是以,磁盘调剂算法先斟酌优化查找计谋,须要时再优化扭转等待计谋.平均寻道长度（L）为所有磁道所需移动距离之和除以总的所需拜访的磁道数（N）,即：L=（M1+M2+……+Mi+……+MN）/N个中Mi为所需拜访的磁道号所需移动的磁道数.启动磁盘履行输入输出操纵时,要把移动臂移动到指定的柱面,再等待指定扇区的扭转到磁头地位下,然后让指定的磁头进行读写,完成信息传送.是以,履行一次输入输出所花的时光有：查找时光——磁头在移动臂带动下移动到指定柱面所花的时光. 延迟时光——指定扇区扭转到磁头下所需的时光. 传送时光——由磁头过程读写完成信息传送的时光.个中传送信息所花的时光,是在硬件设计就固定的.而查找时光和延迟时光是与信息在磁盘上的地位有关.为了削减移动臂进行移动消费的时光,每个文件的信息不是按盘面上的磁道次序存放满一个盘面后,再放到下一个盘面上.而是按柱面存放,统一柱面上的各磁道被放满信息后,再放到下一个柱面上.所以各磁盘的编号按柱面次序,每个柱面按磁道次序,每个磁道又按扇区次序进行排序.磁盘是可供多个过程共享的装备,当有多个过程都请求拜访磁盘是,应采取一种最佳调剂算法,以使各类过程对磁盘的平均拜访时光最小.因为在拜访磁盘的时光中,主如果寻道时光,是以,磁盘调剂的目的,是使磁盘的平均寻道时光起码.今朝经常应用的磁盘帝调剂算法有：先来先办事.最短寻道时光优先及扫描等算法.先来先办事（FCFS）调剂:按先来后到次序办事,未作优化.最简略的移臂调剂算法是“先来先办事”调剂算法,这个算法现实上不斟酌拜访者请求拜访的物理地位,而只是斟酌拜访者提出拜访请求的先后次序.例如,假如如今读写磁头正在50号柱面上履行输出操纵,而等待拜访者依次要拜访的柱面为130.199.32.159.15.148.61.99,那么,当50号柱面上的操纵停止后,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.采取先来先办事算法决议等待拜访者履行输入输出操纵的次序时,移动臂往返地移动.先来先办事算法消费的查找时光较长,所以履行输入输出操纵的总时光也很长.最短查找时光优先调剂算法老是从等待拜访者中遴选查找时光最短的谁人请求先履行的,而不管拜访者到来的先后次序.如今仍应用统一个例子来评论辩论,如今当50号柱面的操纵停止后,应当先处理61号柱面的请求,然后到达32号柱面履行操纵,随后处理15号柱面请求,后继操纵的次序应当是99.130.148.159.199.采取最短查找时光优先算法决议等待拜访者履行操纵的次序时,读写磁头总共移动了200多个柱面的距离,与先来先办事.算法比较,大幅度地削减了查找时光,因而缩短了为各拜访者请求办事的平均时光,也就进步了体系效力.但最短查找时光优先（SSTF）调剂,FCFS会引起读写头在盘面上的大规模移动,SSTF查找距离磁头最短（也就是查找时光最短）的请求作为下一次办事的对象.SSTF查找模式有高度局部化的偏向,会推迟一些请求的办事,甚至引起无穷迁延（又称饥饿）.SCAN 算法又称电梯调剂算法.SCAN算法是磁头进步偏向上的最短查找时光优先算法,它清除了磁头在盘面局部地位上的来去移动,SCAN算法在很大程度上清除了SSTF算法的不公正性,但仍有利于对中央磁道的请求.“电梯调剂”算法是从移动臂当前地位开端沿着臂的移动偏向去选择离当前移动臂比来的谁人柱拜访者,假如沿臂的移动偏向无请求拜访时,就转变臂的移动偏向再选择.这比如乘电梯,假如电梯已向上活动到4层时,依次有3位乘客陈生.伍生.张生在等候乘电梯.他们的请求是：陈生在2层等待去10层;伍生在5层等待去底层;张生在8层等待15层.因为电梯今朝活动偏向是向上,所以电梯的形成是先把乘客张生从8层带到15层,然后电梯换成下行偏向,把乘客伍生从5层带到底层,电梯最后再更换偏向,把乘客陈生从2层送到10层.但是,“电梯调剂”算法在实现时,不但要记住读写磁头的当前地位,还必须记住移动臂的当前进步偏向.2.概要设计经由过程C说话的编程,设计程序模仿先来先办事FCFS,最短寻道时光优先SSTF,和扫描SCAN算法的工作过程.假设有n个磁道号所构成的磁道拜访序列,给定开端磁道号m和磁头移动的偏向（正向或者反向）,分离应用不合的磁盘调剂算法拜访磁道序列,给出磁头每一次移动的过程,算出磁头移动的距离,继而盘算每种算法的平均寻道长度.C说话.操纵体系磁盘调剂算法.C++.Window10.VC++6.0.3.具体设计先来先办事算法（FCFS）：扫描先来先办compute_dis(m_vec,dis,average_distance);}最短寻道时光优先算法(SSTF)：void SSTF(vector<int>m_vec,int position){ //最短寻道时光算法dis = 0;average_distance = 0;sort(m_vec.begin(),m_vec.end()); //从小到大排序int i = 0;for(vector<int>::iteratorit=m_vec.begin();it!