模拟实现磁盘调度算法.doc
模拟实现磁盘调度算法
. .《操作系统》课程实验 实验课题：模拟实现磁盘调度算法 姓 名：
**** 学 号：
***** 年级班级：
08级信息与计算科学 教学班级：
操作系统 专业方向：
08信本软件方向 指导教师：
实验时间：
XXXX年级班级：
08级信息与计算科学 教学班级：
操作系统 专业方向：
08信本软件方向 指导教师：
实验时间：
2010：a、观察、体会操作系统的磁盘调度方法，并通过一
个简单的磁盘调度模拟程序的实现，加深对磁盘调度的理解。b、提
高实际动手编程能力，为日后从事软件开发工作打下坚实基础。
2 实验要求：
a、使用模块化设计思想来设计。
b、给出主函数和各个算法函数的流程图。
c、学生可按照自身条件，随意选择采用的算法。
二、 实验算法分析 总流程图
三、 实验内容及实验步骤 1 实验内容a、模拟实现磁盘调
度算法：
FCFS，最短寻道优先，电梯算法（实现其中之一种以上）。
b、磁道请求服务顺序由用户输入（可通过从指定的文本文
件（TXT文件）中取出）。
2 实验步骤1) 打开microsoft vasual C++ 6.0“开始”菜单—
所有程序—单击“microsoft vasual C++ 6.0”，进入创建页面。2）单击
标题栏“文件”选择“新建”进入界面如下：
选择‘工程，win32 console application’编辑工程名称
‘zhuxuemin4’存储在d盘，创建‘创建新工作区’确定。3）创建
文件：
单击标题栏“文件”选择“新建”进入界面类似于上面的界面。
4）在建好的文件中加入附件中的源程序，并进行编译。
四、 实验原始记录及结果分析1 先来先服务调度算法2 最
短寻道优先调度算法3 电梯调度算法
五、 参考代码#include #include#include#include const int
MAXQUEUE=200; //定义请求队列最大长度//磁道号请求结构体定义
typedef struct TRACK_Node{ int iGo; //要访问的磁道号 int iVisited; //
磁道是否已经访问标志（1：
已访问；
0：
末访问）}TRACK; TRACK queue[MAXQUEUE]; //磁道号请
求队列数组int iReqNum=0; //磁道访问请求数int iStart=0; //磁头初始
位置int iNow=0; //磁头当前位置int iSum=0; //总移动磁道数int iInput;
//用户当前输入的整数char sFileName[20]; //文件名void Init() //初始
化函数{int i; for(i=0;i2 实验要求：
a、使用模块化设计思想来设计。
b、给出主函数和各个算法函数的流程图。
c、学生可按照自身条件，随意选择采用的算法。
二、 实验算法分析 总流程图
三、 实验内容及实验步骤 1 实验内容a、模拟实现磁盘调
度算法：
FCFS，最短寻道优先，电梯算法（实现其中之一种以上）。
b、磁道请求服务顺序由用户输入（可通过从指定的文本文
件（TXT文件）中取出）。
2 实验步骤1) 打开microsoft vasual C++ 6.0“开始”菜单—
所有程序—单击“microsoft vasual C++ 6.0”，进入创建页面。2）单击
标题栏“文件”选择“新建”进入界面如下：
选择‘工程，win32 console application’编辑工程名称
‘zhuxuemin4’存储在d盘，创建‘创建新工作区’确定。3）创建
文件：
单击标题栏“文件”选择“新建”进入界面类似于上面的界面。
4）在建好的文件中加入附件中的源程序，并进行编译。
四、 实验原始记录及结果分析1 先来先服务调度算法2 最
短寻道优先调度算法3 电梯调度算法
五、 参考代码#include #include#include#include const int
MAXQUEUE=200; //定义请求队列最大长度//磁道号请求结构体定义
typedef struct TRACK_Node{ int iGo; //要访问的磁道号 int iVisited; //
磁道是否已经访问标志（1：
已访问；
0：
