【正文】 磁盤驅(qū)動程序一般要考慮磁盤的調(diào)度策略，在三類訪問時間中，尋道所占時間最長。所以大多數(shù)磁盤驅(qū)動程序都是以尋道優(yōu)化為出發(fā)點的，主要討論尋道算法。 播 放 167。 磁盤的調(diào)度與驅(qū)動 （二） 三 、 常用的調(diào)度算法 先來先服務(wù)（ FCFS） 按照申請服務(wù)的先后次序。未考慮尋道優(yōu)化。 最短尋道優(yōu)先算法（ SSTF） 優(yōu)先選擇離磁頭最近的請求。未考慮磁頭來回擺動?？赡艹霈F(xiàn)老進程的“饑餓”現(xiàn)象。 掃描算法（ SCAN） 既考慮請求與磁頭的距離，又考慮磁頭移動的方向；又稱為：電梯法。 循環(huán)掃描算法（ CSCAN） 規(guī)定磁頭單向移動，即將最小磁道號與最大磁道號構(gòu)成循環(huán)，進行循環(huán)掃描。 167。 磁盤存儲器管理 （四） NStep SCAN算法， F SCAN算法請自學(xué)。 1. 先來先服務(wù) FCFS(FirstCome, First Served) 2. 最短尋道時間優(yōu)先 SSTF(Shortest Seek Time First) 2) SCAN算法調(diào)度算法示例 4. 循環(huán)掃描 (CSCAN)算法 167。 提高磁盤 I/O速度的技術(shù) 一、磁盤高速緩存（ Disk Cache) 把磁盤 I/O緩沖區(qū)叫做磁盤高速緩存（ Disk Cache），但它并不是一種硬件設(shè)施。事實上，磁盤 I/O緩沖區(qū)仍然是內(nèi)存中的一個區(qū)域。其組織形式基于程序引用的局部性原理。 其工作原理類似 Cache Memory) 以輸入為例：當(dāng)用戶進程請求從磁盤上 讀入 一個扇區(qū)時， 系統(tǒng)首先在磁盤 I/O緩沖區(qū)中尋找該扇區(qū)的副本：如果能夠找到，那么系統(tǒng)將從磁盤 I/O緩沖區(qū)中取出該扇區(qū)的副本并返給用戶進程；否則，系統(tǒng)首先從磁盤上讀入該扇區(qū)并在磁盤 I/O緩沖區(qū)中為其建立一個副本，然后將該副本返給用戶進程。 其置換算法類似請求調(diào)頁存儲管理中的頁面置換算法（ LRU、 NRU、 LFU等）。 167。 提高磁盤 I/O速度的技術(shù) ?最近最少使用置換算法（ LRU置換算法） –置換在最近一段時間內(nèi)最久沒有被訪問過的扇區(qū)。 ?最小訪問頻度置換算法（ LFU置換算法） – 置換被引用次數(shù)最少的扇區(qū)。 其置換算法類似請求調(diào)頁存儲管理中的頁面置換算法，如： 二、 提前讀（ Read Ahead)與延后寫（ Write Postponing） ? 用戶進程從 I/O緩沖區(qū)中取走前一個數(shù)據(jù)后立即發(fā)出對下一個數(shù)據(jù)的輸入請求；即用戶進程加工前一個數(shù)據(jù)的工作與 OS輸入下一個數(shù)據(jù)的工作可以同時進行。通常把這種 I/O緩沖技術(shù)稱為 提前讀 技術(shù)。 ?用戶進程請求輸出數(shù)據(jù)時， OS將很快把請求輸出的數(shù)據(jù)從用戶進程的工作區(qū)中取走并將其暫時存放在 I/O緩沖區(qū)中，等待輸出；即用戶進程生成下一個輸出數(shù)據(jù)的工作與 OS輸出前一個輸出數(shù)據(jù)的工作可以同時進行。這種 I/O緩沖技術(shù)稱為 延后寫技術(shù)。 167。 RAID技術(shù) Redundant Array of Independent Disks 一、 RAID的基本特征 ? RAID由 兩部分構(gòu)成 ：一組可以并行工作的磁盤所構(gòu)成的 磁盤陣列 ；及在磁盤子系統(tǒng)中或者在主機系統(tǒng)中執(zhí)行的 磁盤陣列管理軟件 。 ? 磁盤陣列管理軟件把邏輯上連續(xù)的一組數(shù)據(jù)交叉分布存儲在磁盤陣列中的各個磁盤上。 因此磁盤陣列管理軟件可以 并行處理 對一組數(shù)據(jù)中的單個或多個數(shù)據(jù)存取請求。 ? 磁盤陣列管理軟件在存儲數(shù)據(jù)的同時還將存儲相關(guān)的校驗信息。 因此當(dāng)磁盤陣列中的某個磁盤發(fā)生故障時，磁盤陣列管理軟件可以 恢復(fù) 存儲在該磁盤上的數(shù)據(jù)。 ? 由于磁盤陣列被磁盤陣列管理軟件所屏蔽，因此操作系統(tǒng)其它成份并不知道系統(tǒng)中存在磁盤陣列；在它們看來，系統(tǒng)中存在一個大容量的邏輯磁盤。 167。 RAID技術(shù) ? 