=m_vec.end();it++){if(position >= *it)i++;}int count = 0;int left = i-1;int right = i;while(count<m_vec.size()){if((left >=0 && abs(m_vec[right]-position) >abs(m_vec[left]-position)) ||right>=m_vec.size()){dis += abs(m_vec[left]-position);Sleep(500);cout<<"->"<<m_vec[left];position = m_vec[left];left--;}else{dis += abs(m_vec[right]-position);Sleep(500);cout<<"->"<<m_vec[right];position = m_vec[right];right++;}count++;}compute_dis(m_vec,dis,average_distance);}扫描SCAN算法：void SCAN(vector<int>m_vec,int position){ //电梯调剂算法dis = 0;average_distance = 0;sort(m_vec.begin(),m_vec.end()); //从小到大排序int i = 0;for(vector<int>::iteratorit=m_vec.begin();it!=m_vec.end();it++){if(position >= *it)i++; //找到position地点的磁道}int left = i - 1; //先从外到内扫描int right = i;while(left >= 0){dis += abs(position - m_vec[left]);Sleep(500);cout<<"->"<<m_vec[left];position = m_vec[left];left --;}while(right < m_vec.size()){dis += abs(position - m_vec[right]);Sleep(500);cout<<"->"<<m_vec[right];position = m_vec[right];right ++;}compute_dis(m_vec,dis,average_distance);}4.运行成果及剖析先来先办事算法（FCFS）：最短寻道时光优先算法(SSTF)：扫描SCAN算法：FCFS ：这是一种比较简略的磁盘调剂算法.它依据过程请求拜访磁盘的先后次序进行调剂.此算法因为未对寻道进行优化,在对磁盘的拜访请求比较多的情形下,此算法将下降装备办事的吞吐量,致使平均寻道时光可能较长,但各过程得到办事的响应时光的变更幅度较小.SSTF：该算法选择如许的过程,其请求拜访的磁道与当前磁头地点的磁道距离比来,以使每次的寻道时光最短,该算法可以得到比较好的吞吐量,但却不克不及包管平均寻道时光最短.SCAN ：扫描算法不但斟酌到欲拜访的磁道与当前磁道的距离,更优先斟酌的是磁头的当前移动偏向.此算法根本上战胜了最短寻道时光优先算法的办事分散于中央磁道和响应时光变更比较大的缺陷,而具有最短寻道时光优先算法的长处即吞吐量较大,平均响应时光较小,但因为是摆动式的扫描办法,两侧磁道被拜访的频率仍低于中央磁道.5.总结和心得经由过程此次的课程设计使我熟悉到要将操纵体系这门盘算机专业的课学好不但仅是要把书上的根本常识学好并且还要不竭进行实践,将所学的跟实践操纵联合起来才干更好地巩固所学,才干进步本身实践才能.经由过程此次的设计使我熟悉到只逗留在概况懂得问题是很难使问题得到很好的解决的,实践才能与理论常识同样重要.可以说此课程设计的理论难度其实不大,各类流图设计特殊是算法过程图的设计很轻易疏忽操纵性细节,在现实调试中带来很大麻烦,须要特殊留意,但是若要深刻挖掘个中的器械,并且现实去编程实现,就碰到了相当大的难度.因为与之涉及的许多方面并没有学过,须要本身去自学和实践磨练.经由过程模仿磁盘调剂及过程列队算法来加深对操纵体系中各个磁臂调剂算法概念的懂得模仿磁盘调剂算法,实现各类不合调剂算法的过程,并盘算各算法的平均寻道长度,以便于我们断定各类算法的好坏以及各类算法应用的场合.6.参考文献[1]. 汤子瀛,哲凤屏,汤小丹. 《盘算机操纵体系》.西安电子科技大学出版社, 2005;[2]. 谭浩强编著.《 C说话程序设计（第3版）》.清华大学出版社,2005;[3]. 吴乃陵,况迎辉. 《C++程序设计（第二版）》.高级教导出版社,2005.7.