操作系统实验磁盘调度详解.doc

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操作系统实验磁盘调度详解

操作系统 实 验 报 告 课程名称 操作系统实验 课程编号 0906553 实验项目名称 磁盘调度算法 学号 年级 2012 姓名 专业 计算机科学与技术 学生所在学院 计算机科学与技术 指导教师 初妍 实验室名称地点 21B475 哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院 第六讲 磁盘调度算法 一、实验概述 1. 实验名称 磁盘调度算法 2. 实验目的 (1)通过学习EOS 实现磁盘调度算法的机制,掌握磁盘调度算法执行的条件和时机; (2)观察 EOS 实现的FCFS、SSTF和 SCAN磁盘调度算法,了解常用的磁盘调度算法; (3)编写 CSCAN和 N-Step-SCAN磁盘调度算法,加深对各种扫描算法的理解。 3. 实验类型 验证性和设计性实验 4. 实验内容 (1)验证先来先服务(FCFS)磁盘调度算法; (2)验证最短寻道时间优先(SSTF)磁盘调度算法; (3)验证SSTF算法造成的线程“饥饿”现象; (4)验证扫描(SCAN)磁盘调度算法; (5)改写SCAN算法。 二、实验环境 在OS Lab实验环境的基础上,利用EOS操作系统,由汇编语言及C语言编写代码,对需要的项目进行生成、调试、查看和修改,并通过EOS应用程序使内核从源代码变为可以在虚拟机上使用。 三、实验过程 1. 设计思路和流程图 (1)改写SCAN算法 在已有 SCAN 算法源代码的基础上进行改写,要求不再使用双重循环,而是只遍历一次请求队列中的请求,就可以选中下一个要处理的请求。算法流程图如下图所示。 图 3.1.1 SCAN算法IopDiskSchedule函数流程图 编写循环扫描(CSCAN)磁盘调度算法 在已经完成的SCAN算法源代码的基础上进行改写,不再使用全局变量ScanInside确定磁头移动的方向,而是规定磁头只能从外向内移动。当磁头移动到最内的被访问磁道时,磁头立即移动到最外的被访问磁道,即将最大磁道号紧接着最小磁道号构成循环,进行扫描。算法流程图如下图所示。 图 3.1.2 CSCAN算法IopDiskSchedule函数流程图 编写N-Step-SCAN磁盘调度算法 在已经完成的 SCAN 算法源代码的基础上进行改写,将请求队列分成若干个长度为 N 的子队列,调度程序按照 FCFS原则依次处理这些子队列,而每处理一个子队列时,又是按照SCAN算法。算法流程图如下图所示。 图 3.1.3 N-Step-SCAN算法IopDiskSchedule函数流程图 算法实现 (1)改写SCAN算法 在一次遍历中,不再关心当前磁头移动的方向,而是同时找到两个方向上移动距离最短的线程所对应的请求,这样就不再需要遍历两次。 在计算出线程要访问的磁道与当前磁头所在磁道的偏移后,可以将偏移分为三种类型:偏移为0, 表示线程要访问的磁道与当前磁头所在磁道相同,此情况应该优先被调度,可立即返回该线程对应的请求的指针;偏移大于 0,记录向内移动距离最短的线程对应的请求;偏移小于 0,记录向外移动距离最短的线程对应的请求。循环结束后,根据当前磁头移动的方向选择同方向移动距离最短的线程,如果在同方向上没有线程,就变换方向,选择反方向移动距离最短的线程。 编写循环扫描(CSCAN)磁盘调度算法 由于规定了磁头只能从外向内移动,所以在每次遍历中,总是同时找到向内移动距离最短的线程和向外移动距离最长的线程。注意,与 SCAN 算法查找向外移动距离最短线程不同,这里查找向外移动距离最长的线程。在开始遍历前,可以将用来记录向外移动最长距离的变量赋值为0。在计算出线程要访问的磁道与当前磁头所在磁道的偏移后,同样可以将偏移分为三种类型:偏移为 0,表示线程要访问的磁道与当前磁头所在磁道相同,此情况应优先被调度,可立即返回该线程对应的请求的指针;偏移大于 0,记录向内移动距离最短的线程对应的请求;偏移小于 0,记录向外移动距离最长的线程对应的请求。循环结束后,选择向内移动距离最短的线程,如果没有向内移动的线程,就选择向外移动距离最长的线程。 (3)编写N-Step-SCAN磁盘调度算法 在 block.c 文件中的第360 行定义了一个宏 SUB_QUEUE_LENGTH,表示子队列的长度(即N 值 )。目前这个宏定义的值为6。在第 367行定义了一个全局变量SubQueueRemainLength,表示第一个子队列剩余的长度,并初始化其值为SUB_QUEUE_LENGTH。在执行 N-Step-SCAN算法时,要以第一个子队列剩余的长度做为计数器,确保只遍历第一个子队列剩余的项。所以,结束遍历的条件就既包括第一个

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