磁碟調度演算法

1. 磁碟調度演算法的簡介

一次磁碟讀寫操作的時間由尋找（尋道）時間、延遲時間和傳輸時間決定：
1) 尋找時間Ts：活動頭磁碟在讀寫信息前，將磁頭移動到指定磁軌所需要的時間。這個時間除跨越n條磁軌的時間外，還包括啟動磁臂的時間s，即：Ts = m * n + s。式中，m是與磁碟驅動器速度有關的常數，約為0.2ms，磁臂的啟動時間約為2ms。
2)延遲時間Tr：磁頭定位到某一磁軌的扇區（塊號）所需要的時間，設磁碟的旋轉速度為r，則：Tr = 1 / (2 * r)。對於硬碟，典型的旋轉速度為5400r/m，相當於一周11.1ms，則Tr為5.55ms;對於軟盤，其旋轉速度在300~600r/m之間，則Tr為50~100ms。
3) 傳輸時間Tt：從磁碟讀出或向磁碟寫入數據所經歷的時間，這個時間取決於每次所讀/寫的位元組數b和磁碟的旋轉速度：Tt = b / (r * N)。式中，r為磁碟每秒鍾的轉數；N為一個磁軌上的位元組數。
在磁碟存取時間的計算中，尋道時間與磁碟調度演算法相關，下面將會介紹分析幾種演算法，而延遲時間和傳輸時間都與磁碟旋轉速度相關，且為線性相關，所以在硬體上，轉速是磁碟性能的一個非常重要的參數。
總平均存取時間Ta可以表示為：Ta = Ts + Tr + Tt。
雖然這里給出了總平均存取時間的公式，但是這個平均值是沒有太大實際意義的，因為在實際的磁碟I/O操作中，存取時間與磁碟調度演算法密切相關。調度演算法直接決定尋找時間，從而決定了總的存取時間。

2. 目前常用的磁碟調度演算法有哪幾種每種演算法優先考慮的問題是什麼

(1)先來先服務(FCFS，First-Come First-Served)
此演算法根據進程請求訪問磁碟的先後次序進行調度。
(2)最短尋道時間優先(SSTF ，ShortestSeekTimeFirst)
該演算法選擇這樣的進程，其要求訪問的磁軌與當前磁頭所在的磁軌距離最近，以使每次的尋道時間最短，但這種調度演算法卻不能保證平均尋道時間最短。
(3)掃描(SCAN)演算法
SCAN演算法不僅考慮到欲訪問的磁軌與當前磁軌的距離，更優先考慮的是磁頭的當前移動方向。
(4)循環掃描(CSCAN)演算法
CSCAN演算法規定磁頭單向移動，避免了掃描演算法導致的某些進程磁碟請求的嚴重延遲。
(5) N-Step-SCAN和FSCAN調度演算法
1) N-Step-SCAN演算法。為克服前述SSTF、SCAN、CSCAN等調度演算法都可能出現的磁臂停留在某處不動的情況即磁臂粘著現象，將磁碟請求隊列分成若干個長度為N的子隊列，按先來先服務演算法依次處理這些子隊列，而各隊列分別以掃描演算法進行處理。
2) FSCAN演算法
FSCAN演算法實質上是N步SCAN演算法的簡化。它只將磁碟請求訪問隊列分成兩個子隊列。一是當前所有請求磁碟I/O的進程形成的隊列，由磁碟調度按SCAN演算法進行處理。另一個隊列則是在 掃描期間，新出現的所有請求磁碟I/O進程的隊列，放入另一等待處理的請求隊列。這樣，所有的新請求都將被推遲到下一次掃描時處理。

3. 磁碟調度演算法的比較

優點缺點FCFS演算法公平、簡單平均尋道距離大，僅應用在磁碟I/O較少的場合SSTF演算法性能比「先來先服務」好不能保證平均尋道時間最短，可能出現「飢餓」現象SCAN演算法尋道性能較好，可避免「飢餓」現象不利於遠離磁頭一端的訪問請求C-SCAN演算法消除了對兩端磁軌請求的不公平--

4. 關於《操作系統》中的磁碟調度演算法

（1）先來先服務調度演算法
由於該演算法就是按照磁軌請求序列的先後次序依次訪問磁軌的，因此磁軌的訪問序列（服務順序）就是：
110、180、32、115、15、120、60、70。
當前磁頭在50號磁軌。故磁頭移動道數為：
（110-50）+（180-110）+（180-32）+（115-32）+（115-15）+（120-15）+（120-60）+（70-60）=60+70+148+83+100+105+60+10=636
（2）單向掃描調度演算法
該演算法是沿磁頭移動方向訪問距離當前磁軌最近的磁軌，當到達一個頂端時立刻返回到另一個頂端繼續掃描。本題磁頭移動方向是磁軌增加的方向，當前磁頭在50號磁軌。因此磁軌的訪問序列（服務順序）就是：60、70、110、115、120、180、15、32。而磁頭移動道數與前面（1）問差不多，也是兩兩相減，然後求和。在此略

5. 磁碟調度演算法有哪幾種

磁碟調度在多道程序設計的計算機系統中，各個進程可能會不斷提出不同的對磁碟進行讀/寫操作的請求。由於有時候這些進程的發送請求的速度比磁碟響應的還要快，因此我們有必要為每個磁碟設備建立一個等待隊列，常用的磁碟調度演算法有以下四種：[1]
先來先服務演算法（FCFS），
最短尋道時間優先演算法（SSTF），
掃描演算法（SCAN），
循環掃描演算法（CSCAN）

