【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(jìn)行并行讀 /寫，有效地提高了磁盤的 I/O速度。這種結(jié)構(gòu)的磁盤主要用于 大容量 磁盤上。(2)移動(dòng)頭磁盤每一個(gè) 盤面僅 配有一個(gè)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(dòng)以進(jìn)行尋道。可見，移動(dòng)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(jié)構(gòu)簡單，故仍廣泛應(yīng)用于中小型磁盤設(shè)備中。 Network Optimization Expert Team3.磁盤訪問時(shí)間 (1)尋道時(shí)間 Ts指把磁臂 (磁頭 )移動(dòng)到指定磁道上所經(jīng)歷的時(shí)間。該時(shí)間是啟動(dòng)磁臂的時(shí)間 s與磁頭移動(dòng) n條磁道所花費(fèi)的時(shí)間之和，即 Ts=mn+s。其中， m是一常數(shù)，與磁盤驅(qū)動(dòng)器的速度有關(guān)。對(duì)一般磁盤， m=；對(duì)高速磁盤， m≤,磁臂的啟動(dòng)時(shí)間約為 2ms。這樣，對(duì)一般的磁盤，其尋道時(shí)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(zhuǎn)延遲時(shí)間 Tτ是指定扇區(qū)移動(dòng)到磁頭下面所經(jīng)歷的時(shí)間。對(duì)于硬盤，典型的旋轉(zhuǎn)速度大多為 5400r/min，每轉(zhuǎn)需時(shí) ，平均旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間 Tτ為 ；對(duì)于軟盤，其旋轉(zhuǎn)速度為 300r/min或 600r/min，這樣，平均 Tτ為 50~100ms。 Network Optimization Expert Team(3)傳輸時(shí)間 Tt這是指把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時(shí)間。 Tt的大小與每次所讀 /寫的字節(jié)數(shù) b和旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)： rNbTt =其中， r為磁盤每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)； N為一條磁道上的字節(jié)數(shù)，當(dāng)一次讀 /寫的字節(jié)數(shù)相當(dāng)于半條磁道上的字節(jié)數(shù)時(shí)， Tt與 Tτ相同，因此，可將訪問時(shí)間 Ta表示為： rNbrTT sa ++= 21Network Optimization Expert Team 磁盤調(diào)度1.先來先服務(wù)FCFS(FirstCome,FirstServed)FCFS調(diào)度算法Network Optimization Expert Team2.最短尋道時(shí)間優(yōu)先 SSTF(ShortestSeekTimeFirst)SSTF調(diào)度算法Network Optimization Expert Team3.掃描 (SCAN)算法 (1)進(jìn)程 “饑餓 ”現(xiàn)象 SSTF算法雖然能獲得較好的尋道性能， 但卻可能導(dǎo)致某個(gè)進(jìn)程發(fā)生 “饑餓 ”(Starvation)現(xiàn)象。因?yàn)橹灰粩嘤行逻M(jìn)程的請(qǐng)求到達(dá)，且其所要訪問的磁道與磁頭當(dāng)前所在磁道的距離較近，這種新進(jìn)程的 I/O請(qǐng)求必須優(yōu)先滿足。對(duì) SSTF算法略加修改后所形成的 SCAN算法，即可防止老進(jìn)程出現(xiàn) “饑餓 ”現(xiàn)象。 Network Optimization Expert Team(2)SCAN算法 SCAN調(diào)度算法示例又稱為 “電梯調(diào)度算法 ”Network Optimization Expert Team4.循環(huán)掃描(CSCAN)算法 CSCAN調(diào)度算法示例Network Optimization Expert Team5.NStepSCAN和 FSCAN調(diào)度算法 (1)NStepSCAN算法在 SSTF、 SCAN及 CSCAN幾種調(diào)度算法中，都可能出現(xiàn)磁臂停留在某處不動(dòng)的情況，稱為 “磁臂粘著 ”(Armstickiness)。在高密度磁盤上容易出現(xiàn)此情況。Network Optimization Expert Team5.NStepSCAN和 FSCAN調(diào)度算法 N步 SCAN算法是將磁盤請(qǐng)求隊(duì)列分成若干個(gè)長度為 N的子隊(duì)列，磁盤調(diào)度將按 FCFS算法依次處理這些子隊(duì)列。