输入输出系统设备.pptx

第六章 输入输出系统 第六节磁盘存储器的性能和调度磁盘的结构磁盘调度磁盘高速缓存提高磁盘速度的方法RAID介绍磁盘工作机制和性能参数磁道t磁盘轴扇区s柱面c磁头组读写头■读取或写入时，磁头必须被定位在期望的磁道，并从所期望的柱面和扇区的开始■寻道时间盘片磁头定位到期望的磁道所花费的时间■旋转延迟从零扇区开始处到达目的地花费的时间平均旋转延迟时间=磁盘旋转一周时间的一半寻道时间定位读/写磁头所用的时间寻道时间越短，I/O 操作越快寻道时间标准包括全程平均道间磁盘的寻道时间由驱动器制造商指定径向移动模块 2：数据中心环境旋转延迟盘片通过旋转将数据置于读/写磁头下所用的时间取决于磁盘轴的旋转速度平均旋转延迟旋转一周所用的时间的一半对于“X〞rpm，驱动器延迟以毫秒为单位按以下方式计算： 模块 2：数据中心环境数据传输速度缓冲区接口HBA每单位时间驱动器可以向 HBA 输送的平均数据量内部传输速度：数据从盘片外表移至磁盘内部缓冲区时的速度外部传输速度：数据通过接口移至 HBA 时的速度 外部传输速度在此测量 内部传输速度在此测量磁头磁盘组合磁盘驱动器模块 2：数据中心环境磁盘I/O传输时间等待通道可用数据传送旋转延时等待设备可用寻道设备忙访问时间磁盘I/O传输时间等待通道可用 数据传送旋转延时等待设备可用寻道设备忙寻道时间磁盘I/O传输时间等待通道可用 数据传送旋转延时等待设备可用寻道设备忙旋转延迟1/r =旋转一周的时间磁盘I/O传输时间等待通道可用 数据传送旋转延时等待设备可用寻道设备忙传输时间b = 传输的比特数N = 磁道上的比特数r = 磁盘转数磁盘调度算法通过优化磁盘访问请求顺序来提高磁盘访问性能■寻道时间是磁盘访问最耗时的部分同时会有多个在同一磁盘上的I/O请求随机处理磁盘访问请求的性能表现很差先进先出(FIFO)算法■按顺序处理请求■公平对待所有进程■在有很多进程的情况下，接近随机调度的性能FIFO算法例如初始磁头位置：53磁盘访问序列 = 98,183,37,122,14,124,65,670143753656798122124183199=640+59+2合计磁头移动距离=+110+108+85+146+8545/Faculty/Rainwater/COSC3355/Animations/diskschedulingfcfs.htm :///Faculty/Rainwater/COSC3355/Animations/diskschedulingfcfs.htm最短效劳时间优先(SSTF)■选择从磁臂当前位置需要移动最少的I/O请求■总是选择最短寻道时间SSTF算法例如初始磁头位置：53磁盘访问序列 = 98,183,37,122,14,124,65,670143753656798122124183199=236+2+59合计磁头移动距离=+24+84+23+30+212/Faculty/Rainwater/COSC3355/Animations/diskschedulingfcfs.htm :///Faculty/Rainwater/COSC3355/Animations/diskschedulingfcfs.htm扫描算法(SCAN)■磁臂在一个方向上移动，访问所有未完成的请求，直到磁臂到达该方向上最后的磁道优先考虑磁头当前的移动方向■调换方向时机■也称为电梯算法(elevator algorithm)SCAN算法例如初始磁头位置：53磁盘访问序列 = 98,183,37,122,14,124,65,670143753656798122124183199=236+24+2合计磁头移动距离=+59+2+31+65+14+2316/Faculty/Rainwater/COSC3355/Animations/diskschedulingfcfs.htm :///Faculty/Rainwater/COSC3355/Animations/diskschedulingfcfs.htm算法是与移动臂的方向有关，所以，应分两种情况来讨论。 〔1〕移动臂是向外移的。 当前正在53号柱面 ，在这种情况下为等待访问者效劳的次序是：37，14，65，67，98，122，124，183。 总的臂移动量为：(53 – 14〕+ 〔183 – 14〕 = 208cyl.〔2〕移动臂是向里移的。 当前正在53号柱面 ，在这种情况下为等待访问者效劳的次序是：65，67，98，122，124，183，37，14。 总的臂移动量为： 〔183 – 53〕 + 〔183 – 14〕= 299cyl.循环扫描算法(C-SCAN)■限制了仅在一个方向上扫描时，才响应进程请求■当最后一个磁道也被访问过了后，磁臂返回到磁盘的另外一端再次进行N步扫描(N