3具有通道io系統(tǒng)管理5 4緩沖技術(shù)5 5驅(qū)動(dòng)調(diào)度

15.1I/O硬件原理5.2I/O軟件原理5.3具有通道的I/O系統(tǒng)管理5.4緩沖技術(shù)5.5驅(qū)動(dòng)調(diào)度技術(shù)5.6設(shè)備分配5.7虛擬設(shè)備第五章

設(shè)備管理2一、通道命令和通道程序二、I/O指令和主機(jī)I/O程序三、通道啟動(dòng)和I/O操作過(guò)程5.3具有通道的I/O系統(tǒng)管理3一、通道命令和通道程序(1)具有通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，I/O程序設(shè)計(jì)涉及：CPU執(zhí)行I/O指令，通道執(zhí)行通道命令，以及CPU和通道之間的通信。1、通道命令通道也叫I/O處理機(jī)，具有自己的指令系統(tǒng)，通道的指令稱為通道命令。通道命令是通道從主存取出并控制I/O設(shè)備執(zhí)行I/O操作的命令字。4一、通道命令和通道程序(2)2、通道命令字格式命令碼：規(guī)定操作，數(shù)據(jù)傳輸（讀、寫(xiě)，取狀態(tài)）、轉(zhuǎn)移、控制數(shù)據(jù)主存地址：本條通道命令訪問(wèn)的內(nèi)存始址或末尾地址標(biāo)志碼：通道程序的鏈接方式或標(biāo)志通道命令的特點(diǎn)傳送字節(jié)個(gè)數(shù)：本次交換的字節(jié)個(gè)數(shù)命令碼數(shù)據(jù)主存地址標(biāo)志碼傳送字節(jié)個(gè)數(shù)5一、通道命令和通道程序(3)3、通道程序用通道命令編寫(xiě)的程序稱通道程序，通道程序由多條通道命令組成，每次啟動(dòng)可以完成復(fù)雜的I/O控制。通道程序放在內(nèi)存中，通道程序首地址放在內(nèi)存一個(gè)固定單元中，該單元稱為通道地址字。向CPU匯報(bào)通道和設(shè)備執(zhí)行情況的信息放在內(nèi)存另一個(gè)固定單元中，稱為通道狀態(tài)字。6二、I/O指令和主機(jī)I/O程序IBM系統(tǒng)主機(jī)提供一組完成I/O操作的I/O指令。I/O指令有：?jiǎn)?dòng)I/O(StartI/O，SIO)

查詢I/O(TestI/O，TIO)

查詢通道(TestChannel，TCH)

停止I/O(HaltI/O，HIO)

停止設(shè)備(HaltDevice，HDV)SIOX’00E’7三、通道啟動(dòng)和I/O操作過(guò)程(1)CPU是主設(shè)備，通道是從設(shè)備，CPU和設(shè)備之間是主從關(guān)系，需要相互配合協(xié)調(diào)才能完成I/O操作。那么CPU如何通知通道做什么？通道又如何告知CPU其狀態(tài)和工作情況呢？通道方式I/O過(guò)程三個(gè)階段l、I/O啟動(dòng)階段2、I/O操作階段3、I/O結(jié)束階段8三、通道啟動(dòng)和I/O操作過(guò)程(2)

中央處理器用戶程序操作系統(tǒng)保護(hù)進(jìn)程j現(xiàn)場(chǎng)組織CCWCCW首址送CAW發(fā)SIO分析條件碼出錯(cuò)進(jìn)行處理啟動(dòng)成功進(jìn)程j等待選進(jìn)程K運(yùn)行保護(hù)進(jìn)程K現(xiàn)場(chǎng)分析中斷文件處理I/O中斷選擇進(jìn)程運(yùn)行判斷狀態(tài)形成條件碼執(zhí)行CCW控制設(shè)備操作記錄操作狀態(tài)到CSW產(chǎn)生中斷事件CSW存入主存通道號(hào)、設(shè)備號(hào)存入主存特定單元發(fā)I/O中斷執(zhí)行規(guī)定I/O操作控制器和設(shè)備結(jié)束中斷通道I/O控制器和設(shè)備請(qǐng)求I/O進(jìn)程j進(jìn)程k進(jìn)程j或k9一、單緩沖二、雙緩沖三、多緩沖四、緩沖區(qū)高速緩存5.4緩沖技術(shù)10?改善中央處理器與外圍設(shè)備之間速度不匹配的矛盾