而每處理一個(gè)隊(duì)列時(shí)又是按 SCAN算法，對(duì)一個(gè)隊(duì)列處理完后，再處理其他隊(duì)列。當(dāng)正在處理某子隊(duì)列時(shí)，如果又出現(xiàn)新的磁盤 I/O請(qǐng)求，便將新請(qǐng)求進(jìn)程放入其他隊(duì)列，這樣就可避免出現(xiàn)粘著現(xiàn)象。當(dāng) N值取得很大時(shí)，會(huì)使 N步掃描法的性能接近于 SCAN算法的性能；當(dāng) N=1時(shí)， N步 SCAN算法便蛻化為 FCFS算法。 Network Optimization Expert Team(2)FSCAN算法實(shí)質(zhì)上是 N步 SCAN算法的簡化，即 FSCAN只將磁盤請(qǐng)求隊(duì)列分成兩個(gè)子隊(duì)列。一個(gè)是由當(dāng)前所有請(qǐng)求磁盤 I/O的進(jìn)程形成的隊(duì)列，由磁盤調(diào)度按 SCAN算法進(jìn)行處理。在掃描期間，將新出現(xiàn)的所有請(qǐng)求磁盤 I/O的進(jìn)程，放入另一個(gè)等待處理的請(qǐng)求隊(duì)列。這樣，所有的新請(qǐng)求都將被推遲到下一次掃描時(shí)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(nèi)存中的存儲(chǔ)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(nèi)存中的盤塊。Network Optimization Expert Team高速緩存在內(nèi)存中可分成兩種形式：(1)在內(nèi)存中開辟一個(gè)單獨(dú)的存儲(chǔ)空間來作為磁盤高速緩存，其大小是固定的，不會(huì)受應(yīng)用程序多少的影響；(2)把所有未利用的內(nèi)存空間變?yōu)橐粋€(gè)緩沖池，供請(qǐng)求分頁系統(tǒng)和磁盤 I/O時(shí) (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(shù)據(jù)交付方式 系統(tǒng)可以采取兩種方式，將數(shù)據(jù)交付給請(qǐng)求進(jìn)程：(1)數(shù)據(jù)交付：這是直接將高速緩存中的數(shù)據(jù)，傳送到請(qǐng)求者進(jìn)程的內(nèi)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(qǐng)求者進(jìn)程。Network Optimization Expert Team3.置換算法由于請(qǐng)求調(diào)頁中的聯(lián)想存儲(chǔ)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(yīng)考慮的問題也有所差異。因此，現(xiàn)在不少系統(tǒng)在設(shè)計(jì)其高速緩存的置換算法時(shí)，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(diǎn)：(1)訪問頻率(2)可預(yù)見性 (3)數(shù)據(jù)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(shè)了一個(gè)修改 (update)程序，使之在后臺(tái)運(yùn)行，該程序周期性地調(diào)用一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用 SYNC。該調(diào)用的主要功能是強(qiáng)制性地將所有在高速緩存中已修改的盤塊數(shù)據(jù)寫回磁盤。一般是把兩次調(diào)用 SYNC的時(shí)間間隔定為 30s。這樣，因系統(tǒng)故障所造成的工作損失不會(huì)超過 30s的勞動(dòng)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(shù)據(jù)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(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失，但須頻繁地啟動(dòng)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(jié)本章主要介紹了：? I/O系統(tǒng)： I/O設(shè)備、設(shè)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(qū)動(dòng) 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(shè)備分配： SPOOLing技術(shù) 、獨(dú)占設(shè)備的分配程序、 中斷處理程序 、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。? 磁盤存儲(chǔ)器的管理： 磁盤調(diào)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