磁盘I/O
- 大容量磁盘
每条磁道上都有一个读/写磁头，可以进行并行读/写
- 中小型磁盘设备
每个盘面配置一个磁头，只能串行读/写
为了读/写某磁道、某扇区的数据，首先让磁头伸/缩，
寻找指定磁道，再旋转磁盘，将相应扇区定位到磁头下面
要读取或写入，磁头必须位于所需磁道和所需扇区的开头。
- seek time(寻道时间).
- Rotational delay or rotational latency(旋转延迟).
-
Access time(访问时间).
寻道时间和寻道时间之和旋转延迟，即进入读取或写入位置所需的时间。
数据传输，当扇区在头部下方移动时发生。
寻道时间
旋转延迟
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传输时间
比较与分析
比较前面两种结果可以发现:
- 如果文件的存储方式不同，系统访问文件的效率就不同;即，文件的存储方式影响着系统访问文件的效率。
- 文件的存储方式对系统访问文件效率的影响主要在于:访问文件总的寻道时间和总的旋转延迟。
结论
当系统访问一组磁盘扇区时，如果能够减少总的寻道时间和总的旋转延迟，那么系统的访问效率将得到提高。
调度
凡是有队列的地方就要考虑调度。
常见的调度策略
基于请求者属性的调度策略
- Random Scheduling Strategy (RSS,随机调度策略)
随机地满足各个进程对磁盘的读写请求
该策略性能最差。可用作评估其它磁盘调度策略
- First In First Out Strategy (FIFO,先进先出策略)
按顺序处理请求。对所有进程都公平。
如果有许多进程，则在性能上接近随机调度。
- Priority-Based Strategy (PRI,基于优先级策略)
目标不是优化磁盘使用，而是实现其他目标。
短批处理作业可能具有更高的优先级。
提供良好的交互响应时间。
- Last In First Out Strategy (LIFO,后进先出策略)
适用于事务处理系统。该设备提供给最新的用户，因此手臂应该不会移动。
由于工作可能永远无法重新获得领先地位，所以可能会挨饿。
基于被请求扇区位置的磁盘调度策略
- SSTF算法（最短寻道时间优先）
选择要求磁盘臂从当前位置移动最少的磁盘I/O请求。始终选择最小寻道时间。
保证在满足两次磁盘读写请求之间磁头移动距离最小，但并不保证在满足一组磁盘读写请求时总的磁头移动距离最小。
该算法的性能比FIFO策略的性能好。
当不断有新的磁盘读写请求被提交时，该算法可能会导致饿死现象。
- SCAN算法（扫描算法、电梯调度算法）
磁臂只向一个方向移动，满足所有未完成的请求，直到它将最后一个轨迹指向该方向。方向相反。
该算法的性能与SSTF算法的性能非常接近;但与SSTF算法相比，该算法避免了饥饿现象如果当磁头刚刚从靠近磁盘某边的某个磁道上移过并向磁盘另一边移动时，恰好有一个进程请求访问该磁道，那公该请求将被严重推迟。
- C-SCAN算法（单项扫描算法）
将扫描限制为仅一个方向。。当在一个方向上访问最后一个磁道时，磁臂返回到磁盘的另一端，扫描再次开始。
如果当磁头刚刚从靠近磁盘某边的某个磁道上移过并向磁盘另一边移动时，恰好有一个进程请求访问该磁道，那么该请求将被延迟:
-若使用SCAN算法: 2T
-使用C-SCAN算法:T+Smax
其中，T为磁头从磁盘的一边扫描到另一边所花费的时间，Smax为磁头从磁盘的一边直接返回另一边所花费的时间;通常，T> > Smax.
- N-step-SCAN算法
基于各个磁盘读写请求的提交次序把所有磁盘读写请求组织在若干队列中;其中，每个队列包含N个磁盘读写请求;
如果存在一个长度小于N的磁盘读写请求队列，那么当一个新的磁盘读写请求到达时系统将把它加入到该队列中;
如果不存在一个长度小于N的磁盘读写请求队列，那么当一个新的磁盘读写请求到达时系统将为其建立一个新的队列;
系统将使用FIFO策略依次处理每个磁盘读写请求队列;·系统将使用SCAN算法处理每个队列中的磁盘读写请求。
- FSCAN算法
两个队列，新请求的一个队列为空
当前所有磁盘读写请求被组织在第一个队列中;系统将使用SCAN算法处理该队列中的磁盘读写请求;·在系统处理第一个队列中的磁盘读写请求时，如果有新的磁盘读写请求到达，那么新的磁盘读写请求将被组织在第二个队列中;
一旦第一个队列中的磁盘读写请求被处理完毕，系统便转向第二个队列以便使用SCAN算法处理其中的磁盘读写请求;
Example
假定:当前有9个磁盘读写请求;这9个磁盘读写请求要访问的磁道号按照各个磁盘读写请求到达的次序依次为:55、58、39、18、90、160、150、38、184。此外，磁头当前位于100号磁道上。如果系统使用SCAN算法或C-SCAN算法，那么我们还假定磁头当前的移动方向为磁道号增长的方向。
请问:如果系统分别使用FIFO策略、SSTF算法、SCAN算法、c-SCAN算法调度磁盘，那么系统处理这9个磁盘读写请求时磁头的平均寻道长度为多少?
FIFO
SCAN
C-SCAN