?協(xié)調(diào)邏輯記錄大小與物理記錄大小不一致

?提高CPU和I/O設(shè)備的并行性引入緩沖技術(shù)的目的111、寫(xiě)設(shè)備進(jìn)程執(zhí)行寫(xiě)操作輸出數(shù)據(jù)時(shí)，向系統(tǒng)申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū)，若為順序?qū)懻?qǐng)求，則不斷把數(shù)據(jù)填到緩沖區(qū)，直到被裝滿。此后，進(jìn)程繼續(xù)它的計(jì)算，系統(tǒng)將緩沖區(qū)內(nèi)容寫(xiě)到I/O設(shè)備上。2、讀設(shè)備進(jìn)程執(zhí)行讀操作輸入數(shù)據(jù)時(shí)，向系統(tǒng)申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū)，系統(tǒng)將一個(gè)物理記錄的內(nèi)容讀到緩沖區(qū)，根據(jù)進(jìn)程要求，把當(dāng)前需要的邏輯記錄從緩沖區(qū)中選出并傳送給進(jìn)程。緩沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)基本思想（1）12在輸出數(shù)據(jù)時(shí)，只有在系統(tǒng)還來(lái)不及騰空緩沖而進(jìn)程又要寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，它才需要等待；在輸入數(shù)據(jù)時(shí)，僅當(dāng)緩沖區(qū)空而進(jìn)程又要從中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，它才被迫等待。緩沖區(qū)有不同的類型：1、單緩沖2、雙緩沖3、多緩沖4、緩沖區(qū)高速緩存緩沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)基本思想（2）13一、單緩沖在設(shè)備和處理機(jī)之間設(shè)置一個(gè)緩沖。設(shè)備與處理機(jī)交換數(shù)據(jù)時(shí)，先把交換的數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩沖區(qū)，然后需要數(shù)據(jù)的設(shè)備/處理機(jī)再?gòu)木彌_區(qū)中取走數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：緩沖區(qū)數(shù)只有一個(gè)；設(shè)備與處理機(jī)對(duì)緩沖區(qū)的操作是串行的。工作區(qū)緩沖區(qū)用戶進(jìn)程操作系統(tǒng)傳送(M)輸入(T)I/O設(shè)備處理(C)數(shù)據(jù)處理時(shí)間約為max[C，T]+M14二、雙緩沖（1）在設(shè)備和處理機(jī)之間設(shè)置2個(gè)緩沖。輸入數(shù)據(jù)時(shí)，首先填滿緩沖區(qū)1，操作系統(tǒng)可從緩沖區(qū)1把數(shù)據(jù)送到用戶進(jìn)程區(qū)，用戶進(jìn)程便可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工計(jì)算；與此同時(shí)，輸入設(shè)備填充緩沖區(qū)2。當(dāng)緩沖區(qū)1空出后，輸入設(shè)備再次向緩沖區(qū)1輸入。操作系統(tǒng)又可把緩沖區(qū)2的數(shù)據(jù)傳送到用戶進(jìn)程區(qū)，用戶進(jìn)程開(kāi)始加工緩沖2的數(shù)據(jù)。只有當(dāng)兩個(gè)均為空時(shí)，需數(shù)據(jù)的進(jìn)程才等待，提高了設(shè)備與處理機(jī)并行操作的程度。15二、雙緩沖（2）輸入T傳送M計(jì)算C一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間：MAX（C+M，T）16三、多緩沖一組緩沖區(qū)組成循環(huán)隊(duì)列。多緩沖的緩沖區(qū)是系統(tǒng)的公共資源，可供各個(gè)進(jìn)程共享，并由系統(tǒng)統(tǒng)一分配和管理。緩沖區(qū)可用途分為：輸入緩沖區(qū)，處理緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。17四、緩沖區(qū)高速緩存（1）1、目的盡量復(fù)用從外部設(shè)備已經(jīng)讀入內(nèi)存中的信息，或者延長(zhǎng)即將寫(xiě)入或者已經(jīng)寫(xiě)入外部設(shè)備的信息的有效期，避免或減少外存訪問(wèn)。已經(jīng)寫(xiě)入外存而在內(nèi)存依然存在的信息可以看做從外存讀入內(nèi)存的信息。18四、緩沖區(qū)高速緩存（2）2、高速緩存實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)思想內(nèi)核建立數(shù)據(jù)緩沖區(qū)高速緩存，保存最近被使用過(guò)的磁盤(pán)數(shù)據(jù)塊。