操作系统第5章设备管理（三）.pptVIP

第五章 设备管理 I/O系统 I/O控制方式 缓冲管理 设备分配 设备处理 磁盘存储器管理 磁盘存储器管理 磁盘存储器管理的主要任务 磁盘性能简述 磁盘调度 磁盘高速缓存(Disk Cache) 提高磁盘I/O速度的其它方法 廉价磁盘冗余阵列 磁盘存储器管理 磁盘存储器管理的主要任务 为文件分配存储空间 合理地组织文件地存储方式，以提高磁盘的访问速度 提高磁盘存储空间地利用率 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） 磁盘存储器管理 磁盘存储器管理的主要任务 磁盘性能简述 磁盘调度 磁盘高速缓存(Disk Cache) 提高磁盘I/O速度的其它方法 廉价磁盘冗余阵列 磁盘性能简述 磁盘性能简述 磁盘性能简述 磁盘性能简述 磁盘性能简述 磁盘性能简述 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 磁盘性能简述 磁盘性能简述 磁盘访问时间 寻道时间Ts 这是指把磁臂(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 这是指定扇区移动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 磁盘性能简述 传输时间Tt 指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 磁盘存储器管理 磁盘存储器管理的主要任务 磁盘性能简述 磁盘调度 磁盘高速缓存(Disk Cache) 提高磁盘I/O速度的其它方法 廉价磁盘冗余阵列 磁盘调度 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 磁盘调度 最短寻道时间优先SSTF(Shortest Seek Time First) 要求访问的磁道与当前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；可能导致距离远的进程总也得不到服务 FCFS调度算法 SSTF调度算法 磁盘调度 扫描(SCAN)算法 SSTF算法虽然能获得较好的寻道性能， 但却可能导致某个进程发生“饥饿”(Starvation)现象 磁盘调度 扫描(SCAN)算法 对SSTF算法略加修改后所形成的SCAN算法， 即可防止进程出现“饥饿”现象 SCAN算法不仅考虑欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向 磁头移动：自里向外?自外向里 又称为 “电梯调度算法” 磁盘调度 扫描(SCAN)算法 对SSTF算法略加修改后所形成的SCAN算法， 即可防止进程出现“饥饿”现象 SCAN算法不仅考虑欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向 磁头移动：自里向外?自外向里 又称为 “电梯调度算法” SCAN调度算法 SSTF调度算法 磁盘调度 循环扫描(CSCAN)算法 规定磁头单向移动 减少刚移过的磁道的等待时间 SCAN调度算法 CSCAN调度算法 SSTF调度算法 CSCAN调度算法 磁盘调度 N-Step-SCAN和FSCAN调度算法 N-Step-SCAN算法 在SSTF、 SCAN及CSCAN几种调度算法中， 都可能出现磁臂停留在某处不动的情况，称为“磁臂粘着”(Armstickiness) N步SCAN算法是将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列，磁盘调度将按FCFS算法依次处理这些子队列。 而每处理一个队列时又是按SCAN算法，对一个队列处理完后，再处理其他队列 FSCAN算法 FSCAN算法是N步SCAN算法的简化， 即其只将磁盘请求队列分成两个子队列。一是由当前所有请求I/O的进程形成的队列，由磁盘调度按SCAN算法进行处理。在扫描期间，新出现的所有请求I/O的进程， 则放入另一个等待处理的请求队列 磁盘存储器管理 磁盘存储器管理的主要任务 磁盘性能简述 磁盘调度 磁盘高速缓存(Disk Cache) 提高磁盘I/O速度的其它方法 廉价磁盘冗余阵列 磁盘高速缓存(Disk Cache) 磁盘高速缓存的形式 利用内存中的存储空间，来暂存从磁盘中读出的一系列盘块中的信息 高速缓存是一组在逻辑上属于磁盘， 而物理上是驻留在内存中的盘块 高速缓存在内存中可分成两种形式 在内存中开辟一个单独的存储空间来作