6. 在磁碟移臂調度演算法中，（）演算法可能會隨時改變移動臂的運動方向

D
老師說的
我的解釋是
先來先服務，是按到達時間順序，一個服務完了，磁頭回去去找第二個，找到馬上執行，類推，不知道下一個什麼時候到，不能確定回到哪個點
最短尋道，是一個服務完，找離磁頭最近的那個進程，也不固定
電梯調度，磁頭固定的在兩個點之間運動，哪個進程能搭上就運行掉
單項掃描，磁頭從一邊掃到另一邊，完了立刻跳回到開頭，回來過程中不處理進程
OK！就這樣理解下

7. 磁碟調度 演算法

(1)FCFS(先來先服務):
143-86=57
147-86=61
147-91=56
177-91=86
177-94=97
150-94=56
150-102=48
175-102=73
175-130=45
57+61+56+86+97+56+48+73+45=579

(2)SSTF(最短尋道時間優先)：
尋道順序：143（當前），147，150，130，102，94，91，86，175，177；
4+3+20+28+8+3+5+89+2=162

(3)SCAN：
當前方向：從143#向磁軌號增加的方向
依次訪問：143（當前），147，150，175，177
再從遞減方向：130，102，94，91，86
4+3+25+2+47+28+8+3+5=125

(4)LOOK:(即SCAN，電梯調度演算法)

(5)CSCAN:
當前方向：從143#向磁軌號增加的方向
依次訪問：143（當前），147，150，175，177
再從0開始增加方向：86,91,94,102,130
4+3+25+2+91+5+3+8+28=169

8. 磁碟調度演算法的常用磁碟調度演算法

FCFS演算法根據進程請求訪問磁碟的先後順序進行調度，這是一種最簡單的調度演算法。該演算法的優點是具有公平性。如果只有少量進程需要訪問，且大部分請求都是訪問簇聚的文件扇區，則有望達到較好的性能；但如果有大量進程競爭使用磁碟，那麼這種演算法在性能上往往接近於隨機調度。所以，實際磁碟調度中考慮一些更為復雜的調度演算法。
1、演算法思想：按訪問請求到達的先後次序服務。
2、優點：簡單，公平。
3、缺點：效率不高，相鄰兩次請求可能會造成最內到最外的柱面尋道，使磁頭反復移動，增加了服務時間，對機械也不利。
4、例子：
假設磁碟訪問序列：98，183，37，122，14，124，65，67。讀寫頭起始位置：53。求：磁頭服務序列和磁頭移動總距離（道數）。
由題意和先來先服務演算法的思想，得到下圖所示的磁頭移動軌跡。由此：
磁頭服務序列為：98，183，37，122，14，124，65，67
磁頭移動總距離=（98-53）+（183-98）+|37-183|+（122-37）+|14-122|+（124-14）+|65-124|+（67-65）=640（磁軌） SSTF演算法選擇調度處理的磁軌是與當前磁頭所在磁軌距離最近的磁軌，以使每次的尋找時間最短。當然，總是選擇最小尋找時間並不能保證平均尋找時間最小，但是能提供比FCFS演算法更好的性能。這種演算法會產生「飢餓」現象。
1、演算法思想：優先選擇距當前磁頭最近的訪問請求進行服務，主要考慮尋道優先。
2、優點：改善了磁碟平均服務時間。
3、缺點：造成某些訪問請求長期等待得不到服務。
4、例子：對上例的磁碟訪問序列，可得磁頭移動的軌跡如下圖。 SCAN演算法在磁頭當前移動方向上選擇與當前磁頭所在磁軌距離最近的請求作為下一次服務的對象。由於磁頭移動規律與電梯運行相似，故又稱為電梯調度演算法。SCAN演算法對最近掃描過的區域不公平，因此，它在訪問局部性方面不如FCFS演算法和SSTF演算法好。
演算法思想：當設備無訪問請求時，磁頭不動；當有訪問請求時，磁頭按一個方向移動，在移 動過程中對遇到的訪問請求進行服務，然後判斷該方向上是否還有訪問請求，如果有則繼續掃描；否則改變移動方向，並為經過的訪問請求服務，如此反復。如下圖所示：
掃描演算法（電梯演算法）的磁頭移動軌跡
2、優點：克服了最短尋道優先的缺點，既考慮了距離，同時又考慮了方向。 在掃描演算法的基礎上規定磁頭單向移動來提供服務，回返時直接快速移動至起始端而不服務任何請求。由於SCAN演算法偏向於處理那些接近最里或最外的磁軌的訪問請求，所以使用改進型的C-SCAN演算法來避免這個問題。
釆用SCAN演算法和C-SCAN演算法時磁頭總是嚴格地遵循從盤面的一端到另一端，顯然，在實際使用時還可以改進，即磁頭移動只需要到達最遠端的一個請求即可返回，不需要到達磁碟端點。這種形式的SCAN演算法和C-SCAN演算法稱為LOOK和C-LOOK調度。這是因為它們在朝一個給定方向移動前會查看是否有請求。注意，若無特別說明，也可以默認SCAN演算法和C-SCAN演算法為LOOK和C-LOOK調度。

9. 磁碟移動調度的目的是什麼,演算法又有哪些呢

磁碟它移動磁碟臂進行調度的主要目的是為了盡可能的減少輸入輸出造作中的尋找時間。磁碟調度演算法有先來先服務調度演算法，這個就是誰先到，誰先執行，如果有空間的話，後來的可以繼續佔用並調度，如果沒有空間的話，必須等待。再有就是最短尋找時間調度演算法。還有就是電梯調度演算法和單向調度演算法。這些演算法要根據不同的需要加以選擇。

10. 固態硬碟有沒有磁碟調度演算法

硬碟自身是不存在管理演算法的，它是硬體，演算法在操作系統裡面。
任何操作系統管理任何存儲設備讀取都必須有自身的調度演算法。
演算法優劣程度也是這個系統的核心部分。