末访问）}TRACK; TRACK queue[MAXQUEUE]; //磁道号请
求队列数组int iReqNum=0; //磁道访问请求数int iStart=0; //磁头初始
位置int iNow=0; //磁头当前位置int iSum=0; //总移动磁道数int iInput;
//用户当前输入的整数char sFileName[20]; //文件名void Init() //初始
化函数{int i; for(i=0;i"iInput; //从标准输入获取用户当前输入的整数
switch(iInput) //用户输入的整数以选择算法 {case 1: FCFS(); //先来先
服务调度算法 break; case 2: SSTF(); //最短寻道优先调度算法 break;
case 3:SCAN(); //电梯调度算法 break; default: printf("\n 输入的算法
编号错误!!\n\n"); return; } //switch(iInput) bGoOn= false;
strcpy(sGoOn," "); cout" 要继续进行磁盘调度算法模拟吗?(Y/N)
"sGoOn; bGoOn=(sGoOn[0]=='y'||sGoOn[0]=='Y'); } //while bGoOn }
//if(ReadTrackFile()==-1) } word教育资料;i++) 达到当天最大量API
KEY 超过次数限制
先来先服务FCFS
一个磁道号
移动距离
（磁道数）
90
10
58
32
55
3
39
16
38
1
18
20Βιβλιοθήκη 150132160
10
184
24
平均寻道长度：27.5
FCFS调度算法示例
SSTF调度算法示例
该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，距离最短，以使
每次的寻道时间最短，但这种调度算法却不能保证平均寻道时间最短。
（从100#磁道开始）
被访问的下
一个磁道号
移动距离
（磁道数）
55
45
58
3
39
19
18
21
90
72
160
70
150
10
38
112
184
146
平均寻道长度：55.3
（从100#磁道开始）
早期的磁盘调度算法
磁盘调度的目标是使磁盘的平均寻道时间最少。
先来先服务FCFS（First-come，First-served）
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。
优点
公平、简单，每个进程的请求都能依次得到处理。
缺点
未对寻道进行优化，致使平均寻道时间可能较长。
最短寻道时间优先SSTF（Shortest Seek Time First）
最短寻道时间优先调度算法
最短寻道时间优先调度算法在计算机存储系统中，磁盘调度算法对于提高磁盘 I/O 性能起着至关重要的作用。
其中，最短寻道时间优先（Shortest Seek Time First，SSTF）调度算法是一种常见且具有一定特点的算法。
要理解最短寻道时间优先调度算法，首先得明白磁盘的工作原理。
想象一下磁盘就像一个旋转的唱片，上面划分了很多的扇区，数据就存储在这些扇区里。
而磁头则像唱针一样，需要移动到特定的位置才能读取或写入数据。
磁头在磁盘上的移动需要时间，而且移动的距离越远，花费的时间就越长。
SSTF 算法的核心思想就是每次选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务。
打个比方，如果当前磁头在 50 号磁道，而等待队列中有请求访问 40 号磁道、80 号磁道和 60 号磁道的任务，那么算法会先选择访问 60 号磁道的任务，因为它距离当前位置更近。
这种算法的优点是直观且相对简单，能够在一定程度上减少平均寻道时间。
因为它总是优先处理距离当前磁头位置较近的请求，所以在短期内可以提高磁盘的 I/O 效率。
然而，SSTF 算法并非完美无缺。
它可能会导致某些请求长时间得不到服务，从而产生“饥饿”现象。
比如，如果不断有距离当前磁头位置较近的新请求加入，那么那些距离较远的请求就可能一直被搁置。
为了更清楚地说明 SSTF 算法的工作过程，我们来看一个具体的例子。
