【正文】 eld17 7 41 515 20ID DataSector PhysicalSector0 PhysicalSector1 PhysicalSector29BytesSynchByteTrackHeadSectorBytes1 2 1 1CRC3SynchByte Data CRC1 512 2600Bytes/SectorGap磁盤的格式化 Network Optimization Expert Team2.磁盤的類型 (1)固定頭磁盤在 每條磁道 上都有一讀 /寫磁頭，所有的磁頭都被裝在一剛性磁臂中。通過這些磁頭可訪問所有各磁道，并進行并行讀 /寫，有效地提高了磁盤的 I/O速度。這種結構的磁盤主要用于 大容量 磁盤上。(2)移動頭磁盤每一個 盤面僅 配有一個磁頭，也被裝入磁臂中。為能訪問該盤面上的所有 磁道 ，該磁頭必須能移動以進行尋道?？梢?，移動磁頭僅能以串行方式讀 /寫，致使其 I/O速度較慢 ；但由于其結構簡單，故仍廣泛應用于中小型磁盤設備中。 Network Optimization Expert Team3.磁盤訪問時間 (1)尋道時間 Ts指把磁臂 (磁頭 )移動到指定磁道上所經歷的時間。該時間是啟動磁臂的時間 s與磁頭移動 n條磁道所花費的時間之和，即 Ts=mn+s。其中， m是一常數，與磁盤驅動器的速度有關。對一般磁盤， m=；對高速磁盤， m≤,磁臂的啟動時間約為 2ms。這樣，對一般的磁盤，其尋道時間將隨尋道距離的增加而增大，大體上是 5~30ms。 Network Optimization Expert Team(2)旋轉延遲時間 Tτ是指定扇區(qū)移動到磁頭下面所經歷的時間。對于硬盤，典型的旋轉速度大多為 5400r/min，每轉需時 ，平均旋轉延遲時間 Tτ為 ；對于軟盤，其旋轉速度為 300r/min或 600r/min，這樣，平均 Tτ為 50~100ms。 Network Optimization Expert Team(3)傳輸時間 Tt這是指把數據從磁盤讀出或向磁盤寫入數據所經歷的時間。 Tt的大小與每次所讀 /寫的字節(jié)數 b和旋轉速度有關： rNbTt =其中， r為磁盤每秒鐘的轉數； N為一條磁道上的字節(jié)數，當一次讀 /寫的字節(jié)數相當于半條磁道上的字節(jié)數時， Tt與 Tτ相同，因此，可將訪問時間 Ta表示為： rNbrTT sa ++= 21Network Optimization Expert Team 磁盤調度1.先來先服務FCFS(FirstCome,FirstServed)FCFS調度算法Network Optimization Expert Team2.最短尋道時間優(yōu)先 SSTF(ShortestSeekTimeFirst)SSTF調度算法Network Optimization Expert Team3.掃描 (SCAN)算法 (1)進程 “饑餓 ”現象 SSTF算法雖然能獲得較好的尋道性能， 但卻可能導致某個進程發(fā)生 “饑餓 ”(Starvation)現象。因為只要不斷有新進程的請求到達，且其所要訪問的磁道與磁頭當前所在磁道的距離較近，這種新進程的 I/O請求必須優(yōu)先滿足。對 SSTF算法略加修改后所形成的 SCAN算法，即可防止老進程出現 “饑餓 ”現象。 Network Optimization Expert Team(2)SCAN算法 SCAN調度算法示例又稱為 “電梯調度算法 ”Network Optimization Expert Team4.循環(huán)掃描(CSCAN)算法 CSCAN調度算法示例Network Optimization Expert Team5.NStepSCAN和 FSCAN調度算法 (1)NStepSCAN算法在 SSTF、 SCAN及 CSCAN幾種調度算法中，都可能出現磁臂停留在某處不動的情況，稱為 “磁臂粘著 ”(Armstickiness)。在高密度磁盤上容易出現此情況。Network Optimization Expert Team5.NStepSCAN和 FSCAN調度算法 N步 SCAN算法是將磁盤請求隊列分成若干個長度為 N的子隊列，磁盤調度將按 FCFS算法依次處理這些子隊列。