1）當(dāng)請(qǐng)求從指定文件讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，給定設(shè)備號(hào)和盤(pán)塊號(hào)，必須能快速查詢?cè)摂?shù)據(jù)塊是否在高速緩存中，如果在的話，是在哪個(gè)緩沖區(qū)并能獲得其內(nèi)容；2）高速緩存中的緩沖區(qū)鏈表有一個(gè)緩沖控制塊，包含：邏輯設(shè)備號(hào)、盤(pán)塊號(hào)、高速緩存虛擬地址、數(shù)據(jù)所屬文件描述符、數(shù)據(jù)在文件內(nèi)的位移、緩沖區(qū)鏈接指針、空閑表緩沖區(qū)指針、活動(dòng)計(jì)數(shù)、狀態(tài)字節(jié)等；19四、緩沖區(qū)高速緩存（3）3）如果數(shù)據(jù)塊不在高速緩存中，需要從磁盤(pán)上讀數(shù)據(jù)，并將其緩沖，系統(tǒng)采用合適算法把盡可能多的數(shù)據(jù)保存在緩沖區(qū)高速緩存。4）向磁盤(pán)上寫(xiě)的數(shù)據(jù)也被暫存于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)高速緩存中，以供回寫(xiě)磁盤(pán)之前再次使用。內(nèi)核還會(huì)判定數(shù)據(jù)是否真需要回寫(xiě)，或數(shù)據(jù)是否很快就要被回寫(xiě)，盡量采用延遲寫(xiě)減少I/O次數(shù)。20四、緩沖區(qū)高速緩存（4）5）文件關(guān)閉或撤銷時(shí)，解決不再需要的緩沖區(qū)的重用，可采用策略(如LRU)把單獨(dú)的緩沖區(qū)鏈在一起，于是，最不可能被再次訪問(wèn)的緩沖區(qū)將被最先重用。6）提供高速緩存操作，為文件驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)讀寫(xiě)文件數(shù)據(jù)，通常有：寫(xiě)緩存、延遲寫(xiě)緩存、讀緩存、預(yù)讀緩存等。21一、存儲(chǔ)設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)二、循環(huán)排序三、優(yōu)化分布四、搜查定位五、獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列六、提高磁盤(pán)I/O速度的方法5.5驅(qū)動(dòng)調(diào)度技術(shù)22什么是驅(qū)動(dòng)調(diào)度對(duì)于磁盤(pán)，同時(shí)會(huì)有若干個(gè)輸入輸出請(qǐng)求來(lái)到并等待處理，系統(tǒng)必須采用一種調(diào)度策略，能按最佳次序執(zhí)行要求訪問(wèn)的諸請(qǐng)求，這就叫驅(qū)動(dòng)調(diào)度，使用的算法叫驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法。驅(qū)動(dòng)調(diào)度能減少為若干個(gè)I/O請(qǐng)求服務(wù)所需的總時(shí)間，提高系統(tǒng)效率。除了I/O請(qǐng)求的優(yōu)化排序外，信息在磁盤(pán)上的排列方式、存儲(chǔ)空間分配方法都能影響存取訪問(wèn)速度23一、存儲(chǔ)設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)（1）磁道扇區(qū)24一、存儲(chǔ)設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)（2）柱面扇區(qū)磁臂磁頭25一、存儲(chǔ)設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)（3）信息記錄在磁道上，多個(gè)盤(pán)片，正反兩面都用來(lái)記錄信息，每面一個(gè)磁頭。所有盤(pán)面中處于同一磁道號(hào)上的所有磁道組成一個(gè)柱面。物理地址形式：磁頭號(hào)（盤(pán)面號(hào)）磁道號(hào)（柱面號(hào)）扇區(qū)號(hào)26一、存儲(chǔ)設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)（4）磁盤(pán)系統(tǒng)由磁盤(pán)本身和驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備組成，實(shí)際存取讀寫(xiě)的動(dòng)作過(guò)程是由磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備按照主機(jī)要求完成的。一次訪盤(pán)請(qǐng)求包含的操作信息：讀/寫(xiě)，磁盤(pán)地址（設(shè)備號(hào)，柱面號(hào)，磁頭號(hào)，扇區(qū)號(hào)），內(nèi)存地址（源/目）27一、存儲(chǔ)設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)（5）完成過(guò)程由三個(gè)動(dòng)作組成：尋道（時(shí)間）：磁頭移動(dòng)定位到指定磁道旋轉(zhuǎn)延遲（時(shí)間）：等待指定扇區(qū)從磁頭下旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸（時(shí)間）：數(shù)據(jù)在磁盤(pán)與內(nèi)存之間的實(shí)際傳輸磁盤(pán)是一種直接(隨機(jī))存取存儲(chǔ)設(shè)備。每個(gè)物理記錄有確定的位置和唯一的地址，存取任何一個(gè)物理塊所需的時(shí)間幾乎不依賴于此信息的位置。28二、循環(huán)排序