假设有一系列磁盘访问请求，磁道号依次为 90、180、35、120、10、160、80。
初始时，磁头位于 50 号磁道。
首先，距离 50 号磁道最近的是 80 号磁道，所以磁头移动到 80 号磁道处理请求。
接下来，距离 80 号磁道最近的是 90 号磁道，磁头移动到 90 号磁道。
然后是 10 号磁道、35 号磁道、120 号磁道、160 号磁道、180 号磁道。
通过计算磁头移动的总距离，可以评估 SSTF 算法的性能。
在这个例子中，磁头移动的总距离相对较短，相比于一些其他不太优化的算法，如先来先服务算法，平均寻道时间有所减少。
梯级调度概念
梯级调度概念
梯级调度（Elevator Algorithm）是一种用于调度磁盘读写操作
的算法。
磁盘由多个磁道组成，每个磁道上存储着一个或多个扇区。
当需要读取或写入数据时，磁头会移动到需要的磁道上。
梯级调度算法的基本思想是将磁头的移动模拟成电梯的运行。
当有新的读写请求到达时，算法会选择一个相对合适的磁道进行处理。
具体来说，算法会维护一个请求队列，按磁道号从小到大的顺序排列。
初始时，磁头位于某个磁道上。
每次处理完一个请求后，磁头会根据以下规则移动到下一个磁道：
1. 如果存在还未处理的请求，则选择离当前磁头位置最近的下一个磁道；
2. 如果不存在还未处理的请求，则选择离当前磁头位置最近的下一个有请求的磁道。
这样，磁头就会在磁道之间移动，处理请求。
梯级调度算法的好处是能够减少磁头的移动距离，提高磁盘读写效率。
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。
磁盘 分配管理
磁盘分配管理磁盘分配管理是指对磁盘空间进行合理的分配和管理，保证系统能够高效地利用磁盘空间，并为用户提供良好的使用体验。
磁盘分配管理涉及到文件系统的选择、磁盘分区、磁盘调度、磁盘容量规划等方面，对于系统的性能和稳定性具有重要的影响。
本文将重点介绍磁盘分配管理的相关概念、原理和常见方法。
一、磁盘分配管理的概念及原理1.1 磁盘分配管理的概念磁盘分配管理是指系统对磁盘空间进行规划和管理，包括对磁盘进行分区、格式化，并对文件系统进行选择和优化，以提高系统的性能和可靠性。
1.2 磁盘分配管理的原理磁盘分配管理的原理主要涉及到磁盘空间的分配、文件系统的选择、磁盘调度算法和磁盘容量规划等方面。
通过合理规划和管理磁盘空间，可以充分利用磁盘资源，提高系统性能和稳定性。
二、常见的磁盘分配管理方法2.1 磁盘分区磁盘分区是指将一个物理硬盘分割成多个逻辑分区，每个分区可以独立组织文件系统，分区可以是主分区、扩展分区或逻辑分区，以满足不同用途和需求。
2.2 文件系统的选择文件系统是操作系统用来管理磁盘上的文件和目录的一种机制，常见的文件系统包括FAT32、NTFS、ext4等，选择合适的文件系统可以提高数据的安全性和访问效率。
2.3 磁盘调度算法磁盘调度算法是指操作系统对磁盘上的I/O请求进行排序和调度的一种算法，常见的磁盘调度算法包括FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN等，通过合理选择调度算法可以提高磁盘的访问效率。
2.4 磁盘容量规划磁盘容量规划是指对磁盘的容量和使用情况进行分析和规划，合理规划磁盘的容量可以确保系统运行的稳定性和可靠性。
三、磁盘分配管理的优化策略3.1 合理规划磁盘分区合理规划磁盘分区可以提高系统的性能和可靠性，例如将系统软件和用户数据分开存放，避免由于数据碎片导致磁盘性能下降。
3.2 定期进行磁盘整理和优化定期进行磁盘整理和优化可以提高文件系统的访问效率，并减少碎片化对系统性能的影响。
3.3 使用高效的磁盘调度算法选择合适的磁盘调度算法可以提高磁盘的访问效率，降低磁盘I/O的响应时间。
一个基于动态带宽分配有效实时磁盘调度算法
ｐｏｏｅ ａ ｅ Ｂ —Ｃ Ｎ （ ｙ ａ ｉ— ａｄ ｉ — ｓｉ ｍ ｎ—Ｃ Ｎ ）ｔ ｐｏｉｅｑ ａｉ ｇａａ ｔ ｓ ｒ ｒ ｓｄｃｌ ｄＤ Ａ Ｓ Ａ Ｄ ｎ ｍ ｃＢ ｎ ｗｄ Ａ ｓ ｎ ｅ ｔ Ａ ｐ ｌ ｈ ｔ ｇ Ｓ ｏ ｒ ｄ ｕ ￣ ｕ ｒｎｅ ｖ ｌ ｅｆ ｏ
