【正文】 計算機用戶通信，例如打印機、終端機、終端 (顯示器和鍵盤、鼠標等顯示器和鍵盤、鼠標等 )，傳感器等，傳感器等167。各種設(shè)備及其應(yīng)用程序如此眾多，所以很難開發(fā)一種各種設(shè)備及其應(yīng)用程序如此眾多，所以很難開發(fā)一種通用的、一致的輸入通用的、一致的輸入 /輸出解決方案輸出解決方案216。操作系統(tǒng)原理操作系統(tǒng)原理金金 海海 溶溶（（ MSN））辦公室：辦公室： JK329第 9章 設(shè)備管理167。 磁盤高速緩沖磁盤高速緩沖第 9章 設(shè)備管理216。計算機系統(tǒng)輸入計算機系統(tǒng)輸入 /輸出外部設(shè)備大體可分為：輸出外部設(shè)備大體可分為：167。 數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)率 ：數(shù)據(jù)傳送速率可能會相差幾個數(shù)量級：數(shù)據(jù)傳送速率可能會相差幾個數(shù)量級167。 數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示 ：不同的設(shè)備使用不同的數(shù)據(jù)編碼方案：不同的設(shè)備使用不同的數(shù)據(jù)編碼方案167。多道程序允許一些解決這個問題的方法之一是多道程序。 由于設(shè)備之間的差異，實際中很難真正實現(xiàn)通用性。在各種緩沖方法中，有時需要區(qū)別兩類在各種緩沖方法中，有時需要區(qū)別兩類 I/O設(shè)備：設(shè)備：167。終端、打印機、通信端口、鼠標和其他指示設(shè)備以及大多數(shù)不是輔存的其他設(shè)備，都是面向流的設(shè)備以及大多數(shù)不是輔存的其他設(shè)備，都是面向流的216。這稱作預讀。由于輸入發(fā)生在系統(tǒng)存儲空間中而不是用戶進程存儲器中，故而操作系統(tǒng)可以把該進程換出。行式打印機是這類設(shè)備的一個例子一個例子單緩沖區(qū)雙緩沖216。緩沖是用來平滑緩沖是用來平滑 I/O請求的峰值的一種技術(shù)，但是當請求的峰值的一種技術(shù)，但是當進程的平均請求大于進程的平均請求大于 I/O設(shè)備的服務(wù)能力時，緩沖再設(shè)備的服務(wù)能力時，緩沖再多也不能讓多也不能讓 I/O設(shè)備與這個進程一直并駕齊驅(qū)設(shè)備與這個進程一直并駕齊驅(qū)216。磁盤磁盤 I/O的實際操作細節(jié)取決于計算機系統(tǒng)、操作系的實際操作細節(jié)取決于計算機系統(tǒng)、操作系統(tǒng)以及統(tǒng)以及 I/O通道和磁盤控制硬件的特性通道和磁盤控制硬件的特性等待設(shè)備等待設(shè)備 等待通道等待通道 尋道尋道 旋轉(zhuǎn)延遲旋轉(zhuǎn)延遲 數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送 設(shè)備忙設(shè)備忙磁盤磁盤 I/O傳送的一般時序圖傳送的一般時序圖磁盤性能參數(shù)? 磁盤驅(qū)動器工作時，磁盤以一種穩(wěn)定的速度旋轉(zhuǎn)。如果按隨機順序從隊列中選擇項目，那么磁道完全是如果按隨機順序從隊列中選擇項目，那么磁道完全是被隨機訪問的，這種情況下的性能最差被隨機訪問的，這種情況下的性能最差216。這就使得大量的短作業(yè)能夠迅速地通過系統(tǒng)，從而可以提供比較好的交互響應(yīng)時間。當一個作業(yè)已經(jīng)往隊列中送入一個加請求，并且錯過了磁頭位置時，該作業(yè)就可能永遠得不到磁頭，并且錯過了磁頭位置時，該作業(yè)就可能永遠得不到磁頭，除非它前面的隊列變?yōu)榭粘撬懊娴年犃凶優(yōu)榭沾疟P調(diào)度策略216。167。其他算法其他算法167。NstepSCAN 把磁盤請求隊列分成長度為把磁盤請求隊列分成長度為 N的子隊列，每的子隊列，每一次用一次用 SCAN處理一個子隊列。因此，對新請求的服務(wù)有新請求都被放入另一個隊列中。 提高磁盤訪問的速度提高磁盤訪問的速度167。在這種情況下， RAID1的性的性能可以接近能可以接近 RAID 0的兩倍。如果一塊磁盤失效，奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù)塊磁盤失效，奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù)；如果奇偶校驗盤失效則不影響數(shù)據(jù)使用。 A B CRAID 0 無冗余無冗余A B CRAID 1 備份存儲備份存儲A B CA B CRAID 2 存儲類型錯誤校驗碼存儲類型錯誤校驗碼D p p pA B CRAID 3 bit_interleaved奇偶校驗奇偶校驗p A B CRAID 4 block_interleaved奇偶校驗奇偶校驗ppp ppRAID 5 分布式校驗分布式校驗p pppppppppRAID 6 P+Q 冗余冗余RAID 5? RAID 5：不單獨指定的奇偶盤，而是在所有磁盤上交叉地存：不單獨指定的奇偶盤，而是在所有磁盤上交叉地存取數(shù)據(jù)及奇偶校驗信息。