操作系统-设备管理节选.ppt

优化分布 1 4 6 3 7 2 5 8 1 2 8 7 3 4 5 6 处理这8个记录所要花费的时间为： 8*(2.5+5)=60(ms) 优点：减少延迟时间，从而缩短了输入输出操作的时间。 磁盘设备管理的目标: 提高磁盘系统的性能 磁盘的调度算法：FCFS SSTF SCAN 数据的合理组织：优化分布 磁盘设备管理 CPU和内存的访问速度比磁盘要快若干个数量级，磁盘系统的性能对整个系统的性能有重要影响。 磁盘设备管理的目标: 就是提高磁盘系统的性能 ? 从哪些方面 可以提高磁盘系统的性能 磁盘的调度算法 数据的合理组织 一 磁盘的调度算法 减少设备机械运动所带来的时间浪费 当多个访盘请求在等待时，采用一定的策略，对这些请求的服务顺序调整安排，降低平均磁盘服务时间，达到高效公平。 1 认识磁盘 直接（随机）存取设备 存取磁盘上任一物理块的时间不依赖 物理块所处的位置 * 磁盘是将若干个涂有铁磁的圆形金属或塑料片组合在一起构成的盘组，每个圆盘有上下两个盘面每个盘面有一个读写磁头，读写磁盘时，磁头通过存取臂在盘面上移动，而盘体绕中心轴高速旋转. * 盘组旋转一周，磁头在盘面上的移动轨迹称为磁道（一个圆），各个盘面上半径相同的磁道合起来构成一个柱面 一个磁道又被分成许多扇区，一般每条磁道上扇区数目在8至32之间，每个扇区的字节数相同（一般为512） 磁道 扇区 格式化 格式化 1、划分磁道和扇区。 2、建立目录区和文件分配表。（0磁道0柱面，1扇区） 3、检查整个磁盘上有无带缺陷的磁道，并对其加注标记，避免被使用 柱面 扇区 磁臂 磁头 盘面中处于同一磁道号上的所有磁道组成一个柱面 物理地址形式： 磁头号（盘面号） 磁道号（柱面号） 扇区号 磁盘系统由磁盘本身和驱动控制设备组成，实际存取读写的动作过程是由磁盘驱动控制设备按照主机要求完成的。 一次访盘请求： 读/写，磁盘地址（设备号，柱面 号，磁头号，扇区号），内存地址（源/目） 2 磁盘I/O访问时间的组成 柱面定位时间：磁头移动到指定柱面的机 械运动时间； 旋转延迟时间：磁盘旋转到指定扇区的机械运动时间；它与磁盘转速相关。 数据传送时间：从指定扇区读写数据的时间。 返回 设备占用 等待时间 I/O通道占用 等待时间 柱面定位时间 旋转延迟时间 数据传送时间 磁盘设备忙 一次访盘时间 = 定位时间+延迟时间+存取时间 磁盘调度考虑的问题： 减少柱面定位时间 减少旋转延迟时间 Os:减少设备机械运动所带来的时间浪费 3 磁盘的驱动调度 定位时间和延迟时间尽可能小 驱动调度有“移臂调度”和“旋转调度”两部分组成。 柱面定位时间在访问时间中占主要部分。 A 移臂调度 来自不同进程的磁盘I/O请求构成一个随机分布的请求队列。磁盘 I/O调度的主要目标减少寻找柱面的时间，使得平均柱面定位时间缩短 常用的移臂调度算法有： 先来先服务算法 最短寻找时间优先算法 电梯调度算法 * （1）先进先出（FCFS） 先来先服务：按访问请求到达的先后次序服务。 假设磁头初始位置是100，磁盘访问请求柱面序列：55、58、39、18、90、160、150、38、184 磁头移动总距离（道数）： 45+3+19+21+72+70+10+112+146=498 平均寻道长度：498/9 = 55.33 由于柱面定位时间在访问时间中占主要部分，合理组成磁盘数据的 存储位置可提高磁盘I/O性能。 例子：读一个128KB大小的文件： (1)文件由8个连续磁道(每个磁道32个扇区)上的256个扇区构成： 20ms+(8.3ms+16.7ms)*8=220ms; 其中，柱面定位时间为20ms，旋转延迟时间为8.3ms，一个磁道上32个 扇区数据传送时间为16.7ms； (2)文件由256个随机分布的扇区构成： (20ms+8.3ms+0.5ms)*256=7373ms; 其中，1扇区数据传送时间为0.5ms； 随机分布时的访问时间为连续分布时的33.5倍。 磁盘数据的存储位置对磁盘I/O性能的影响 先来先服务 优点：简单，公平； 缺点：效率不高，相邻两次请求可能会造成最内到最外的柱面寻道，使磁头反复移动，增加了服务时间