（1）循環(huán)排序指的是對(duì)到來(lái)的多個(gè)磁盤(pán)I/O請(qǐng)求安排服務(wù)的排列順序。該順序影響I/O操作的總時(shí)間?？紤]磁道保存4個(gè)記錄的旋轉(zhuǎn)型設(shè)備，假定收到四個(gè)I/O請(qǐng)求。旋轉(zhuǎn)一周耗時(shí)20ms。請(qǐng)求次序 記錄號(hào)（1） 讀記錄4

（2） 讀記錄3

（3） 讀記錄2

（4） 讀記錄129二、循環(huán)排序

（2）?方法1：按照I/O請(qǐng)求次序讀記錄4、3、2、1，平均用1/2周定位，再加上1/4周讀出記錄，總處理時(shí)間等于1/2+1/4+3*3/4=3周，即60毫秒。定位并讀出記錄4需要1/2+1/4毫秒，讀出記錄4后，磁盤(pán)已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到記錄1，再旋轉(zhuǎn)2/4周，到達(dá)記錄3，再旋轉(zhuǎn)1/4周，讀出記錄3。同理，讀出記錄3后，磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)到記錄4，再旋轉(zhuǎn)3/4周，讀出記錄2。讀出記錄1也需要3/4周時(shí)間。1234逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30二、循環(huán)排序

（3）?方法2：如果次序?yàn)樽x記錄1、2、3、4。總處理時(shí)間等于1/2+1/4+3*1/4=1.5周，即30毫秒。定位并讀出記錄1需要1/2+1/4周時(shí)間，讀出記錄1后，磁盤(pán)已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到紀(jì)錄2，定位并讀出紀(jì)錄2的時(shí)間是1/4周，定位并讀出紀(jì)錄3和記錄4的時(shí)間也都是1/4周。1234逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)31二、循環(huán)排序

（4）?方法3：如果知道當(dāng)前讀位置是記錄3，則采用次序?yàn)樽x記錄4、1、2、3?？偺幚頃r(shí)間等于１周，即20毫秒。如果知道當(dāng)前讀位置是記錄3，則不必花費(fèi)平均1/2周去尋找某個(gè)記錄。因?yàn)楫?dāng)前的讀位置是記錄3，所以只需旋轉(zhuǎn)1/4周即可讀出記錄4，然后再旋轉(zhuǎn)1/4周即可讀出記錄1，…，旋轉(zhuǎn)一周可讀出4個(gè)記錄。32三、優(yōu)化分布（1）信息在存儲(chǔ)空間的排列方式會(huì)影響存取等待時(shí)間?？紤]10個(gè)邏輯記錄A，B……，J被存于旋轉(zhuǎn)型設(shè)備上，每道存放10個(gè)記錄，安排如下：物理塊邏輯紀(jì)錄