在 RAID 5中有中有 ““ 寫損失寫損失 ”” ，即每一，即每一次寫操作將產(chǎn)生四個實際的讀次寫操作將產(chǎn)生四個實際的讀 /寫操作，其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)寫操作，其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息，兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。較差的性能和復雜的實施方式使得的實施方式使得 RAID 6很少得到實際應(yīng)用。軟件 RAID機制實現(xiàn)了機制實現(xiàn)了 RAID1和和 RAID5? 在在 RAID1的情況中的情況中 (磁盤鏡像磁盤鏡像 ) ，包括主要部分和鏡，包括主要部分和鏡像部分的兩個磁盤可以在同一個磁盤控制器上，也可像部分的兩個磁盤可以在同一個磁盤控制器上，也可以在不同的磁盤控制器上。指用戶程序獨立于物理設(shè)備獨立性：也叫設(shè)備無關(guān)性。中描述的磁盤調(diào)度策略。的三種技術(shù)。 cache可以減少平均存儲器存取時間可以減少平均存儲器存取時間磁盤高速緩沖? 磁盤磁盤 cache是主存中為磁盤扇區(qū)設(shè)置的緩沖區(qū)，它包是主存中為磁盤扇區(qū)設(shè)置的緩沖區(qū)，它包括有磁盤中某些扇區(qū)的副本。 RAID 7可以看作是一種存儲計算可以看作是一種存儲計算機（機（ Storage Computer），它與其他），它與其他 RAID標準有明顯區(qū)別。兩個獨立的奇偶系統(tǒng)使用不同的算法，數(shù)據(jù)的可靠性非常高，即使兩塊磁盤同時失效算法，數(shù)據(jù)的可靠性非常高，即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數(shù)據(jù)的使用。 RAID 5更適合于更適合于小數(shù)據(jù)塊和隨機讀寫的數(shù)據(jù)。 A B CRAID 0 無冗余無冗余A B CRAID 1 備份存儲備份存儲A B CA B CRAID 2 存儲類型錯誤校驗碼存儲類型錯誤校驗碼D p p pA B CRAID 3 bit_interleaved奇偶校驗奇偶校驗p A B CRAID 4 block_interleaved奇偶校驗奇偶校驗ppp ppRAID 5 分布式校驗分布式校驗p pppppppppRAID 6 P+Q 冗余冗余RAID 4? RAID 4：： RAID 4同樣也將數(shù)據(jù)條塊化并分布同樣也將數(shù)據(jù)條塊化并分布于不同的磁盤上，但條塊單位為塊或記錄。這種編碼技術(shù)需要多個磁盤存放檢查及恢復信息，使得放檢查及恢復信息，使得 RAID 2技術(shù)實施更技術(shù)實施更復雜，因此在商業(yè)環(huán)境中很少使用。 數(shù)據(jù)分布在物理驅(qū)動器陣列中數(shù)據(jù)分布在物理驅(qū)動器陣列中167。 通過多個磁盤，多個獨立的通過多個磁盤，多個獨立的 I/O請求可以并行地進行處理請求可以并行地進行處理 ,只要它們所需要的數(shù)據(jù)駐留在不同的磁盤中只要它們所需要的數(shù)據(jù)駐留在不同的磁盤中167。掃描開始時，所有請求使用兩個子隊列。 216。然后倒轉(zhuǎn)服務(wù)方向，沿相的最后一個磁道為止。因此， SSTF策略總是選擇導致策略總是選擇導致最小尋道時間的請求。在事務(wù)處理系統(tǒng)中，把設(shè)備給最近的用戶會導致磁頭臂在一個順序文件中移動時移備給最近的用戶會導致磁頭臂在一個順序文件中移動時移動得很少，甚至不移動。對于對于 FIFO， 如果有多個進程競爭一個磁盤，這種技如果有多個進程競爭一個磁盤，這種技術(shù)在性能上往往接近于隨機調(diào)度。扇區(qū)到達磁頭的時間稱作旋轉(zhuǎn)延遲– 尋道時間和旋轉(zhuǎn)延遲的總和為存取時間，這是達到讀或?qū)憣さ罆r間和旋轉(zhuǎn)延遲的總和為存取時間，這是達到讀或?qū)懳恢盟枰臅r間位置所需要的時間– 一旦磁頭定位，并且扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下，就開始執(zhí)行該操一旦磁頭定位，并且扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下，就開始執(zhí)行該操作或?qū)懖僮?，這是整個操作的數(shù)據(jù)傳送部分作或?qū)懖僮?，這是整個操作的數(shù)據(jù)傳送部分? 此外，一次磁盤此外，一次磁盤 I/O操作通常還有許多排隊延遲，如操作通常還有許多排隊延遲，如等待該設(shè)備可用，等待通道可用等等待該設(shè)備可用，等待通道可用等磁盤調(diào)度策略216。處理器速度和主存速度的提高遠遠超過了磁盤訪問處理器速度和主存速度的提高遠遠超過了磁盤訪問速度的提高，并且可以預見將來這個差距