磁盘调度算法

1. 磁盘调度算法的简介

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) 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。

2. 目前常用的磁盘调度算法有哪几种每种算法优先考虑的问题是什么

(1)先来先服务(FCFS，First-Come First-Served)
此算法根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
(2)最短寻道时间优先(SSTF ，ShortestSeekTimeFirst)
该算法选择这样的进程，其要求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，但这种调度算法却不能保证平均寻道时间最短。
(3)扫描(SCAN)算法
SCAN算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头的当前移动方向。
(4)循环扫描(CSCAN)算法
CSCAN算法规定磁头单向移动，避免了扫描算法导致的某些进程磁盘请求的严重延迟。
(5) N-Step-SCAN和FSCAN调度算法
1) N-Step-SCAN算法。为克服前述SSTF、SCAN、CSCAN等调度算法都可能出现的磁臂停留在某处不动的情况即磁臂粘着现象，将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列，按先来先服务算法依次处理这些子队列，而各队列分别以扫描算法进行处理。
2) FSCAN算法
FSCAN算法实质上是N步SCAN算法的简化。它只将磁盘请求访问队列分成两个子队列。一是当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，由磁盘调度按SCAN算法进行处理。另一个队列则是在 扫描期间，新出现的所有请求磁盘I/O进程的队列，放入另一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。

3. 磁盘调度算法的比较

优点缺点FCFS算法公平、简单平均寻道距离大，仅应用在磁盘I/O较少的场合SSTF算法性能比“先来先服务”好不能保证平均寻道时间最短，可能出现“饥饿”现象SCAN算法寻道性能较好，可避免“饥饿”现象不利于远离磁头一端的访问请求C-SCAN算法消除了对两端磁道请求的不公平--

4. 关于《操作系统》中的磁盘调度算法

（1）先来先服务调度算法
由于该算法就是按照磁道请求序列的先后次序依次访问磁道的，因此磁道的访问序列（服务顺序）就是：
110、180、32、115、15、120、60、70。
当前磁头在50号磁道。故磁头移动道数为：
（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）单向扫描调度算法
该算法是沿磁头移动方向访问距离当前磁道最近的磁道，当到达一个顶端时立刻返回到另一个顶端继续扫描。本题磁头移动方向是磁道增加的方向，当前磁头在50号磁道。因此磁道的访问序列（服务顺序）就是：60、70、110、115、120、180、15、32。而磁头移动道数与前面（1）问差不多，也是两两相减，然后求和。在此略

5. 磁盘调度算法有哪几种

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）

6. 在磁盘移臂调度算法中，（）算法可能会随时改变移动臂的运动方向

D
老师说的
我的解释是
先来先服务，是按到达时间顺序，一个服务完了，磁头回去去找第二个，找到马上执行，类推，不知道下一个什么时候到，不能确定回到哪个点
最短寻道，是一个服务完，找离磁头最近的那个进程，也不固定
电梯调度，磁头固定的在两个点之间运动，哪个进程能搭上就运行掉
单项扫描，磁头从一边扫到另一边，完了立刻跳回到开头，回来过程中不处理进程
OK！就这样理解下

7. 磁盘调度 算法

(1)FCFS(先来先服务):
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(最短寻道时间优先)：
寻道顺序：143（当前），147，150，130，102，94，91，86，175，177；
4+3+20+28+8+3+5+89+2=162

(3)SCAN：
当前方向：从143#向磁道号增加的方向
依次访问：143（当前），147，150，175，177
再从递减方向：130，102，94，91，86
4+3+25+2+47+28+8+3+5=125

(4)LOOK:(即SCAN，电梯调度算法)

(5)CSCAN:
当前方向：从143#向磁道号增加的方向
依次访问：143（当前），147，150，175，177
再从0开始增加方向：86,91,94,102,130
4+3+25+2+91+5+3+8+28=169

8. 磁盘调度算法的常用磁盘调度算法

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、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） SSTF算法选择调度处理的磁道是与当前磁头所在磁道距离最近的磁道，以使每次的寻找时间最短。当然，总是选择最小寻找时间并不能保证平均寻找时间最小，但是能提供比FCFS算法更好的性能。这种算法会产生“饥饿”现象。
1、算法思想：优先选择距当前磁头最近的访问请求进行服务，主要考虑寻道优先。
2、优点：改善了磁盘平均服务时间。
3、缺点：造成某些访问请求长期等待得不到服务。
4、例子：对上例的磁盘访问序列，可得磁头移动的轨迹如下图。 SCAN算法在磁头当前移动方向上选择与当前磁头所在磁道距离最近的请求作为下一次服务的对象。由于磁头移动规律与电梯运行相似，故又称为电梯调度算法。SCAN算法对最近扫描过的区域不公平，因此，它在访问局部性方面不如FCFS算法和SSTF算法好。
算法思想：当设备无访问请求时，磁头不动；当有访问请求时，磁头按一个方向移动，在移 动过程中对遇到的访问请求进行服务，然后判断该方向上是否还有访问请求，如果有则继续扫描；否则改变移动方向，并为经过的访问请求服务，如此反复。如下图所示：
扫描算法（电梯算法）的磁头移动轨迹
2、优点：克服了最短寻道优先的缺点，既考虑了距离，同时又考虑了方向。 在扫描算法的基础上规定磁头单向移动来提供服务，回返时直接快速移动至起始端而不服务任何请求。由于SCAN算法偏向于处理那些接近最里或最外的磁道的访问请求，所以使用改进型的C-SCAN算法来避免这个问题。
釆用SCAN算法和C-SCAN算法时磁头总是严格地遵循从盘面的一端到另一端，显然，在实际使用时还可以改进，即磁头移动只需要到达最远端的一个请求即可返回，不需要到达磁盘端点。这种形式的SCAN算法和C-SCAN算法称为LOOK和C-LOOK调度。这是因为它们在朝一个给定方向移动前会查看是否有请求。注意，若无特别说明，也可以默认SCAN算法和C-SCAN算法为LOOK和C-LOOK调度。

9. 磁盘移动调度的目的是什么,算法又有哪些呢

磁盘它移动磁盘臂进行调度的主要目的是为了尽可能的减少输入输出造作中的寻找时间。磁盘调度算法有先来先服务调度算法，这个就是谁先到，谁先执行，如果有空间的话，后来的可以继续占用并调度，如果没有空间的话，必须等待。再有就是最短寻找时间调度算法。还有就是电梯调度算法和单向调度算法。这些算法要根据不同的需要加以选择。

10. 固态硬盘有没有磁盘调度算法

硬盘自身是不存在管理算法的，它是硬件，算法在操作系统里面。
任何操作系统管理任何存储设备读取都必须有自身的调度算法。
算法优劣程度也是这个系统的核心部分。