磁盘调度算法
磁盘调度在多道程序设计的计算机系统中,各个进程可能会不断提出不同的对磁盘进行读/写操作的请求。由于有时候这些进程的发送请求的速度比磁盘响应的还要快,因此我们有必要为每个磁盘设备建立一个等待队列,常用的磁盘调度算法有以下四种:1
先来先服务算法(FCFS),
最短寻道时间优先算法(SSTF),
扫描算法(SCAN),
循环扫描算法(CSCAN)
基本信息
- 中文名
磁盘调度算法
- 类型
算法
- 分类
计算机操作系统
简介
一次磁盘读写操作的时间由寻找(寻道)时间、延迟时间和传输时间决定:1
1) 寻找时间Ts:活动头磁盘在读写信息前,将磁头移动到指定磁道所需要的时间。这个时间除跨越n条磁道的时间外,还包括启动磁臂的时间s,即:Ts = m * n + s。式中,m是与磁盘驱动器速度有关的常数,约为0.2ms,磁臂的启动时间约为2ms。
2)延迟时间Tr:磁头定位到某一磁道的扇区(块号)所需要的时间,设磁盘的旋转速度为r,则:Tr = 1 / (2 * r)。对于硬盘,典型的旋转速度为5400r/m,相当于一周11.1ms,则Tr为5.55ms;对于软盘,其旋转速度在300~600r/m之间,则Tr为50~100ms。
3) 传输时间Tt:从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间,这个时间取决于每次所读/写的字节数b和磁盘的旋转速度:Tt = b / (r * N)。式中,r为磁盘每秒钟的转数;N为一个磁道上的字节数。
在磁盘存取时间的计算中,寻道时间与磁盘调度算法相关,下面将会介绍分析几种算法,而延迟时间和传输时间都与磁盘旋转速度相关,且为线性相关,所以在硬件上,转速是磁盘性能的一个非常重要的参数。
总平均存取时间Ta可以表示为:Ta = Ts + Tr + Tt。
虽然这里给出了总平均存取时间的公式,但是这个平均值是没有太大实际意义的,因为在实际的磁盘I/O操作中,存取时间与磁盘调度算法密切相关。调度算法直接决定寻找时间,从而决定了总的存取时间。
常用磁盘调度算法
先来先服务算法
FCFS算法根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度,这是一种最简单的调度算法。该算法的优点是具有公平性。如果只有少量进程需要访问,且大部分请求都是访问簇聚的文件扇区,则有望达到较好的性能;但如果有大量进程竞争使用磁盘,那么这种算法在性能上往往接近于随机调度。所以,实际磁盘调度中考虑一些更为复杂的调度算法。1
1、算法思想:按访问请求到达的先后次序服务。
2、优点:简单,公平。
3、缺点:效率不高,相邻两次请求可能会造成最内到最外的柱面寻道,使磁头反复移动,增加了服务时间,对机械也不利。
4、例子:
假设磁盘访问序列:98,183,37,122,14,124,65,67。读写头起始位置:53。求:磁头服务序列和磁头移动总距离(道数)。
由题意和先来先服务算法的思想,得到下图所示的磁头移动轨迹。由此:
磁头服务序列为:98,183,37,122,14,124,65,67
磁头移动总距离=(98-53)+(183-98)+|37-183|+(122-37)+|14-122|+(124-14)+|65-124|+(67-65)=640(磁道)