1-10A-J假定旋轉(zhuǎn)速度為20ms/周，處理程序讀出每個(gè)記錄后花4ms進(jìn)行處理。則讀出記錄A需要旋轉(zhuǎn)20/10=2ms，即旋轉(zhuǎn)一個(gè)扇區(qū)，處理完記錄A之后磁盤(pán)又旋轉(zhuǎn)了B、C兩個(gè)扇區(qū)(因?yàn)樘幚砻總€(gè)記錄需4ms時(shí)間)，將轉(zhuǎn)到記錄D的開(kāi)始。所以為了讀出B，必須再轉(zhuǎn)一周。從D開(kāi)始旋轉(zhuǎn)到B開(kāi)始共有8個(gè)扇區(qū)，需耗時(shí)16ms。33三、優(yōu)化分布（2）處理10個(gè)記錄的總時(shí)間：10毫秒(移動(dòng)到記錄A的平均時(shí)間)+2毫秒(讀記錄A)+4毫秒(處理記錄A)+9×[16毫秒(訪問(wèn)下一記錄)+2毫秒(讀記錄)+4毫秒(處理記錄)]

＝214毫秒ABCDEFGHIJ逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)34三、優(yōu)化分布（3）按照下面方式對(duì)信息優(yōu)化分布AHEBIFCJGD則讀出記錄A并處理結(jié)束后，恰巧轉(zhuǎn)至記錄B的位置，立即就可讀出并處理。除了記錄A需要1/2周(10ms)旋轉(zhuǎn)尋道時(shí)間外，其它9個(gè)記錄沒(méi)有旋轉(zhuǎn)尋道時(shí)間。10個(gè)記錄都需要2ms的讀出一個(gè)扇區(qū)的時(shí)間和4ms的處理時(shí)間。35三、優(yōu)化分布（4）處理10個(gè)記錄的總時(shí)間：10毫秒(移動(dòng)到記錄A的平均時(shí)間)+10×[2毫秒（讀記錄）×4毫秒（處理記錄）]=70毫秒36四、搜查定位（1）搜查定位指的是尋道，即磁頭徑向移動(dòng)到目標(biāo)磁道的操作，也稱移臂，相應(yīng)策略稱為移臂調(diào)度策略。移臂調(diào)度的若干策略1、“先來(lái)先服務(wù)”算法2、“電梯調(diào)度”算法3、“最短查找時(shí)間優(yōu)先”算法4、“掃描”算法5、”分步掃描”算法6、“循環(huán)掃描”算法7、Linux磁盤(pán)調(diào)度算法37四、搜查定位（2）1、“先來(lái)先服務(wù)”算法先來(lái)先服務(wù)算法根據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求的先后次序選擇先提出的訪問(wèn)請(qǐng)求為之服務(wù)。容易實(shí)現(xiàn)，又公平合理。它的缺點(diǎn)是效率不高。38四、搜查定位（3）2、“電梯調(diào)度”算法選擇沿臂的移動(dòng)方向最近的柱面，如果同一柱面上有多個(gè)請(qǐng)求，還需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)優(yōu)化。如果這個(gè)方向沒(méi)有訪問(wèn)請(qǐng)求時(shí)，就改變臂的移動(dòng)方向，處理所遇到的最近的I/O請(qǐng)求，非常類似于電梯的調(diào)度規(guī)則。舉例：假定磁頭正從100號(hào)磁道開(kāi)始，向磁道號(hào)增加方向移動(dòng)，這時(shí)9個(gè)進(jìn)程先后提出訪問(wèn)以下磁道：55、58、39、18、90、160、150、38、184，則按電梯調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度的過(guò)程如下：39四、搜查定位（4）18383955589010015016018440四、搜查定位（5）3、“最短查找時(shí)間優(yōu)先”算法本算法總是優(yōu)先滿足距離磁頭最近的訪問(wèn)請(qǐng)求。舉例：假定磁頭位置當(dāng)前在100號(hào)磁道，這時(shí)9個(gè)進(jìn)程先后提出訪問(wèn)以下磁道：55、58、39、18、90、190、120、38、194，