而每處理一個隊列時又是按 SCAN算法，對一個隊列處理完后，再處理其他隊列。當正在處理某子隊列時，如果又出現新的磁盤 I/O請求，便將新請求進程放入其他隊列，這樣就可避免出現粘著現象。當 N值取得很大時，會使 N步掃描法的性能接近于 SCAN算法的性能；當 N=1時， N步 SCAN算法便蛻化為 FCFS算法。 Network Optimization Expert Team(2)FSCAN算法實質上是 N步 SCAN算法的簡化，即 FSCAN只將磁盤請求隊列分成兩個子隊列。一個是由當前所有請求磁盤 I/O的進程形成的隊列，由磁盤調度按 SCAN算法進行處理。在掃描期間，將新出現的所有請求磁盤 I/O的進程，放入另一個等待處理的請求隊列。這樣，所有的新請求都將被推遲到下一次掃描時處理。 Network Optimization Expert Team 磁盤高速緩存 (Disk Cache) 1.磁盤高速緩存的形式 是指利用內存中的存儲空間，來暫存從磁盤中讀出的一系列盤塊中的信息。因此，這里的高速緩存是一組在邏輯上屬于磁盤， 而物理上是駐留在內存中的盤塊。Network Optimization Expert Team高速緩存在內存中可分成兩種形式：(1)在內存中開辟一個單獨的存儲空間來作為磁盤高速緩存，其大小是固定的，不會受應用程序多少的影響；(2)把所有未利用的內存空間變?yōu)橐粋€緩沖池，供請求分頁系統(tǒng)和磁盤 I/O時 (作為磁盤高速緩存 )共享。高速緩存的大小不固定。Network Optimization Expert Team2.數據交付方式 系統(tǒng)可以采取兩種方式，將數據交付給請求進程：(1)數據交付：這是直接將高速緩存中的數據，傳送到請求者進程的內存工作區(qū)中。(2)指針交付：只將指向高速緩存中某區(qū)域的指針， 交付給請求者進程。Network Optimization Expert Team3.置換算法由于請求調頁中的聯(lián)想存儲器與高速緩存 (磁盤 I/O中 )的工作情況不同，因而使得在置換算法中所應考慮的問題也有所差異。因此，現在不少系統(tǒng)在設計其高速緩存的置換算法時，除了考慮到最近最久未使用這一原則外， 還考慮了以下幾點：(1)訪問頻率(2)可預見性 (3)數據的一致性 Network Optimization Expert Team4.周期性地寫回磁盤 在 UNIX系統(tǒng)中專門增設了一個修改 (update)程序，使之在后臺運行，該程序周期性地調用一個系統(tǒng)調用 SYNC。該調用的主要功能是強制性地將所有在高速緩存中已修改的盤塊數據寫回磁盤。一般是把兩次調用 SYNC的時間間隔定為 30s。這樣，因系統(tǒng)故障所造成的工作損失不會超過 30s的勞動量。Network Optimization Expert Team4.周期性地寫回磁盤 而在 MSDOS中所采用的方法是：只要高速緩存中的某盤塊數據被修改，便立即將它寫回磁盤，并將這種高速緩存稱為 “寫穿透、高速緩存 ”(writethrough cache)。 MSDOS所采用的寫回方式，幾乎不會造成數據的丟失，但須頻繁地啟動磁盤。 Network Optimization Expert Team 提高磁盤 I/O速度的其它方法 1.提前讀 (ReadAhead)2.延遲寫 3.優(yōu)化物理塊的分布 4.虛擬盤 Network Optimization Expert Team總 結本章主要介紹了：? I/O系統(tǒng)： I/O設備、設備控制器、 I/O通道、總線系統(tǒng)。? I/O控制方式：程序 I/O方式、 中斷驅動 I/O方式 、DMAI/O控制方式 、 I/O通道控制方式。? 緩沖管理：單緩沖和雙緩沖、循環(huán)緩沖、緩沖池。? 設備分配： SPOOLing技術 、獨占設備的分配程序、 中斷處理程序 、設備驅動程序。? 磁盤存儲器的管理： 磁盤調度 、磁盤緩存。Network Optimization Expert Team作業(yè)： 1 1 1 1 2 2 24Network Optimization Expert Team演講完畢，謝謝觀看