附录：程序源代码FCFS：#include <iostream>#include <time.h>#include <vector>#include<algorithm>#include <math.h>#include <stdlib.h>#include <cstring>#include <windows.h>#include <fstream>using namespace std;int position = 0; //当前磁道地位int dis = 0;double average_distance = 0;void request(vector<int>&m_vec,ofstream &outfile){cout<<"随机生成磁盘序列："<<endl;int n = 0;srand(time(NULL)); //添加随机数种子n = rand() % 20 + 1;int temp = 0;for(int i=0;i<n;i++){temp = rand() % 100;m_vec.push_back(temp);cout<<temp<<" ";outfile<<temp<<endl;}cout<<endl;position = rand() % 100;cout<<"当前磁道："<<position<<endl;}void compute_dis(vector<int>m_vec,int &dis,double&average_distance){average_distance = (double)dis / (double)m_vec.size(); }void FCFS(vector<int>m_vec,int position){ //先来先办事算法dis = 0;average_distance = 0;for(vector<int>::iteratorit=m_vec.begin();it!=m_vec.end();it++){dis += abs(position-*it);Sleep(500);cout<<"->"<<*it;position = *it;}compute_dis(m_vec,dis,average_distance);}void print(){cout<<endl<<endl;cout<<"经盘算,磁头移动的总距离为:"<<dis<<endl;cout<<"磁头平均移动距离:"<<average_distance<<endl; cout<<endl<<endl;}int main(){ofstream outfile;outfile.open("data.txt");vector<int>m_vec;request(m_vec,outfile); //请求办事序列cout<<"磁盘请求的办事状态："<<endl;FCFS(m_vec, position);print();outfile.close();return 0;}SSTF:#include <iostream>#include <time.h>#include <vector>#include <math.h>#include <stdlib.h>#include<algorithm>#include <cstring>#include <windows.h>#include <fstream>using namespace std;int position = 0; //当前磁道地位int dis = 0;double average_distance = 0;void request(vector<int>&m_vec,ofstream &outfile){ cout<<"随机生成磁盘序列："<<endl;int n = 0;srand(time(NULL)); //添加随机数种子n = rand() % 20 + 1;int temp = 0;for(int i=0;i<n;i++){temp = rand() % 100;m_vec.push_back(temp);cout<<temp<<" ";outfile<<temp<<endl;}cout<<endl;position = rand() % 100;cout<<"当前磁道："<<position<<endl;}void compute_dis(vector<int>m_vec,int &dis,double&average_distance){average_distance = (double)dis / (double)m_vec.size(); }void SSTF(vector<int>m_vec,int position){ //最短寻道时光算法dis = 0;average_distance = 0;sort(m_vec.begin(),m_vec.end()); //从小到大排序int i = 0;for(vector<int>::iteratorit=m_vec.begin();it!=m_vec.end();it++){if(position >= *it)i++;}int count = 0;int left = i-1;int right = i;while(count<m_vec.size()){if((left >=0 && abs(m_vec[right]-position) > abs(m_vec[left]-position)) || right>=m_vec.size()){ dis += abs(m_vec[left]-position);Sleep(500);cout<<"->"<<m_vec[left];position = m_vec[left];left--;}else{dis += abs(m_vec[right]-position);Sleep(500);cout<<"->"<<m_vec[right];position = m_vec[right];right++;}count++;}compute_dis(m_vec,dis,average_distance);}void print(){cout<<endl<<endl;cout<<"经盘算,磁头移动的总距离为:"<<dis<<endl;cout<<"磁头平均移动距离:"<<average_distance<<endl; cout<<endl<<endl;}int main(){ofstream outfile;outfile.open("data.txt");vector<int>m_vec;request(m_vec,outfile); //请求办事序列cout<<"磁盘请求的办事状态："<<endl;SSTF(m_vec, position);print();outfile.close();return 0;}SCAN:#include <iostream>#include <time.h>#include <vector>#include <math.h>#include <stdlib.h>#include<algorithm>#include <cstring>#include <windows.h>#include <fstream>using namespace std;int position = 0; //当前磁道地位int dis = 0;double average_distance = 0;void request(vector<int>&m_vec,ofstream &outfile){ cout<<"随机生成磁盘序列："<<endl;int n = 0;srand(time(NULL)); //添加随机数种子n = rand() % 20 + 1;int temp = 0;for(int i=0;i<n;i++){temp = rand() % 100;m_vec.push_back(temp);cout<<temp<<" ";outfile<<temp<<endl;}cout<<endl;position = rand() % 100;cout<<"当前磁道："<<position<<endl;}void compute_dis(vector<int>m_vec,int &dis,double&average_distance){average_distance = (double)dis / (double)m_vec.size(); }void SCAN(vector<int>m_vec,int position){ //电梯调剂算法dis = 0;average_distance = 0;sort(m_vec.begin(),m_vec.end()); //从小到大排序int i = 0;for(vector<int>::iteratorit=m_vec.begin();it!=m_vec.end();it++){if(position >= *it)i++; //找到position地点的磁道}int left = i - 1; //先从外到内扫描int right = i;while(left >= 0){dis += abs(position - m_vec[left]);Sleep(500);cout<<"->"<<m_vec[left];position = m_vec[left];left --;}while(right < m_vec.size()){dis += abs(position - m_vec[right]);Sleep(500);cout<<"->"<<m_vec[right];position = m_vec[right];right ++;}compute_dis(m_vec,dis,average_distance);}void print(){cout<<endl<<endl;cout<<"经盘算,磁头移动的总距离为:"<<dis<<endl;cout<<"磁头平均移动距离:"<<average_distance<<endl;cout<<endl<<endl;}int main(){ofstream outfile;outfile.open("data.txt");vector<int>m_vec;request(m_vec,outfile); //请求办事序列 cout<<"磁盘请求的办事状态："<<endl;SCAN(m_vec, position);print();outfile.close();return 0;}。
408磁盘调度算法
408磁盘调度算法磁盘调度算法是操作系统中用于优化磁盘访问速度的一种重要技术。
磁盘是计算机系统中用于存储数据的关键组件，磁盘调度算法可以有效地减少磁盘访问时间，提高系统的性能。
在本文中，将介绍磁盘调度算法的背景、相关概念以及常见的磁盘调度算法，帮助读者更好地理解和应用这些算法。
一、背景在计算机系统中，磁盘存储设备通常被划分为多个逻辑区域，每个区域称为一个磁盘块或扇区。
磁盘调度算法的目的是根据请求队列中的磁盘访问请求，合理地安排磁头的移动顺序，使磁盘的读写操作更加高效。
