操作系统(8) 磁盘的结构

蔚落 2022-12-31 01:19 179阅读 0赞

# 磁盘管理 #

### 文章目录 ###

*  磁盘管理
 *   *  一、磁盘的结构
     *   *  1. 磁盘、磁道、扇区
         *  2. 如何在磁盘中读写数据
         *  3. 磁盘的物理地址
         *  4. 知识回顾
     *  二、磁盘调度算法
     *   *  1. 一次磁盘读写操作需要的时间
         *  2. 先来先服务(FCFS)
         *  3. 最短寻找时间优先(SSTF)
         *  4. 扫描算法(SCAN)
         *  5. 循环扫描算法(SCAN)
         *  6. 知识回顾
     *  三、减少磁盘延迟时间的方法

## 一、磁盘的结构 ##

### 1. 磁盘、磁道、扇区 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 2. 如何在磁盘中读写数据 ###

需要把磁头移动到想要读写的扇区所在的磁道，磁盘会转动起来，让目标扇区从磁头下面划过， 即可完成对磁盘的读写操作

### 3. 磁盘的物理地址 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
![在这里插入图片描述][20201227132955533.png]

### 4. 知识回顾 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 二、磁盘调度算法 ##

### 1. 一次磁盘读写操作需要的时间 ###

所需要的时间 = 寻道时间 + 延迟时间 + 传输时间

(1) 寻道时间：读写数据之前，将磁头移动到指定磁道所花的时间

(2) 延迟时间：通过旋转磁盘，将磁头定位到目标扇区开始处所需要的时间

(3) 传输时间：磁盘转动，从磁盘的目标扇区中读写数据经历的时间

### 2. 先来先服务(FCFS) ###

根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

### 3. 最短寻找时间优先(SSTF) ###

优先处理的磁道是与当前磁头最近的磁道  
![在这里插入图片描述][20201227133038938.png]

优点：性能好，平均寻道时间短  
缺点：磁头可能在一小块区域中来回移动，可能产生饥饿现象

### 4. 扫描算法(SCAN) ###

只有磁头移动到最外侧磁道的时候才能往内移动，移动到最内侧磁道的时候才能往外移动

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

缺点：

(1) 只有到达最外侧才可改变磁头移动方向，事实上当184访问完之后，不需要再访问200 磁道就可以返回了，可以使用LOOK算法解决这个问题：如果磁头移动方向上已经没有 别的请求，就可以立即改变磁头移动方向

(2) 磁道各个位置的响应频率不平均：离端点近的很快会被访问第二次

### 5. 循环扫描算法(SCAN) ###

磁头朝着指定方向移动时才处理磁道访问请求，返回时直接快速移动到始端而不处理任何请求

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

缺点：无需移动到最右端才返回到始端，可以使用C - LOOK算法解决这个问题

### 6. 知识回顾 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

## 三、减少磁盘延迟时间的方法 ##

1.  磁头读入一个扇区的数据之后需要一小段时间的处理，也就是说读完一个扇区之后无法连续读 取相邻的下一个扇区
2.  减少延迟时间的方法 - 交替编号

让逻辑上相邻的扇区在物理上有一定的间隔  
![在这里插入图片描述][20201227133201371.png]

1.  减少延迟时间的方法 - 错位命名

将相邻盘面相对位置相同处扇区编号错位命名

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

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