Ｌ Ｏ Ｃ ｅｇ Ｅ ｉ ｇｄｎ ， Ｈ Ｇ Ｇ ｏｍｎ ，ＱＡ ｕ Ｕ ｈｎ ，Ｌ Ｉ ａ －ｏｇ Ｚ ＡＮ ｕ — ｉｇ Ｉ ＮＪｎ Ｘ ｎ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｎｏｍａｉｎ Ｇａｊ ｎ ｎｔ ｕｅｏ ｏａ ｏ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｎ ｎ ｈ ｎ ３ １ ８ ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ ｆｒ ｔ ， ｎｉ ｇＩｓ ｔｔ ｆＶ ｃｔ ｎａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ， ａ ｃ ａ ｇ３０ ０ ，Ｃ ｉａ Ｉ ｏ ａ ｉ ｉ ｇ
（ 江西赣江职业技术 学院信息学 院 ， 南昌 ３ ００ ） ３ １８
பைடு நூலகம்
摘 要： 多媒体服务器需要一个实时磁盘调度算法为具有软 实时要求的连续多媒体流服务。传统 的磁 盘调度 算 法不适 应 实时 多媒 体 流 。提 出一 个新 的 实时磁 盘 调度 Ｄ Ａ Ｓ Ａ （ ｙ ａ ｃＢ ｎ － Ｂ －Ｃ Ｎ Ｄ ｎ ｍｉ ａｄ — ｗｄ — ｓｇｍ ｎ． Ａ ）算法。Ｄ Ａ Ｓ Ａ ｉ ｈＡｓ ｎ ｅｔ Ｃ Ｎ ｔ ｉ Ｓ Ｂ —Ｃ Ｎ算法通过带宽预 留和接纳控制机制 为处于服务 中多媒 体流提供质 量保证。对 于非 实时任 务也预 留 了带宽 以保证 非 实时任务具 有合 理 的响应 时间。
Ｄ ＡＳ Ａ Ｂ —Ｃ Ｎ采 用一种 积极策 略在运行 时动 态回收 未用的 带宽 。被 回收的 带宽被 用于为 可选任务 或 者更 多的非 实时任 务服务 。通 过模拟 实验 对 Ｄ Ａ Ｓ Ａ Ｂ —Ｃ Ｎ算 法和 ＷＲ ．Ｃ Ｎ算 法进行 对 比 ，实验 ＲＳ Ａ
FIFO(先进先出算法)
FIFO（先进先出算法）先进先出算法（First In, First Out，简称FIFO）是一种常见的调度算法，也是操作系统和计算机网络中广泛应用的一种策略。
该算法使用队列的数据结构来管理和调度任务，按照任务的到达顺序进行处理，最先到达的任务先被处理，后到达的任务则等待在队列中。
在操作系统中，FIFO算法常用于内存管理和磁盘调度。
在内存管理中，操作系统根据进程的到达时间将其放入内存中的任务队列。
而在磁盘调度中，操作系统按照文件请求的到达顺序来访问硬盘。
这样可以保证任务按照顺序进行处理，不会出现任务被跳过或产生乱序的情况。
FIFO算法的原理非常简单，每个任务到达时加入队列的尾部，任务执行时从队列的头部取出。
这样可以确保先到达的任务先被执行，队列中的任务按照FIFO的顺序依次进行处理。
例如，有三个任务A、B、C按照顺序到达队列，从头部开始取出任务进行处理，则A、B、C依次被处理，保证了任务执行的顺序性。
FIFO算法的优点是实现简单，性能稳定。
由于只需要维护一个任务队列，不需要根据任务的优先级或其他因素进行排序和调度，所以实现相对较简单。
同时，由于保证了任务的先后顺序，不会出现任务等待时间过长或任务被忽略的情况，因此性能相对稳定。
然而，FIFO算法也存在一些不足之处。
首先，FIFO算法对任务的响应时间和完成时间没有考虑或优化，导致任务的等待时间可能很长。
如果队列中有一个优先级较低但是任务大小较大的任务排在前面，后面的优先级较高但是任务大小较小的任务将长时间等待。
其次，FIFO算法不适用于长任务和短任务相互混合的场景，可能导致响应时间变长，影响系统的实时性和用户体验。
为了解决FIFO算法的一些不足，人们在实际应用中通常会对其进行一些改进。
例如，引入优先级调度算法，给不同的任务设置优先级，按照优先级高低进行任务调度。
另外，也可以通过时间片轮转算法，将任务划分为多个时间片，在每个时间片内循环进行任务调度，以提高任务的响应速度。
sstf调度算法
sstf调度算法
SSTF调度算法是一种磁盘调度算法，它的全称是Shortest Seek Time First，即最短寻道时间优先。
这种算法的核心思想是优先选择距离当前磁头位置最近的磁道进行访问，以此来减少寻道时间，提高磁盘的访问效率。