在传统的设计中，磁盘是由一个或多个磁头组成的磁盘组成的，这些磁头可以在磁盘表盘的不同位置进行移动，以读取或写入数据。
磁盘调度算法主要是为了解决两个问题：一是磁头寻址时间太长，影响系统性能；二是磁盘的访问次序不当，导致磁盘资源的浪费。
因此，设计一个高效的磁盘调度算法对于系统性能的提升至关重要。
二、磁盘调度算法的相关概念1.磁盘访问请求：磁盘访问请求是指操作系统向磁盘发送的读写请求，请求包括要访问的扇区号或逻辑块号。
2.磁盘调度队列：磁盘调度算法的输入是一个磁盘请求队列，其中包含各个磁盘访问请求。
磁盘调度算法的任务就是根据请求队列中的磁盘访问请求，合理地安排磁头的移动顺序。
3.磁盘调度算法的性能指标：磁盘调度算法的性能通常用平均寻道时间、平均旋转等待时间和平均传输时间等指标来衡量。
这些指标反映了磁盘调度算法的效率和性能。
1.先来先服务算法（FCFS）：先来先服务算法是最简单的磁盘调度算法，按照请求的到达顺序依次调度磁盘访问请求。
FCFS算法的优点是简单易实现，但其缺点是可能导致磁盘访问时间过长，造成磁盘资源的浪费。
2.最短寻道时间优先算法（SSTF）：最短寻道时间优先算法是一种基于磁头移动距离的调度算法，每次选择最接近当前磁头位置的下一个访问请求进行处理。
SSTF算法的优点是可以减少平均寻道时间，但存在饥饿问题，即一些请求可能一直得不到处理。
linux磁盘调度算法c语言 -回复
linux磁盘调度算法c语言-回复什么是磁盘调度算法？磁盘调度算法是操作系统中的一种重要算法，用于管理磁盘访问请求的顺序，以提高磁盘IO的效率。
在现代计算机系统中，磁盘是一种常用的存储设备，用于存储大量的数据。
然而，磁盘的读写速度相对较慢，而且磁盘上的数据是按照物理位置存储的，因此需要一种调度算法来决定磁盘访问请求的执行顺序，以减少磁头的移动，提高数据的读写效率。
磁盘调度算法的基本原理磁盘调度算法的基本原理是通过优化磁盘访问请求的顺序，减少寻道和旋转延迟，提高磁盘IO的效率。
以下是一些常见的磁盘调度算法：1. 先来先服务（FCFS）先来先服务是最简单的磁盘调度算法之一。
它按照磁盘访问请求的到达顺序来执行IO操作。
当一个请求完成后，才会执行下一个请求。
尽管这种算法简单，但由于没有考虑磁头的位置及磁盘的旋转延迟，可能导致磁头频繁移动，降低IO效率。
2. 最短寻道时间优先（SSTF）最短寻道时间优先是一种以最小化寻道时间为目标的磁盘调度算法。
它选择离当前磁头位置最近的请求进行执行。
这种算法可以减少寻道时间，提高磁盘IO效率。
然而，由于总是选择最短寻道时间的请求，可能导致某些请求长时间等待，造成请求的不公平性。
3. 扫描算法（SCAN）扫描算法又称电梯算法，模拟了磁头在磁盘上移动的方式。
它从一个方向开始，按磁道的顺序执行访问请求，当达到磁盘的边界时，改变方向并继续执行请求。
这种算法可以减少磁头的移动距离，提高IO效率。
但是，如果某些请求集中在边界附近，可能导致某些请求长时间等待。
4. 循环扫描算法（C-SCAN）循环扫描算法是扫描算法的一种变体，它避免了某些请求长时间等待的问题。
当磁头达到磁盘的边界时，不返回原来的方向，而是直接返回到磁盘的另一侧继续执行请求。
这样可以确保所有的请求都能被处理到，减少等待时间，提高IO效率。
编写一个简单的磁盘调度算法（SSTF）的C语言实现下面是一个简单的SSTF磁盘调度算法的C语言实现：include<stdio.h>include<stdlib.h>int main(){int n, head, sum = 0;printf("Enter the number of disk requests: ");scanf("d", &n);printf("Enter the initial position of head: ");scanf("d", &head);int *requests = (int *)malloc(sizeof(int) * n);printf("Enter the disk requests: ");for (int i = 0; i < n; i++){scanf("d", &requests[i]);}for (int i = 0; i < n; i++){int min = abs(head - requests[i]);int index = i;for (int j = i + 1; j < n; j++){if (abs(head - requests[j]) < min){min = abs(head - requests[j]);index = j;}}sum += abs(head - requests[index]);head = requests[index];int temp = requests[i];requests[i] = requests[index];requests[index] = temp;}printf("Total head movement: d\n", sum);free(requests);return 0;}以上C语言程序实现了SSTF磁盘调度算法。
磁盘调度算法-电脑资料.
