设备管理讲义南京大学.ppt

驱动调度技术 存储设备的物理结构 随机（直接）存取存储设备（磁盘），每个物理记录有确定的位置和唯一地址，存取任何一个物理记录所需时间几乎不依赖于此信息存放的物理位置。 移动臂 盘片组 磁头 柱面 磁道 磁盘物理结构 盘片的几何结构 每磁道等扇区数 每磁道等密度 磁盘的物理结构 扇区结构（磁盘低级格式化结果） 前导码(Preamble) 扇区开始位置识别 柱面号、扇区号 数据块(Data) 错误校验码(ECC) 数据块(512字节) 前导码 错误校验码 磁盘的物理结构 坏扇区处理（磁道结构） 磁盘的物理结构 随机（直接）存取存储设备——磁盘的相关概念： 磁道：在一个盘面上读写磁头的轨迹。 柱面：在磁头位置下的所有盘片的磁道组成的圆柱面 扇区（块）：一个磁道又可划分为一个或多个物理块 传统模式(CHS模式）下访问磁盘上的一个物理记录，需要确定三个参数： 柱面号(10bits)、磁头号(8bits)、扇区号(6bits) 现代磁盘，支持LBA（逻辑块寻址）寻址 CHS模式，最大磁盘容量，(2^6-1)*2^10*2^8=8064M 磁盘读写，BIOS Int 13回顾 调用此功能将从磁盘上把一个或更多的扇区内容读入内存。（BIOS不能自动地从一条磁道末尾切换到另一条磁道开始，因此用户必须把跨多条磁道的读操作分为若干条单磁道读操作）。 参数： AH=02H 指明调用读扇区功能。 AL 置要读的扇区数目（ 0 and 磁道最大扇区号） DL 需要进行读操作的驱动器号（0开始编号） DH 磁头号（0开始编号） CH 柱面号的低8位数（0开始编号） CL 低6位起始扇区号（1开始编号），位7-6表示柱面号的高2位 ES:BX 读出数据的缓冲区地址 返回参数： 如果CF=1，AX中存放出错状态。 读出后的数据在ES:BX区域依次排列。 磁盘实例 驱动调度技术 旋转型存储设备（磁盘）的访问优化 循环排序 优化分布 交替地址 驱动调度技术 旋转型存储设备（磁盘）的访问优化 循环排序 按照数据的分布对输入/输出请求进行排序，提高处理的效率 举例 假设每个磁道上保存4个记录（块），磁盘旋转速度是20ms/转，如果收到如下请求序列：读记录4、读记录3、读记录2、读记录1，则如何安排输入/输出顺序，到达理想的处理性能。 按请求次序读取上述记录，总的处理时间：(1/2+1/4+3*3/4) * 20 = 60 (ms) 按读取记录1, 2, 3, 4的顺序，则总的处理时间为：(1/2 + ? + 3* ?) * 20 = 30 (ms) 如果知道当前读位置为记录3，则按读取记录4,1,2,3顺序，则总的处理时间为：(4 * ?) * 20 = 20 (ms) 块1 块2 块3 块4 驱动调度技术 旋转型存储设备（磁盘）的访问优化 优化分布 按照数据处理的规律，合理安排其磁盘上的分布，以提高处理的效率 举例 假设每个磁道上划分为10个块，分别存放A~J十个逻辑记录，磁盘旋转速度是20ms/转。如果处理程序读出每个记录后花4ms进行处理，则如何安排逻辑记录的存放位置，以达到理想的处理性能？ 1 A 2 H 3 E 4 B 2*2 = 4ms 磁盘访问优化实例－扇区间隔排列 也可通过增加磁盘控制器缓存，如整条磁道缓存来解决上述问题 磁盘扇区读出之后，需要进行校验，会消耗一定时间 驱动调度技术 旋转型存储设备（磁盘）的访问优化 交替地址 通过数据的冗余存放来提高访问的速度 缺点： 消耗较多的存储空间 数据一致性问题决定其较适合于数据记录总是读出使用的方式 磁盘访问优化实例－柱面斜进 磁头臂移动需要花费时间，为保证连续的扇区被不间断读出 驱动调度技术 旋转型存储设备（磁盘）的有哪些信誉好的足球投注网站定位 对于移动臂磁盘设备，除了旋转位置外，还有有哪些信誉好的足球投注网站定位的问题（寻道） 常见的移动臂调度算法： 先来先服务 电梯调度算法 最短查找时间优先算法 扫描算法 分步扫描算法 循环扫描算法 最短时间优先调度算法 当前位置11号柱面 新到来请求：1, 36, 16, 34, 9, 12 11-12-9-16-1-34-36, 共计移动61个柱面 电梯调度算法 假设：当前移动臂正向编号大的柱面方向移动 11-12-16-34-36-9-1, 共移动60个柱面 Linux磁盘调度算法 Linux 2.4，电梯调度算法 对相同或者相邻磁盘扇区的请求会合并 考虑公平性，等待时间较长的请求先执行 缺陷： 写请求异步完成，读请求同步完成 距离当前磁道较远的请求，会延迟很长时间 Linux 2.6 时限调度算法（试图克服上述缺陷） 增加独立的读、写FIFO队列，时限不同 预期调度算法（考虑磁盘访问局部性） 综合考虑磁道循环排序与移动臂 磁盘存在如下５个请求，当前磁头臂在１号柱面，试分析如何调度，使得总的花