1、磁盘管理,. 磁盘I/O,一般以磁盘存取速度来衡量磁盘I/O性能。对磁盘的存取操作包括三个步骤：首先磁头径向运动到指定磁道，然后旋转盘片，将指定要访问的扇区旋转到磁头下，使磁头处于扇区开始位置，然后开始读或写数据。因此磁盘访问时间可以分为以下三部分。 （1）寻道时间Ts 这是把磁头移到指定磁道上用的时间。 （2）旋转延迟Tr 这是指定扇区旋转到磁头下经历的时间。,（3）传输时间Tt这是指把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。由读写的字节数和磁盘旋转速度决定。其中，b为一次读写的字节数，r为磁盘每秒的转数，N为每条磁道的字节数。对磁盘的访问时间为三部分时间之和：T=Ts + Tr + T
2、t。在这三个时间中，寻道时间和旋转延迟与读写的字节数无关，寻道时间所占比例最大。,. 磁盘调度,.磁盘调度考虑的问题：,1. 先来先服务算法这种调度算法按进程请求访问磁盘的时间先后次序进行调度。此算法的优点是实现简单，且公平，每个进程的磁盘I/O请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长时间得不到满足的情况。缺点是未对寻道进行优化，平均寻道时间较长。,.磁盘调度算法,2. 最短寻道时间优先算法（SSTF）,该算法选择这样的磁盘I/O请求，其要访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短。此算法只从当前角度考虑，没有考虑全局，表面看来平均寻道时间应该最短，但是不一定。,，会
3、使某进程发生“饥饿”现象。,3. 扫描算法（SCAN电梯算法）,扫描算法不仅考虑到要访问的磁道与当前磁道间的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向。例如，当磁头正在从里向外移动时，扫描算法选择的下一个访问对象，是在当前磁头所在磁道之外的距离当前磁道最近的磁道。这样从里向外地访问，直至再无更外的磁道需要访问时，磁头才返回从外向里移动，同样每次也是选择当前磁道之内的距离最近的磁道，到头后再返回，从里向外移动访问。由于此算法中磁头移动的规律很象电梯的运行，因此又称为电梯调度算法。,该算法的最大缺点：会使某些进程出现等待时间长的情况。,4. 循环扫描算法,规定磁头单向移动。例如，只从里向外移动，当磁头
4、移到最外的磁道并访问后，磁头立即返回到最里的要访问的磁道，再从里向外移动。,5. N-Step-SCAN算法,目的：解决“磁臂粘着”现象。 .什么是“磁臂粘着”现象某个进程或某几个进程对某一磁道有较高的访问频率，这些进程反复对某磁道I/O，从而垄断整个磁盘设备。实现思想：将多个进程分为多个长度为N的队列，按FCFS处理队列，在某个队列中按SCAN方式处理进程。当N很大时，该算法接近于SCAN算法。当N=1时，该算法接近于FCFS算法。,6. FSCAN算法,FSCAN算法实质上是N步SCAN算法的简化，即FSCAN只将磁盘请求队列分成两个子队列。一个是由当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，
5、由磁盘调度按SCAN算法进行处理。在扫描期间，将新出现的所有请求磁盘I/O的进程，放入另一个等待处理的请求队列。这样，所有的新请求都将被推迟到下一次扫描时处理。,. 磁盘高速缓存,当进程从磁盘读取数据时，为了提高读盘速度，可以采用缓冲技术。即在内存中开辟一个缓冲区用于接收从磁盘读取的数据，这个缓冲区称为磁盘高速缓存，缓冲区的大小与磁盘块相匹配。其工作原理类似于内存和CPU之间的高速缓存。,当有一进程请求访问某盘块中的数据时，先去查看磁盘高速缓存，看其中是否有进程所需访问的盘块数据的拷贝。若有，则直接从磁盘高速缓存中提取数据，而不必访问磁盘；若没有，则先将所需盘块读到磁盘高速缓存，然后从中提取数
6、据送往请求进程的数据存储区。磁盘高速缓存两种形式：（1）开辟一个单独的存储空间，其大小固定（2）开辟一个缓冲池，大小不固定注意：对磁盘高速缓存的访问都由OS控制。,.磁盘高速缓存回写问题当磁盘高速缓存中的已修改的盘块数据每间隔一段时间需要写回磁盘，防止数据丢失。UNIX采用后台回写进程，周期性内地运行该进程，通过该进程的执行，将磁盘高速缓存中的已修改的盘块数据写回磁盘中。MS-DOS采用立即回写方式。称为write-through cache。缺点：频繁访问磁盘。,.提高磁盘I/O速度的方法,（1）提前读尤其是对顺序文件的读取，采用提前读方式可以提高效率。在读当前块的同时，还要求将下一个盘块(
7、提前读的块)中的数据也读入缓冲区。这样，当下一次要读该盘块中的数据时，由于该数据已被提前读入缓冲区，因而此时便可直接从缓冲区中取得下一盘块的数据，而不需再去启动磁盘I/O，从而大大减少了读数据的时间。,（2）延迟写延迟写是指在缓冲区A中的数据，本应立即写回磁盘，但考虑到该缓冲区中的数据在不久之后可能还会再被本进程或其它进程访问(共享资源)，因而并不立即将该缓冲区A中的数据写入磁盘，而是将它挂在空闲缓冲区队列的末尾。,（3）优化物理块分布主要思想：将数据尽量分布在同一磁道或相近的磁道上，例如：对文件的分配采用“簇”为单位进行分配。,（4）虚拟盘又称为RAM盘，由内存空间模拟磁盘。常用于保存临时文件等。该盘的设备驱动程序也可以接受所有标准的磁盘操作，但这些操作的执行，不是在磁盘上而是在内存中。这些对用户都是透明的。,在该系统中，有多台磁盘驱动器，系统将每一盘块中的数据分为若干个子盘块数据，再把每一个子盘块的数据分别存储到各个不同磁盘中的相同位置上。,图：磁盘并行交叉存取方式,缺点：无冗余校验功能，数据易丢失。,