磁盘调度算法 -电脑资料2019-01-01磁盘优点容量很大每位的价格非常低当关掉电源后存储信息不丢失物理特性磁盘表面覆盖着磁性物质，信息记录在磁表面上，。
固定头磁盘的每个磁道单独有一个磁头，这样就能使得计算机可以很快地从一个磁道转换到另一个磁道。
但是这需要大量的头，设备成本很高。
更通用的方式是每个盘面只有一个头，让它从一道移向另一道。
这种动头设备需要硬件设备移动头。
磁盘一般用于文件存储，设计原则是：成本低、容量大、速度高。
扩大存储容量：a.增加每英寸磁道数目; b. 双面记录。
存取盘块中的信息一般要有三部分时间：系统首先要把磁头移到相应的道上或柱面上，这个时间叫做寻道时间;一旦磁头到达指定磁道，必须等待所需要的扇区转到读/写头下，这个延迟时间叫做旋转延迟时间;最后，信息实际在磁盘和内存之间进行传送也要花费时间，这部分时间叫做传送时间。
一次磁盘服务的总时间就是这三者之和。
要使磁盘服务尽可能地快，操作系统要提供合适的调度算法，改善磁盘服务的平均时间。
进程需要和磁盘交换信息时必须要操作系统发出系统调用，对磁盘的请求一般要有下述几部分内容：1. 输入和输出;2. 磁盘地址（驱动器、柱面、面号、扇区）;3. 内存地址;4. 传送长度。
磁盘调度算法1、先来先服务调度（FCFS）FCFS 算法是优先为最先到达的请求服务。
例如，有如下请求磁盘服务队列，要访问的磁道数分别是：98，183，37，122，14，124，65，67排在前面的是先到达的请求，假设磁头目前停留在53磁道上，按照先来先服务的算法，接下来磁头的移动顺序依次是：53—>98—>183—>37—>122—>14—>124—>65—>67这个过程总共移动了（98-53）+（183-98）+（183-37）+（122-37）+（122-14）+（124-14）+（124-65）+（67-65）=640个磁道这种调度法产生的磁头移动服务太大，磁头频繁的大幅度移动，容易产生机械振动和误差，对使用寿命有损害。
磁盘调度算法简述
磁盘调度算法简述⼀⼂意义：良好的调度算法，能减少IO读取时间（磁盘读取（最慢）+读取+传输）磁盘访问时间=寻道时间+旋转延迟时间+数据传输时间，磁盘读写顺序：由上直下（柱⾯磁道），由外到⾥（柱⾯排序，外磁道速度最快），依次访问对应扇区（512bytes）计算机中，各存储区域访问速度为寄存器约等号≈cache>内存>>磁盘>其他外接物理设备系统每进⾏⼀次IO中断，进⾏数据读写，⾸先要进⾏命中测试，若不在register，cache，memory中，则进⾏磁盘读取，先寻址，再进⾏io读⼊内存，读⼊后才能被cpu使⽤。
由磁盘中读写数据占⽤时间公式可知，其最主要的是寻道时间，旋转延迟时间，良好的磁盘调度算法，能减少IO读写时间，从⽽减少进程等待io时间，增加cpu利⽤率，防⽌磁臂黏着现象的发⽣。
⼆⼂名词解释：1）磁臂粘着--------程序对某些磁道频繁访问，如多次访问同⼀磁道，则io队列中，多次对同⼀磁道进⾏频繁的读取，导致其他磁道的请求被搁置，即为磁臂黏着现象（类似于进程饿死）2）寻道时间：移动磁臂到对应磁道（⼀般全部磁臂同时移动，部分可以分别移动），最慢3）旋转延迟时间：磁盘旋转到对应扇区，对应磁柱进⾏读写4）数据传输时间：读取数据，使⽤IO总线传⼊内存供cpu使⽤三⼂算法简述1.先来先服务算法（FCFS）----FirstComeFirstServer可使⽤链表（若有数量上限则单设头结点记录请求数，超出则拒绝）和数组（数组长度限制为请求数量，防⽌越界），依据请求时间先后，对io请求进⾏队列排列，依次出队优劣：公平、简单；平均寻道时间可能较长2.最短寻道算法（SSTF）其访问规则为距离当前磁头最近的io请求进⾏服务，由“最近”⼀词和磁盘读写顺序可知，其可能会返回对⼀个柱⾯的磁道进⾏多次读写，造成磁盘黏着现象基本实现：动态处理IO请求，可使⽤链表（双向链表，避免越界和前置判空操作）或者数组（内存允许则最好⽤数组，减少寻址时间）实现，使⽤插⼊排序算法，对IO请求进⾏动态排序，指针p指向磁头的当前磁道和扇区对应的线形距离数字，对前置后驱元素进⾏判定，以距离较短者作为下次磁盘访问对象。
操作系统中的磁盘调度
操作系统中的磁盘调度在计算机系统中，磁盘是一种存储设备，用于保存大量的数据和信息。
然而，由于磁盘的读写速度较慢，为了使系统更快地响应用户请求，操作系统必须对磁盘进行有效的调度和管理，以最大化磁盘的读写效率和响应速度。
磁盘调度是指操作系统通过算法和策略，对不同的磁盘访问请求进行排队和调度，以实现尽快地读取和写入数据。
在操作系统中，有多种磁盘调度算法可供选择，每种算法都有其优缺点，需要根据具体的应用场景和需求进行选择和配置。
