第五章設(shè)備管理-在線瀏覽
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【正文】 統(tǒng)的 可靠性 （ 備份 ） Operating System Page 5 2022/8/18 磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理 ?磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù) ?磁盤(pán)性能簡(jiǎn)述 ?磁盤(pán)調(diào)度 ?磁盤(pán)高速緩存 (Disk Cache) ?提高磁盤(pán) I/O速度的其它方法 ?廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列 Operating System Page 6 2022/8/18 磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理 磁盤(pán)性能簡(jiǎn)述 1. 圖 522 磁盤(pán)的格式化 磁盤(pán) 包括一個(gè)或多個(gè) 盤(pán)片 ，每片分 2面，每面可分成若干條 磁道 ，各磁道之間有間隙，每條磁道上可存儲(chǔ)相同數(shù)目的二進(jìn)制位，磁盤(pán) 密度 即每英寸之中所存儲(chǔ)的位數(shù)。顯然內(nèi)層磁道的密度較外層磁道的密度大。 通過(guò)這些磁頭可訪問(wèn)所有各磁道 ， 并進(jìn)行 并行讀 /寫(xiě) ， 有效地 提高了磁盤(pán)的 I/O速度 。 2) 移動(dòng)頭磁盤(pán) 每一個(gè)盤(pán)面僅配有一個(gè)磁頭 ， 也被裝入磁臂中 。 可見(jiàn) ， 移動(dòng)磁頭僅能以 串行方式讀 /寫(xiě) ， 致使其 I/O速度較慢 ；但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 故仍廣泛應(yīng)用于 中小型磁盤(pán) 設(shè)備中 。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=m n+s ?旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間 Tτ ? 這是指定扇區(qū)移動(dòng)到磁頭下面所經(jīng)歷的時(shí)間。 其大小與每次所讀 /寫(xiě)的字節(jié)數(shù) b和旋轉(zhuǎn)速度有關(guān) ? r為磁盤(pán)每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)； N為一條磁道上的字節(jié)數(shù) ?Tτ和 Tt相同，則訪問(wèn)時(shí)間 =Ts + Tτ+ Tt rNbTt ?12asbTTr r N? ? ?如 b=N/2，則 Tτ=1/(2r)=Tt 可見(jiàn)，尋道時(shí)間 TS和旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間 Tτ基本上都與所讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)無(wú)關(guān)，而且它通常占據(jù)了訪問(wèn)時(shí)間中的大部分 目前磁盤(pán)的傳輸速率已達(dá)到 80MB/s以上，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間所占的比例更低。 Operating System Page 20 2022/8/18 磁盤(pán)調(diào)度 ?先來(lái)先服務(wù) FCFS(FirstCome, First Served) ?根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤(pán)的先后次序進(jìn)行調(diào)度 ?優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、公平，不會(huì)出現(xiàn)請(qǐng)求長(zhǎng)期得不到滿(mǎn)足 ?缺點(diǎn)：未優(yōu)化，平均尋道時(shí)間長(zhǎng) 平均尋道長(zhǎng)度： 146 184 112 38 10 150 70 160 72 90 21 18 19 39 3 58 45 55 移動(dòng)距離 被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道 100道開(kāi)始 5 5 3 1 90、 160、 150、 3 184 0 38 39 55 58 90 100 150 160 184 18 先來(lái)先服務(wù) FCFS(FirstCome, First Served) Operating System Page 22 2022/8/18 磁盤(pán)調(diào)度 ?最短尋道時(shí)間優(yōu)先SSTF(Shortest Seek Time First) ?要求訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁頭所在的磁道距離最近 ?優(yōu)點(diǎn)：使每次尋道時(shí)間最短 ?缺點(diǎn)：不能保證平均尋道時(shí)間最短；可能導(dǎo)致距離遠(yuǎn)的進(jìn)程總也得不到服務(wù) 平均尋道長(zhǎng)度： 24 184 10 160 132 150 20 18 1 38 16 39 3 55 32 58 10 90 移動(dòng)距離 被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道 100道開(kāi)始 5 5 3 1 90、 160、 150、 3 184 0 38 39 55 58 90 100 150 160 184 18 最短尋道時(shí)間優(yōu)先 STF (Shortest Seek Time First) Operating System Page 24 2022/8/18 FCFS調(diào)度算法 SSTF調(diào)度算法 100道開(kāi)始 被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道 移動(dòng)距離 55 45 58 3 39 19 18 21 90 72 160 70 150 10 38 112 184 146 平均尋道長(zhǎng)度： 100道開(kāi)始 被訪問(wèn)的下一個(gè)磁道 移動(dòng)距離 90 10 58 32 55 3 39 16 38 1 18 20 150 132 160 10 184 24 平均尋道長(zhǎng)度： Operating System Page 25 2022/8/18 3. 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 。 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 。 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 ? FSCAN算法 ? FSCAN算法是 N步 SCAN算法的簡(jiǎn)化， 即其只將磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列分成兩個(gè)子隊(duì)列。在掃描期間，新出現(xiàn)的所有請(qǐng)求I/O的進(jìn)程， 則放入另一個(gè)等待處理的請(qǐng)求隊(duì)列 當(dāng) N值很大時(shí)， N步掃描性能接近于 SCAN性能； N=1， N步掃描性能便退化為 FCFS Operating System Page 36 2022/8/18 磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理
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