操作系統(tǒng)原理課件第八章io管理(參考版)
2025-01-12 04:58本頁(yè)面
【正文】 試問(wèn)： 1）處理完這 10個(gè)記錄所需的總時(shí)間是多少？ 2）為減少磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，應(yīng)如何進(jìn)行優(yōu)化分布來(lái)安排這 10個(gè)記錄，并計(jì)算所需的時(shí)間。 習(xí)題二 ： 有 10個(gè)記錄 A、 B， …… ， J存放在某磁盤(pán)的某磁道上。如果尋道請(qǐng)求隊(duì)列的順序是： 8 14 9 17 9 150、 10 17130 問(wèn)：下列算法各自磁頭移動(dòng)總量是多少？ （ 1） FCFS；（ 2） SSTF；（ 3） SCAN； （ 4） CSCAN；（ 5） LOOK。 處理完 A并到達(dá) B的起始位置所需時(shí)間為： 4+6+14=24ms 處理完 B并到達(dá) C的起始位置所需時(shí)間為： 4+6+14=24ms 處理完 C并到達(dá) D的起始位置所需時(shí)間為： 4+6+14=24ms 處理完 D并到達(dá) E的起始位置所需時(shí)間為： 4+6+14=24ms 處理完 E所需時(shí)間為： 4+6=10ms 所需的總時(shí)間 =24ms*4+10ms=106ms 塊號(hào) 1 2 3 4 5 記錄號(hào) A B C D E 2）為減少磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，將記錄安排改進(jìn)為： 5塊中分別存放著記錄 A、 C、 E、 B、 D。 2）為減少磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，將記錄安排改進(jìn)為： 5塊中分別存放著記錄 A、 C、 E、 B、D。 因每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)記錄需 20ms/5=4ms，每讀出一個(gè)記錄后需要 6ms的處理時(shí)間，等處理完再讀下一個(gè)記錄時(shí)，只能等到下一周，所以每旋轉(zhuǎn)一周讀出一個(gè)記錄。試問(wèn)： 1）處理完這 5個(gè)記錄所需的總時(shí)間是多少？ 2）為減少磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，應(yīng)如何安排這 5個(gè)記錄，并計(jì)算所需的時(shí)間。假定這個(gè)磁道劃分成 5塊，每塊存放一個(gè)記錄， 5塊中分別存放著記錄 A、 B、 C、 D、 E。 磁盤(pán)的 I/O速度遠(yuǎn)低于內(nèi)存的訪問(wèn)速度，這使得磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)很容易成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的瓶頸，人們便千方百計(jì)地去提高磁盤(pán)I/O的速度，常見(jiàn)的方法有磁盤(pán)高速緩存Disk Cache、提前讀、延遲寫(xiě)、虛擬盤(pán)、廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列 RAID、優(yōu)化物理布局等。 讀寫(xiě)文件時(shí)要檢索目錄結(jié)構(gòu)，若文件數(shù)據(jù)和它的目錄項(xiàng)在盤(pán)上的位置相距很遠(yuǎn)，那么磁頭的移動(dòng)幅度將會(huì)很大。 對(duì)于串聯(lián)文件和索引文件來(lái)說(shuō)，所包含的盤(pán)塊可能散布在磁盤(pán)各處，執(zhí)行 I/O操作時(shí)磁頭移動(dòng)的距離會(huì)較大。 ② 文件的物理存放方式對(duì)磁盤(pán)請(qǐng)求有很大影響。 而如果系統(tǒng)中磁盤(pán)的負(fù)荷很重，則采用SCAN和 CSCAN算法更合適。 循環(huán)尋查法（ CLOOK） 循環(huán)尋查調(diào)度算法示例 3．磁盤(pán)調(diào)度算法的選擇 ① 任何調(diào)度算法的性能都依賴于 I/O請(qǐng)求的數(shù)量和類(lèi)型。 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 ? （ 6）循環(huán)尋查法（ CLOOK）， SCAN算法和 CSCAN算法總是把磁頭從盤(pán)的一端移到另一端，更通用的方法是，磁頭僅移到每個(gè)方向上有請(qǐng)求服務(wù)的最遠(yuǎn)的道上，一旦在當(dāng)前方向上沒(méi)有請(qǐng)求了，磁頭的移動(dòng)方向就反過(guò)來(lái)。 （ 4）巡回掃描法（ CSCAN） 巡回掃描調(diào)度算法示例 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 ? （ 5）尋查法（ LOOK） ，也稱 “ 電梯 ” 算法 SCAN算法和 CSCAN算法總是把磁頭從盤(pán)的一端移到另一端，更通用的方法是，磁頭僅移到每個(gè)方向上有請(qǐng)求服務(wù)的最遠(yuǎn)的道上，一旦在當(dāng)前方向上沒(méi)有請(qǐng)求了，磁頭的移動(dòng)方向就反過(guò)來(lái)。到達(dá)另一端后，磁頭立即 折返回磁盤(pán)的開(kāi)頭 ，在返回過(guò)程中不進(jìn)行服務(wù)。 （ 3）掃描法（ SCAN） 掃描調(diào)度算法示例 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 （ 3）巡回掃描法（ CSCAN） CSCAN算法是 SCAN算法的變種，可使等待時(shí)間變得更均勻。 上例中若磁頭正在向 0道方向移動(dòng)，則先為 37道和 14道服務(wù)。到達(dá)另一端后， 磁頭移動(dòng)方向倒過(guò)來(lái) ，繼續(xù)下面的服務(wù)。 （ 2）最短尋道時(shí)間優(yōu)先法（ SSTF） 最短尋道時(shí)間優(yōu)先調(diào)度 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 （ 3）掃描法（ SCAN） 由于到來(lái)的請(qǐng)求隊(duì)列具有動(dòng)態(tài)性質(zhì)，所以可采用掃描法。 ? 上例采用該算法，磁頭共移動(dòng)了 236道。 ? SSTF算法中選擇的下一個(gè)請(qǐng)求距當(dāng)前磁頭所在位置有最小的尋道時(shí)間。 另外，磁頭頻繁大幅度移動(dòng)，容易產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和誤差，會(huì)影響磁盤(pán)的使用壽命。 可見(jiàn)，這種調(diào)度算法產(chǎn)生的磁頭移動(dòng)幅度太大：從 122道到 14道，然后又回到 124道。設(shè)磁頭最初在 53道上。 磁盤(pán)調(diào)度和管理 磁盤(pán)調(diào)度 2．磁盤(pán)調(diào)度算法
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