磁盘调度算法
磁盘调度算法是操作系统中对磁盘访问请求进行排序和调度的算法,其目的是提高磁盘的访问效率。
一次磁盘读写操作的时间由磁盘寻道/寻找时间、延迟时间和传输时间决定。磁盘调度算法可以通过改变到达磁盘请求的处理顺序,减少磁盘寻道时间和延迟时间。
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先来先服务算法(First-Come First-Served,FCFS):按照请求到达磁盘调度器的顺序进行处理,先到达的请求的先被服务。FCFS 算法实现起来比较简单,不存在算法开销。不过,由于没有考虑磁头移动的路径和方向,平均寻道时间较长。同时,该算法容易出现饥饿问题,即一些后到的磁盘请求可能需要等待很长时间才能得到服务。
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最短寻道时间优先算法(Shortest Seek Time First,SSTF):也被称为最佳服务优先(Shortest Service Time First,SSTF)算法,优先选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务。SSTF 算法能够最小化磁头的寻道时间,但容易出现饥饿问题,即磁头附近的请求不断被服务,远离磁头的请求长时间得不到响应。实际应用中,需要优化一下该算法的实现,避免出现饥饿问题。
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扫描算法(SCAN):也被称为电梯(Elevator)算法,基本思想和电梯非常类似。磁头沿着一个方向扫描磁盘,如果经过的磁道有请求就处理,直到到达磁盘的边界,然后改变移动方向,依此往复。SCAN 算法能够保证所有的请求得到服务,解决了饥饿问题。但是,如果磁头从一个方向刚扫描完,请求才到的话。这个请求就需要等到磁头从相反方向过来之后才能得到处理。
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循环扫描算法(Circular Scan,C-SCAN):SCAN 算法的变体,只在磁盘的一侧进行扫描,并且只按照一个方向扫描,直到到达磁盘边界,然后回到磁盘起点,重新开始循环。
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边扫描边观察算法(LOOK):SCAN 算法中磁头到了磁盘的边界才改变移动方向,这样可能会做很多无用功,因为磁头移动方向上可能已经没有请求需要处理了。LOOK 算法对 SCAN 算法进行了改进,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,依此往复。也就是边扫描边观察指定方向上还有无请求,因此叫 LOOK。
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均衡循环扫描算法(C-LOOK):C-SCAN 只有到达磁盘边界时才能改变磁头移动方向,并且磁头返回时也需要返回到磁盘起点,这样可能会做很多无用功。C-LOOK 算法对 C-SCAN 算法进行了改进,如果磁头移动的方向上已经没有磁道访问请求了,就可以立即让磁头返回,并且磁头只需要返回到有磁道访问请求的位置即可。