效率高 – 系統(tǒng)可以并行存取存儲在 RAID中的數(shù)據(jù)。 ? 可靠性高 – 系統(tǒng)可以恢復(fù)存儲在故障磁盤中的數(shù)據(jù)。 ? 性價比高 – 磁盤陣列可以用廉價磁盤組成。 二、 RAID的優(yōu)點 167。 RAID技術(shù) 三、 RAID的分級 RAID 0級 行交叉存取。無校驗功能，不可靠。 RAID1級 對數(shù)據(jù)進行鏡像存儲 ,成本較高。 RAID2級 對數(shù)據(jù)進行 Hamming編碼； Hamming編碼信息存放在專用的磁盤上 。具有較好的數(shù)據(jù)傳輸性能，但 I/O請求響應(yīng)能力較差。 RAID3級 具有并行傳輸數(shù)據(jù)的功能， 存儲數(shù)據(jù)的奇偶校驗信息存放在專用的磁盤上 。 RAID4級 將存儲數(shù)據(jù)的奇偶校驗信息；存放在專用的磁盤上。 RAID5級 具有獨立傳送功能，各個驅(qū)動器具有獨立的數(shù)據(jù)通路， 奇偶校驗信息分布存儲在各個磁盤上。 獨立磁盤冗余陣列 Strip0 Strip4 Strip8 Strip12 Strip1 Strip5 Strip9 Strip13 Strip10 Strip3 Strip7 Strip15 Strip11 Strip2 Strip6 Strip14 RAID Level 0 RAID level 0 Strip0 Strip4 Strip8 Strip12 Strip1 Strip5 Strip9 Strip13 Strip10 Strip3 Strip7 Strip15 Strip11 Strip2 Strip6 Strip14 Strip10 Data mapping for a RAID Level0 Array Strip0 Strip1 Strip2 Strip3 Strip4 Strip5 Strip6 Strip7 Strip8 . . . Array Management software RAID Level 1 (Mirrored) Strip0 Strip4 Strip8 Strip12 Strip1 Strip5 Strip9 Strip13 Strip3 Strip7 Strip15 Strip11 Strip2 Strip6 Strip14 Strip10 Strip0 Strip4 Strip8 Strip12 Strip1 Strip5 Strip9 Strip13 Strip3 Strip7 Strip15 Strip11 Strip2 Strip6 Strip14 Strip10 RAID level 1 b0 b1 b2 b3 f0(b) f1(b) f2(b) RAID Level 2 (Redundancy through Hamming Code) RAID level 2 b0 b1 b2 b3 P(b) RAID Level 3 (Bit interleaved Parity) RAID level 3 block0 block4 block8 block12 block1 block5 block9 block13 block3 block7 block15 block11 block2 block6 block14 block10 P(03) P(47) 90 P(811) P(1215) RAID Level 4 (Block level Parity) RAID level 4 RAID level 5 block0 block4 block8 block12 block1 block5 block9 P(1215) block3 P(47) block14 block10 block2 block6 block13 P(811) P(03) block7 Block11 Block15 block0 block4 block8 block12 RAID Level 5 (Block level Distributed parity) 獨立磁盤冗余陣列 ? 獨立磁盤冗余陣列是利用一臺磁盤陣列控制器統(tǒng)一管理和控制一組磁盤驅(qū)動器 ,組成一個速度快 、 可靠性高 、 性能價格比好的大容量磁盤系統(tǒng) 。 ? RAID填補了 CPU速度快與磁盤設(shè)備速度慢之間的間隙 ,其策略是 : 獨立磁盤冗余陣列 RAID共同特性 ① RAID是一組物理磁盤驅(qū)動器，可被操作系統(tǒng)看作是單一邏輯磁盤驅(qū)動器 。 ② 數(shù)據(jù)被分布存儲在陣列橫跨的物理驅(qū)動器上 。 ③ 冗余磁盤的作用是保存奇偶校驗信息，當(dāng)磁盤出現(xiàn)失誤時它能確保數(shù)據(jù)的恢復(fù)。