第7章-設(shè)備管理-資料下載頁
2025-02-22 20:48本頁面
【正文】 其中， r：磁盤的旋轉(zhuǎn)速度（轉(zhuǎn) /秒） N：一個磁道中的 字節(jié)數(shù) b：要讀 /寫的字節(jié)數(shù) 磁盤 I/O 二、磁盤調(diào)度算法 目標(biāo)：使磁盤的平均尋道時間最短。 當(dāng)磁臂為一個請求尋道時，其他進(jìn)程會產(chǎn)生其他磁盤請求 磁盤驅(qū)動程序維護(hù)一個請求隊列，按柱面號索引，每個柱面的待處理請求組成一個鏈表。 1. 先來先服務(wù)（ First Come First Served， FCFS） 按請求訪問磁盤的先后次序進(jìn)行調(diào)度 磁盤調(diào)度算法 2. 最短尋道時間優(yōu)先（ Shortest Seek Time First， SSTF） 選擇處理與當(dāng)前磁頭距離最近的磁道請求，以減少尋道時間 但不能保證平均尋道時間最短 有可能出現(xiàn)“餓死”（ Starvation） 磁盤調(diào)度算法 3. SCAN（掃描）算法 要求磁頭臂僅沿一個方向（假設(shè)向磁道號增加的方向）移動，并在途中滿足所有未完成的請求，直到到達(dá)該方向的最后一個磁道或該方向上沒有別的請求為止。 然后轉(zhuǎn)向，沿相反方向掃描，同樣按順序完成所有請求。 如此不斷反復(fù)。 又稱 電梯調(diào)度算法 ，其移動規(guī)律類似于電梯的運(yùn)行。 克服了最短尋道優(yōu)先的缺點(diǎn)，既考慮了距離，同時又考慮了方向 磁盤調(diào)度算法 4. CSCAN（ Circular SCAN，循環(huán)掃描） 將掃描限定在一個方向 當(dāng)沿某個方向訪問到最后一個磁道時，磁頭臂返回到磁盤的另一端，再次開始掃描。 磁盤調(diào)度算法 【例】設(shè)請求訪問的磁道順序為 55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184 假定從磁道 100處開始。 （ 1） FCFS 下一個訪問的磁道 移動距離（磁道數(shù)） 55 58 39 18 90 160 150 38 184 平均尋道長度 45 3 19 21 72 70 10 112 146 磁盤調(diào)度算法 【例】設(shè)請求訪問的磁道順序為 55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184 假定從磁道 100處開始。 （ 2） SSTF 下一個訪問的磁道 移動距離（磁道數(shù)） 90 58 55 30 38 18 150 160 184 平均尋道長度 10 32 3 16 1 20 132 10 24 磁盤調(diào)度算法 【例】設(shè)請求訪問的磁道順序為 55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184 假定從磁道 100處開始。 （ 3） SCAN（假定開始時向磁道號增加的方向） 下一個訪問的磁道 移動距離（磁道數(shù)） 150 160 184 90 58 55 39 38 18 平均尋道長度 50 10 24 94 32 3 16 1 20 磁盤調(diào)度算法 【例】設(shè)請求訪問的磁道順序為 55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184 假定從磁道 100處開始。 （ 4） CSCAN(向磁道號增加的方向 ) 下一個訪問的磁道 移動距離（磁道數(shù)） 150 160 184 18 38 39 55 58 90 平均尋道長度 50 10 24 166 20 1 16 3 32 磁盤調(diào)度算法 SSTF、 SCAN、 CSCAN存在的問題： 磁臂粘著（ Arm Stickness）現(xiàn)象：一個或多個進(jìn)程反復(fù)請求某個磁道 I/O，從而壟斷了整個磁盤，導(dǎo)致“饑餓”。 5. NStepSCAN 將磁盤請求隊列分成若干長度為 N的子隊列 每一次用 SCAN處理一個子隊列 在處理某個子隊列時，新請求必須加到其他隊列中 隊列間用 FCFS 若 N較大，接近于 SCAN； 當(dāng) N = 1，就是 FCFS 磁盤調(diào)度算法 6. FSCAN 使用 2個子隊列 當(dāng)掃描開始時，所有請求都在一個子隊列中，另一個子隊列為空 在掃描過程中，所有新到的請求加入另一個隊列中 使得新請求的服務(wù)延遲到處理老請求之后。 磁盤 I/O 三、磁盤 I/O性能的改善（提高磁盤 I/O性能的方法） 1. 磁盤高速緩存（ Disk Cache） 邏輯上屬于磁盤，物理上駐留內(nèi)存 在內(nèi)存中為磁盤設(shè)置一個緩沖區(qū) ，包含磁盤塊的副本 當(dāng)請求磁盤讀時，先查看所需的塊是否在高速緩存中。如果在，則可直接進(jìn)行讀操作。否則，首先要將塊讀到高速緩存，再拷貝到所需的地方 如果高速緩存已滿，則需要進(jìn)行淘汰 置換算法：常用 LRU、 NRU、 LFU等 磁盤 I/O性能的改善 2. 合理分配 磁盤空間 分配盤塊時，把有可能順序存取的塊放在一起，最好在同一柱面上，從而減少磁臂的移動次數(shù) 3. 提前讀 讀當(dāng)前塊時，提前將下一盤塊讀入高速緩存 4. 延遲寫 數(shù)據(jù)不立即寫回磁盤 周期性地成簇寫回 磁盤 I/O 四、 RAID RAID： Redundant Array of Independent Disks, 獨(dú)立磁盤冗余陣列 ? RAID是一組物理磁盤驅(qū)動器， OS將其看作單個邏輯驅(qū)動器 ? 數(shù)據(jù)分布在物理驅(qū)動器陣列中 ? 一種容錯技術(shù)，通過增加冗余來提高可靠性 ? 若訪問的數(shù)據(jù)塊分布在多個磁盤上， I/O請求可以并行 小結(jié) 一、設(shè)備分類 ? 字符設(shè)備與塊設(shè)備 ? 獨(dú)占設(shè)備與共享設(shè)備 二、什么是設(shè)備獨(dú)立性 ?如何實現(xiàn)？ 三、設(shè)備驅(qū)動程序 四、 I/O軟件的分層結(jié)構(gòu) 五、 SPOOLing技術(shù)的思想、應(yīng)用 六、磁盤 I/O 磁盤調(diào)度算法；提高磁盤 I/O性能的幾種方法
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1