操作系統(tǒng)課件(4.4 外存儲設(shè)備管理)

1、徐小龍/WindowsLinuxMac OSOpenStackAndroidLinux外存儲設(shè)備管理本講內(nèi)容1. 典型外存儲設(shè)備類型2. 硬盤的存儲空間管理3. 硬盤的數(shù)據(jù)訪問時間4. 硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法典型外存儲設(shè)備類型順序存取存儲設(shè)備順序存取存儲設(shè)備1磁頭(正走,反走,正讀,反讀,正寫,反寫,倒帶)順序存取存儲設(shè)備是嚴格依賴信息的物理位置進行定位和讀寫的存儲設(shè)備 具有容量大、穩(wěn)定可靠、卷可裝卸和便于保存等優(yōu)點典型外存儲設(shè)備類型直接存取存儲設(shè)備直接存取存儲設(shè)備2磁盤是一種典型的直接(隨機)存取存儲設(shè)備每個物理記錄有確定的位置和唯一的地址，可直接去快速存取任何一個物理塊外存儲設(shè)備管理本講內(nèi)容1

2、. 典型外存儲設(shè)備類型2. 硬盤的存儲空間管理3. 硬盤的數(shù)據(jù)訪問時間4. 硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法硬盤的存儲空間管理每個盤面有一個讀寫磁頭，所有的讀寫磁頭都固定在唯一的移動臂上同時移動。在一個盤面上的讀寫磁頭的軌跡稱磁道，在磁頭位置下的所有磁道組成的圓柱體稱柱面。一個磁道可被劃分成一個或多個物理塊，稱為扇區(qū)。 硬盤的存儲空間管理文件的信息通常不是記錄在同一盤面的各個磁道上，而是記錄在同一柱面的不同磁道上，使移動臂的移動次數(shù)減少，縮短存取信息的時間訪問磁盤上的一個物理記錄，依賴3個參數(shù)：（柱面號，磁頭號，塊號柱面號，磁頭號，塊號）外存儲設(shè)備管理本講內(nèi)容1. 典型外存儲設(shè)備類型2. 硬盤的存儲空間管理

3、3. 硬盤的數(shù)據(jù)訪問時間4. 硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法硬盤的數(shù)據(jù)訪問時間尋道時間尋道時間1指把磁頭依賴驅(qū)動臂移動到指定磁道上所經(jīng)歷的時間。該時間是啟動磁臂的時間s與磁頭移動n條磁道所花費的時間之和， 即 Ts=mn+sm是一常數(shù)，與磁盤驅(qū)動器的速度有關(guān)，因此尋道時間將隨尋道距離的增加而增大硬盤的數(shù)據(jù)訪問時間旋轉(zhuǎn)延遲時間旋轉(zhuǎn)延遲時間2扇區(qū)移動到磁頭下面所經(jīng)歷的時間例子：硬盤，旋轉(zhuǎn)速度為5400 r/min， 每轉(zhuǎn)需時11.1 ms， 平均旋轉(zhuǎn)延遲時間為5.55 ms硬盤的數(shù)據(jù)訪問時間傳輸時間傳輸時間3把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入的傳輸時間外存儲設(shè)備管理本講內(nèi)容1. 典型外存儲設(shè)備類型2. 硬盤的存儲空

4、間管理3. 硬盤的數(shù)據(jù)訪問時間4. 硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法多個進程并發(fā)訪問硬盤時，應(yīng)采用一種最佳的驅(qū)動臂調(diào)度算法，以使各進程對硬盤的平均訪問時間最少硬盤訪問的時間中，尋道時間比重最大，磁盤調(diào)度的目標，是使磁盤的平均尋道時間最少硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法先來先服務(wù)算法 電梯調(diào)度算法單向掃描算法 硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法199 177.175. 147.14313094.9186.0 硬盤有200個柱面，編號0199，當前磁頭懸停的位置在143號柱面上，并剛剛完成了125號柱面的服務(wù)請求，如果請求隊列的先后順序是：86，147，91，177，94，150，102，175，130。硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法

5、先來先服務(wù)算法先來先服務(wù)算法 1199 177.175. 147.14313094.9186.0 磁頭移動路徑為：143-86-147-91-177-94-150-102-175-130硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法最短查找時間優(yōu)先算法最短查找時間優(yōu)先算法2199 177.175. 147.14313094.9186.0 總是先執(zhí)行查找時間最短的硬盤請求，較先來先服務(wù)算法有更好的性能，但會出現(xiàn)饑餓現(xiàn)象，距離遠的讀寫請求可能被長期推遲硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法最短查找時間優(yōu)先算法最短查找時間優(yōu)先算法2199 177.175. 147.14313094.9186.0 磁頭移動路徑為：143-147-150-130-1

6、02-94-91-86-175-177硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法 “電梯調(diào)度電梯調(diào)度”算法算法3199 177.175. 147.14313094.9186.0 選擇沿臂的移動方向最近的柱面，如果方向上沒有訪問請求時，就改變臂移動方向，使移動頻率極小化，也會出現(xiàn)饑餓現(xiàn)象硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法 “電梯調(diào)度電梯調(diào)度”算法算法3199 177.175. 147.14313094.9186.0 磁頭移動路徑為：143-147-150-175-177-102-94-91-86硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法掃描算法掃描算法4199 177.175. 147.14313094.9186.0 臂沿一個方向移動，掃過所有柱面，遇到硬盤

7、請求便進行處理，直到最后一個柱面后，再向相反方向移動，也會出現(xiàn)饑餓現(xiàn)象硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法掃描算法掃描算法4199 177.175. 147.14313094.9186.0 磁頭移動路徑為：143-147-150-175-177-199-130-102-94-91-86硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法單向掃描算法單向掃描算法5199 177.175. 147.14313094.9186.0 臂總是從0號柱面至最大號柱面順序掃描，然后直接返回0號柱面，歸途中不再服務(wù)，適應(yīng)不斷有大量柱面均勻分布的存取請求硬盤驅(qū)動臂調(diào)度算法分步分步掃描算法掃描算法6 磁臂粘著：進程對某一磁道有較高的訪問頻率，反復(fù)請求對某一些磁道的I/O操作，從而壟斷了整個硬盤設(shè)備 將請求隊列分成若干長度為N的子隊