第8章磁盘存储器的管理分解.pptx

第八章 磁盘存储器的管理 重点 磁盘调度算法。 外存组织的连续组织、链接组织、索引组织方式。 空闲空间管理的功能。 知识点 掌握：磁盘调度算法、外存的组织方式。 理解：空闲空间的管理。 了解：提高磁盘I/O速度的途径，提高磁盘可靠性的技术，数据一致性控制方法等。 第八章　磁盘存储器的管理 6.8　磁盘存储器的性能和调度 8.1　外存的组织方式 8.2　空闲空间的管理 8.3　提高磁盘I/O速度的途径 8.4　提高磁盘可靠性的技术 8.5　数据一致性控制 磁盘存储器管理的主要任务 为文件分配存储空间 合理地组织文件的存储方式，以提高磁盘的访问速度 提高磁盘存储空间的利用率 提高磁盘I/O速度，改善文件性能 确保文件系统的可靠性（备份） 6.8 磁盘存储器的性能和调度 6.8.1 磁盘性能简述 6.8.2 早期的磁盘调度算法 6.8.3 基于扫描的磁盘调度算法 6.8.1 磁盘性能简述 数据的组织和格式 磁盘包括一个或多个盘片，每片分2面； 每面可分成若干条磁道，各磁道之间有间隙，每条磁道上可存储相同数目的二进制位； 磁盘密度即每英寸之中所存储的位数。 显然内层磁道的密度较外层磁道的密度大。 6.8.1 磁盘性能简述 6.8.1 磁盘性能简述 6.8.1 磁盘性能简述 数据的组织和格式 盘片（1个或多个）、盘面、磁道、扇区 扇区有标识符字段和数据字段 存储相同数目的二进制位 间隙 定界符 段校验 6.8.1 磁盘性能简述 磁盘的类型 固定头磁盘 在每条磁道上都有一读/写磁头，所有的磁头都被装在一刚性磁臂中。通过这些磁头可访问所有各磁道，并进行并行读/写，有效地提高了磁盘的I/O速度。这种结构的磁盘主要用于大容量磁盘上。 移动头磁盘 每一个盘面仅配有一个磁头，也被装入磁臂中。为能访问该盘面上的所有磁道，该磁头必须能移动以进行寻道。可见，移动磁头仅能以串行方式读/写，致使其I/O速度较慢；但由于其结构简单， 故仍广泛应用于中小型磁盘设备中。 6.8.1 磁盘性能简述 磁盘访问时间 寻道时间Ts 把磁臂(磁头)移动到指定磁道上所经历的时间。该时间是启动磁臂的时间s与磁头移动n条磁道所花费的时间之和， 即 Ts=m×n+s 旋转延迟时间Tτ 指定扇区旋转到磁头下面所经历的时间。如：7200r/min 每转=60000ms/7200r=8.33ms 平均旋转延迟=（0+8.33)/2=4.16 启动磁臂时间 2ms 常数，与磁盘驱动器的速度有关 一般：0.2ms 高速：=0.1ms 6.8.1 磁盘性能简述 磁盘访问时间 传输时间Tt 把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。 其大小与每次所读/写的字节数b和旋转速度有关 r为磁盘每秒钟的转数；N为一条磁道上的字节数 Tτ和Tt相同，则访问时间=Ts + Tτ+ Tt 如b=N/2，则 Tτ=1/(2r)=Tt 可见，寻道时间TS和旋转延迟时间Tτ基本上都与所读/写数据的字节数无关，而且它通常占据了访问时间中的大部分 目前磁盘的传输速率已达到80MB/s以上，数据传输时间所占的比例更低。可见，适当地集中数据传输，将有利于提高传输效率 6.8.1 磁盘性能简述 寻道时间 旋转延迟时间 传输时间 6.8.1 磁盘性能简述 磁盘访问时间 寻道时间: 20ms 磁盘通道传输速率: 1MB/s 转速r=3600rpm 每扇区512字节 每磁道32 扇区 目标：读 128k 数据 1.寻道时间TS：TS=m*n+S； 2.旋转延时间Tr：Tr＝1/2r 3.数据传输时间Tt ：Tt＝b/rN 访问时间：Ta=Ts+1/2r+b/rN 60*16k=960k1MB/s 顺序组织 (20＋8.3＋16.7)＋(8.3＋16.7)×7＝220(ms) 随机组织 (20＋8.3＋0.5)×256＝7373(ms) 6.8.2 早期的磁盘调度算法 先来先服务FCFS(First-Come, First Served) 根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度 优点：简单、公平，不会出现请求长期得不到满足； 缺点：未优化，平均寻道时间长。 6.8.2 早期的磁盘调度算法 最短寻道时间优先SSTF(Shortest Seek Time First) 请求访问的磁道与磁头所在的磁道距离最近。 优点：使每次寻道时间最短； 缺点：不能保证平均寻道时间最短； 6.8.3 基于扫描的磁盘调度算法 扫描(SCAN)算法 进程“饥饿”现象 SSTF算法可能导致某个进程发生“饥饿”(Starvation)现象。 0 50 160 6.8.3 基于扫描的磁盘调度算法 扫描(SCAN)算法 算法过程 ① 磁臂从磁盘的一端开始移动； ② 向另一端移动； ③ 同时当