【正文】 磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序一般要考慮磁盤(pán)的調(diào)度策略，在三類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間中，尋道所占時(shí)間最長(zhǎng)。所以大多數(shù)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序都是以尋道優(yōu)化為出發(fā)點(diǎn)的，主要討論尋道算法。 播 放 167。 磁盤(pán)的調(diào)度與驅(qū)動(dòng) （二） 三 、 常用的調(diào)度算法 先來(lái)先服務(wù)（ FCFS） 按照申請(qǐng)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(qǐng)求。未考慮磁頭來(lái)回?cái)[動(dòng)?？赡艹霈F(xiàn)老進(jìn)程的“饑餓”現(xiàn)象。 掃描算法（ SCAN） 既考慮請(qǐng)求與磁頭的距離，又考慮磁頭移動(dòng)的方向；又稱(chēng)為：電梯法。 循環(huán)掃描算法（ CSCAN） 規(guī)定磁頭單向移動(dòng)，即將最小磁道號(hào)與最大磁道號(hào)構(gòu)成循環(huán)，進(jìn)行循環(huán)掃描。 167。 磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理 （四） NStep SCAN算法， F SCAN算法請(qǐng)自學(xué)。 1. 先來(lái)先服務(wù) FCFS(FirstCome, First Served) 2. 最短尋道時(shí)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(pán) I/O速度的技術(shù) 一、磁盤(pán)高速緩存（ Disk Cache) 把磁盤(pán) I/O緩沖區(qū)叫做磁盤(pán)高速緩存（ Disk Cache），但它并不是一種硬件設(shè)施。事實(shí)上，磁盤(pán) I/O緩沖區(qū)仍然是內(nèi)存中的一個(gè)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(lèi)似 Cache Memory) 以輸入為例：當(dāng)用戶(hù)進(jìn)程請(qǐng)求從磁盤(pán)上 讀入 一個(gè)扇區(qū)時(shí)， 系統(tǒng)首先在磁盤(pán) 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(pán) I/O緩沖區(qū)中取出該扇區(qū)的副本并返給用戶(hù)進(jìn)程；否則，系統(tǒng)首先從磁盤(pán)上讀入該扇區(qū)并在磁盤(pán) I/O緩沖區(qū)中為其建立一個(gè)副本，然后將該副本返給用戶(hù)進(jìn)程。 其置換算法類(lèi)似請(qǐng)求調(diào)頁(yè)存儲(chǔ)管理中的頁(yè)面置換算法（ LRU、 NRU、 LFU等）。 167。 提高磁盤(pán) 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(shí)間內(nèi)最久沒(méi)有被訪(fǎng)問(wèn)過(guò)的扇區(qū)。 ?最小訪(fǎng)問(wèn)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(lèi)似請(qǐng)求調(diào)頁(yè)存儲(chǔ)管理中的頁(yè)面置換算法，如： 二、 提前讀（ Read Ahead)與延后寫(xiě)（ Write Postponing） ? 用戶(hù)進(jìn)程從 I/O緩沖區(qū)中取走前一個(gè)數(shù)據(jù)后立即發(fā)出對(duì)下一個(gè)數(shù)據(jù)的輸入請(qǐng)求；即用戶(hù)進(jìn)程加工前一個(gè)數(shù)據(jù)的工作與 OS輸入下一個(gè)數(shù)據(jù)的工作可以同時(shí)進(jìn)行。通常把這種 I/O緩沖技術(shù)稱(chēng)為 提前讀 技術(shù)。 ?用戶(hù)進(jìn)程請(qǐng)求輸出數(shù)據(jù)時(shí)， OS將很快把請(qǐng)求輸出的數(shù)據(jù)從用戶(hù)進(jìn)程的工作區(qū)中取走并將其暫時(shí)存放在 I/O緩沖區(qū)中，等待輸出；即用戶(hù)進(jìn)程生成下一個(gè)輸出數(shù)據(jù)的工作與 OS輸出前一個(gè)輸出數(shù)據(jù)的工作可以同時(shí)進(jìn)行。這種 I/O緩沖技術(shù)稱(chēng)為 延后寫(xiě)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(pán)所構(gòu)成的 磁盤(pán)陣列 ；及在磁盤(pán)子系統(tǒng)中或者在主機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行的 磁盤(pán)陣列管理軟件 。 ? 磁盤(pán)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(chǔ)在磁盤(pán)陣列中的各個(gè)磁盤(pán)上。 因此磁盤(pán)陣列管理軟件可以 并行處理 對(duì)一組數(shù)據(jù)中的單個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存取請(qǐng)求。 ? 磁盤(pán)陣列管理軟件在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的同時(shí)還將存儲(chǔ)相關(guān)的校驗(yàn)信息。 因此當(dāng)磁盤(pán)陣列中的某個(gè)磁盤(pán)發(fā)生故障時(shí)，磁盤(pán)陣列管理軟件可以 恢復(fù) 存儲(chǔ)在該磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)。 ? 由于磁盤(pán)陣列被磁盤(pán)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(pán)陣列；在它們看來(lái)，系統(tǒng)中存在一個(gè)大容量的邏輯磁盤(pán)。 167。 RAID技術(shù) ? 效率高 – 系統(tǒng)可以并行存取存儲(chǔ)在 RAID中的數(shù)據(jù)。 ? 可靠性高 – 系統(tǒng)可以恢復(fù)存儲(chǔ)在故障磁盤(pán)中的數(shù)據(jù)。 ? 性?xún)r(jià)比高 – 磁盤(pán)陣列可以用廉價(jià)磁盤(pán)組成。 二、 RAID的優(yōu)點(diǎn) 167。 RAID技術(shù) 三、 RAID的分級(jí) RAID 0級(jí) 行交叉存取。無(wú)校驗(yàn)功能，不可靠。 RAID1級(jí) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像存儲(chǔ) ,成本較高。 RAID2級(jí) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 Hamming編碼； Hamming編碼信息存放在專(zhuān)用的磁盤(pán)上 。具有較好的數(shù)據(jù)傳輸性能，但 I/O請(qǐng)求響應(yīng)能力較差。 RAID3級(jí) 具有并行傳輸數(shù)據(jù)的功能， 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)信息存放在專(zhuān)用的磁盤(pán)上 。 RAID4級(jí) 將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)信息；存放在專(zhuān)用的磁盤(pán)上。 RAID5級(jí) 具有獨(dú)立傳送功能，各個(gè)驅(qū)動(dòng)器具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)通路， 奇偶校驗(yàn)信息分布存儲(chǔ)在各個(gè)磁盤(pán)上。 獨(dú)立磁盤(pán)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(dú)立磁盤(pán)冗余陣列 ? 獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列是利用一臺(tái)磁盤(pán)陣列控制器統(tǒng)一管理和控制一組磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 ,組成一個(gè)速度快 、 可靠性高 、 性能價(jià)格比好的大容量磁盤(pán)系統(tǒng) 。 ? RAID填補(bǔ)了 CPU速度快與磁盤(pán)設(shè)備速度慢之間的間隙 ,其策略是 : 獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列 RAID共同特性 ① RAID是一組物理磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，可被操作系統(tǒng)看作是單一邏輯磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 。 ② 數(shù)據(jù)被分布存儲(chǔ)在陣列橫跨的物理驅(qū)動(dòng)器上 。 ③ 冗余磁盤(pán)的作用是保存奇偶校驗(yàn)信息，當(dāng)磁盤(pán)出現(xiàn)失誤時(shí)它能確保數(shù)據(jù)的恢復(fù)。