在SSTF调度算法中，磁盘访问请求会被按照它们所在的磁道位置进行排序，然后按照距离当前磁头位置最近的磁道进行访问。
这种算法的优点是可以最大限度地减少寻道时间，从而提高磁盘的访问效率。
但是，它也存在一些缺点，比如可能会导致一些磁道长时间得不到访问，从而影响整个系统的性能。
SSTF调度算法的实现比较简单，只需要维护一个请求队列，然后按照磁道位置进行排序，每次选择距离当前磁头位置最近的磁道进行访问即可。
在实际应用中，SSTF调度算法通常会与其他调度算法结合使用，以达到更好的性能。
总的来说，SSTF调度算法是一种比较优秀的磁盘调度算法，它可以最大限度地减少寻道时间，提高磁盘的访问效率。
但是，在实际应用中，我们需要根据具体的情况选择合适的调度算法，以达到更好的性能。
电梯调度算法实验报告
} 【执行结果】
-4-
操作系统实验报告
课程 学号 姓名
操作系统
日期
实验项目 名称
磁盘调度
六、心得体会 通过本次的实验，充分 了解了电梯调 度的执行过程以 及有关的算法， 了解了磁盘调度 的重要
思想，为今后的学习奠定了一定的基础。
-5-
{cout<<p[i]<<" ";
if (i==9){cout<<endl;} }
cout<<"--------------------------------------------"<<endl;
cout<<"请输入当前磁道位置(0--100 之间)：";
cin>>P2; cout<<"----------------------------------------------"<<endl; if(P2<0||P2>100)
{ cout<<"磁道位置非法！请重新输入！"<<endl; cout<<"请输入当前磁道位置(0--100 之间)："; cin>>P2;
}
cout<<"初始化检查完成，输入无误！开始执行 SCAN 算法！"<<endl; cout<<"----------------------------------------------"<<endl;
-2-
操作系统实验报告
课程 学号 姓名
单向扫描调度算法
单向扫描调度算法1. 简介单向扫描调度算法是操作系统中用于调度磁盘上的IO请求的一种算法。
磁盘是计算机系统中重要的存储设备，而磁盘的读写操作对于系统的性能和效率有着重要的影响。
单向扫描调度算法是一种相对简单而高效的磁盘调度算法，能够在一定程度上提高磁盘IO请求的响应速度。
2. 工作原理单向扫描调度算法基于磁盘上的磁头指针的移动来调度IO请求。
算法的工作原理如下：1.磁盘上的磁头指针从磁盘上的某一点开始，按照固定的方向（通常是从外向内或从内向外）进行移动。
2.当磁头指针移动到某个IO请求的位置时，执行该IO请求。
3.继续按照固定的方向移动磁头指针，并执行后续的IO请求，直到所有的IO请求都被处理完毕。
4.如果磁头指针移动到磁盘的边界，即到达了最外侧或最内侧，那么磁头指针会立即返回到另一端，并沿着相同的方向继续移动。
3. 优点与缺点3.1 优点•算法简单易实现，只需要按照固定的方向扫描磁盘。
•可以有效避免磁头频繁跳动，减少寻道时间。
•响应时间相对较短，能够提高磁盘IO请求的处理速度。
3.2 缺点•对于位于磁头指针移动路径两侧的IO请求来说，响应时间会相对较长。
•无法根据IO请求的访问频度动态地调整磁头指针的移动路径，可能导致部分IO请求的响应时间较长。
•不适用于对磁头指针移动路径敏感的应用场景，如实时视频播放等。
4. 应用场景单向扫描调度算法适用于磁盘IO请求较为密集但访问模式相对均匀的场景。
例如，一个数据库系统的日志文件存储在磁盘上，需要频繁地读写日志。
此时可以使用单向扫描调度算法来提高磁盘IO请求的响应速度。
5. 实例分析假设一个磁盘上有以下IO请求：请求号扇区号1 102 53 124 35 86 16磁头指针从扇区0开始，按照从外向内的方向移动。
按照单向扫描调度算法，磁头指针会按照以下顺序处理IO请求：1.扇区0-扇区3：处理IO请求4；2.扇区4-扇区5：处理IO请求2；3.扇区6-扇区8：处理IO请求5；4.扇区9-扇区10：处理IO请求1；5.扇区11-扇区12：处理IO请求3；6.扇区13-扇区16：处理IO请求6。