常见的磁盘调度算法有以下几种：先来先服务（FCFS）调度算法先来先服务调度算法是最简单的磁盘调度算法，也是最容易实现的一种。
该算法按照磁盘访问请求的到达时间进行排队，先到达的请求先被处理。
然而，这种算法存在“早期请求被占用磁道”的问题，即如果较远的磁道请求先到达，则后续较近磁道的请求需要较长时间等待，影响了系统响应速度。
最短寻道时间优先（SSTF）调度算法最短寻道时间优先调度算法是一种基于当前磁头位置的决策算法。
该算法选择最短路径到达下一个磁道，然后依此处理下一个请求。
该算法通常比FCFS算法更快，因为它能够同时考虑到时间和空间的因素。
然而，该算法可能会导致较远的请求长时间等待，称为“饿死”。
电梯调度算法电梯调度算法是一种非常流行的磁盘调度算法，也是一种比较高效的算法。
该算法是基于电梯的上下运动来模拟磁盘寻道，当磁头从某一端开始找到另一端时，该算法按照一个方向对请求进行排序。
在电梯运行的方向上的请求优先处理，直到到达另一个方向的尽头，然后更改方向继续处理请求。
由于该算法考虑了请求的位置和时间，因此可以实现快速响应和高效利用磁盘。
最佳（SCAN）调度算法最佳调度算法是一种类似于电梯调度算法的算法，也是一种基于电梯寻道模型的算法。
该算法沿着磁盘表面进行扫描，按照磁头运动的方向对请求进行排序，并在到达尽头时更改方向。
该算法在大多数情况下比FCFS算法和SSTF算法更快，但也有可能因为某些操作导致请求长时间等待。
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。
操作系统文件系统与磁盘调度
操作系统文件系统与磁盘调度操作系统是计算机系统中最核心的软件之一，它负责管理计算机的各种硬件资源，为用户和应用程序提供一个高效可靠的工作环境。
其中，文件系统和磁盘调度是操作系统中的两个重要组成部分，它们对于数据的组织和存储起着至关重要的作用。
本文将分别介绍操作系统文件系统和磁盘调度的相关知识。
一、文件系统文件系统是操作系统中用于组织和管理文件的机制。
在计算机中，数据以文件的形式存储在磁盘上，而文件系统则负责管理这些文件，提供对文件的访问和操作。
一个完善的文件系统应该具备数据的组织和存储、文件和目录管理、文件的访问权限控制等功能。
1. 数据的组织和存储文件系统通过对文件进行组织和存储，将用户数据按照一定的格式和结构存储在磁盘上。
常见的文件组织方式有顺序文件、索引文件和哈希文件等。
顺序文件将数据按照顺序存放，适合顺序访问；索引文件通过索引表将数据组织起来，方便随机访问；哈希文件则使用哈希函数将数据映射到磁盘上的位置。
2. 文件和目录管理文件系统通过文件和目录的管理来组织和管理文件。
文件系统将文件以一定的结构组织起来，方便用户进行查找和访问。
目录是文件系统中用于组织文件的一种特殊文件，它包含了文件的名称、属性、位置等信息。
文件系统通过目录树的形式来组织和管理文件，用户可以通过目录结构进行文件的浏览和访问。
3. 文件的访问权限控制文件系统通过访问控制列表（ACL）等机制，对文件的访问权限进行控制。
操作系统通过给文件设置权限属性，限制不同用户对文件的访问和操作。
常见的权限属性有读、写、执行等，用户可以通过权限控制来保护文件的安全性。
二、磁盘调度磁盘调度是操作系统中负责管理磁盘访问的一种机制。
由于磁盘的物理结构和性能限制，磁盘的访问速度远远低于其他存储介质，因此磁盘调度的任务是合理地安排磁盘上的数据访问顺序，提高磁盘访问效率。
1. 磁盘调度算法磁盘调度算法是磁盘调度的核心，它决定了磁盘上数据的访问顺序。
常见的磁盘调度算法有先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描算法（SCAN）等。
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8.2 磁盘调度算法
操作系统的任务之一就是有效地使用硬件。
对磁盘驱动器来说，满足这一要求意味着要有较快的访问速度和较宽的磁盘带宽。
访问时间包括两个主要部分是寻道时间和旋转延迟。
寻道时间是磁臂将磁头移动到包含目标扇区的柱面的时间。
旋转延迟是磁盘需要将目标扇区转动到磁头下的时间。
磁盘带宽是所传递的总的字节数除以从服务请求开始到最后传递结束时的总时间。
可以通过使用适当的访问顺序来调度磁盘I/O 请求，提高访问速度和带宽。
每当一个进程需要对磁盘进行I/O 操作，它就向操作系统发出一个系统调用。
该调用请求指定了一些信息：
•操作是输入还是输出？
•所传输的磁盘地址是什么？
•所传输的内存地址是什么？
•所传输的扇区数是多少？
如果所需的磁盘驱动器和控制器空闲，那么该请求会马上处理。
如果磁盘驱动器或控制器忙，那么任何新的服务请求都会加到该磁盘驱动器的待处理请求队列上。
对于一个有多个进程的多道程序设计系统，磁盘队列可能有多个待处理请求。
因此，当完成一个请求时，操作系统可以选择处理哪个待处理请求。
那么操作系统该如何选择呢？有多个磁盘调度算法可供使用，接下来将会加以讨论
磁盘调度算法用以改善磁盘的平均寻道时间。
典型算法有FCFS算法、最短寻道时间优
先算法SSTF、SCAN 算法、C-SCAN 算法。
目前常用的磁盘调度算法有：先来先服务、最短寻道时间优先、扫描算法和循环扫描
（1）先来先服务算法FCFS（First Come First Served ）这是一种最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。
但此算法由于未对寻道进行优化，致使平均寻道时间可能较长。
假定有一个磁盘请求队列，其I/O对各柱面上块的请求序列如下：（磁道编号从0- 199）98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
如果当前磁头位置位于53，图8.4显示了FCFS调度算法的磁头移动路径，总的磁头移动为640柱面。
queue = 98h 183, 37, 122, 14, 124飞5, 67 head starts at 53
□ 14
37 53 65 67
98 122124
183 199
- i
i
i ]i
i
II
II
I I
图8.4 FCFS 磁盘调度
(2 )最短寻道时间优先算法 SSTF (Shortest Seek Time First )
该算法总是为那些与当前磁头所在的磁道距离最近请求服务。
也就是执行寻道时间最 短的那个I/O 请求。
这种调度算法有较好的平均寻道时间。
SSTF 较之FCFS 有较好的寻道性
能，故曾被广泛采用。
对于上面的磁盘请求队列的例子，如果当前磁头位置位于 53。
如图8.5显示了 SSTF 调度
算法的磁头移动路径，磁头移动的总距离是
236柱面。
queue = 98t 183d 37h 122F 14, 124, 65, 67 head starts at 53
14
37
53 65 67 98
122124
183 199
i i
i i II
i
II
II
图8.5 SSTF 磁盘调度
（3）扫描算法（SCAN ）
SSTF 算法虽然获得较好的寻道性能，但它可能导致某些进程长时间的得不到服务（称 之为饥饿现象）。
因为只要不断有新进程到达，且其所要访问的磁道与磁头当前所在磁道的 距离较近，这种新进程的I/O 请求必被优先满足。
对SSTF 算法略加修改后所形成了 SCAN 算 法。
该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。
即当磁头正在自里向外运动时，
SCAN 算法要选择的下一个访问对象是其欲访问的磁
道在当前磁道之外，又是距离最近的。
直至再无更外的磁道需要访问时，才将磁臂换向， 自外向里运动。
从而避免了饥饿现象的出现。
由于这种算法中磁头移动的规律象电梯的运 行，所以又称为电梯调度算法。
对于上面的磁盘请求队列的例子，如果当前磁头位置位于
53，且磁头向0方向移动。
如
图8.6显示了 SCAN 调度算法的磁头移动路径，磁头移动的总距离是 208柱面。
queue = 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 hE 呂d starts at 53
14
37
53 65 67
98 122124
183 199
i
i
i ii
i ii
ii
图8.6 SCAN 磁盘调度
（4）循环扫描算法 C-SCAN （ Circular SCAN ）
这是SCAN 算法的一种变种算法，是为了提供更均匀的等待时间而设计的。
C-SCAN 算
法规定磁头只能单向运动（自里向外）
，当磁头运动到最外面的被访问磁道时，磁头立即返
回到最里面的欲访的磁道，即将最小磁道号紧接着最大磁道号构成循环，进行扫描。
对于上面的磁盘请求队列的例子，如果当前磁头位置位于
53,且磁头向199方向移动。
如图12.7显示了 C-SCAN 调度算法的磁头移动路径，磁头移动的总距离是
322
柱面。
183 199
queue = 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65a 67 head starts at 53
图8.7 C-SCAN 磁盘调度
37 53 6567 i i II 98 122124
i ii。