則按最短查找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度的過(guò)程如下：41四、搜查定位（6）18383955589010012019019442四、搜查定位（7）4、“掃描”算法本算法規(guī)定磁頭從最小號(hào)的磁道移動(dòng)到最大號(hào)的磁道，然后再?gòu)淖畲筇?hào)磁道移到最小號(hào)磁道，反反復(fù)復(fù)。在移臂的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)磁道上有I/O請(qǐng)求則滿足之。該算法非常類似于電梯算法，但不同的是電梯算法只掃描到當(dāng)前移動(dòng)方向上有請(qǐng)求的最大磁道號(hào)或最小磁道號(hào)，“掃描”算法則要掃描到盡頭的磁道（終點(diǎn)），即使那里沒(méi)有I/O請(qǐng)求。也就是說(shuō)I/O請(qǐng)求次序及個(gè)數(shù)不影響“掃描”算法移動(dòng)過(guò)的磁道數(shù)及掃描路徑。43四、搜查定位（8）舉例：假定磁頭正在從大號(hào)磁道向小號(hào)磁道移動(dòng)，磁道編號(hào)為0~200。這時(shí)9個(gè)進(jìn)程先后提出訪問(wèn)以下磁道：55、58、39、18、90、190、120、38、194，

則按“掃描”算法進(jìn)行調(diào)度的過(guò)程如下：183839555890100120190194020044四、搜查定位（9）5、“分步掃描”算法將磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列分成若干個(gè)長(zhǎng)度為N的子隊(duì)列，磁盤(pán)調(diào)度按先來(lái)先服務(wù)算法依次處理這些隊(duì)列。當(dāng)正在處理某子隊(duì)列時(shí)，如果又出現(xiàn)新的磁盤(pán)I/O請(qǐng)求，便將新請(qǐng)求進(jìn)程放入其它隊(duì)列。舉例：按分步掃描算法對(duì)進(jìn)程提出的磁盤(pán)訪問(wèn)請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，每個(gè)子隊(duì)列的長(zhǎng)度為3。則對(duì)先后到來(lái)的磁盤(pán)訪問(wèn)請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度的一個(gè)實(shí)例如下：45四、搜查定位（10）在時(shí)刻T1到達(dá)三個(gè)請(qǐng)求，形成隊(duì)列1隊(duì)列1在時(shí)刻T2，訪問(wèn)完磁道55，這時(shí)又到達(dá)三個(gè)請(qǐng)求（其中有兩個(gè)距離磁道58和39很近）形成隊(duì)列2隊(duì)列1隊(duì)列2在時(shí)刻T3，隊(duì)列1處理完畢，開(kāi)始準(zhǔn)備訪問(wèn)隊(duì)列2的磁道18隊(duì)列1隊(duì)列2圖1圖2圖346四、搜查定位（11）6、“循環(huán)掃描”算法移動(dòng)臂總從0號(hào)柱面至最大號(hào)柱面順序掃描，然后，直接返回0號(hào)柱面重復(fù)進(jìn)行，歸途中不再服務(wù)，構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)。舉例：規(guī)定磁頭向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)時(shí)才訪問(wèn)磁道。磁道編號(hào)為0~200。假定磁頭正從100號(hào)磁道開(kāi)始，向磁道號(hào)增加方向移動(dòng)，這時(shí)9個(gè)進(jìn)程先后提出訪問(wèn)以下磁道：55、58、39、18、90、160、150、38、184

，則按循環(huán)掃描算法進(jìn)行調(diào)度的過(guò)程如下：47四、搜查定位（12）183839555890100150160184020048四、搜查定位（13）7、Linux磁盤(pán)調(diào)度算法1）電梯調(diào)度算法2）時(shí)限調(diào)度算法3）預(yù)期調(diào)度算法49四、搜查定位（14）1）Linux電梯調(diào)度算法（1)如果新請(qǐng)求與隊(duì)列中等待請(qǐng)求的數(shù)據(jù)處于同一磁盤(pán)扇區(qū)或者直接相鄰的扇區(qū)，則現(xiàn)有請(qǐng)求和新請(qǐng)求合并成一個(gè)請(qǐng)求。（2)如果隊(duì)列中的請(qǐng)求已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間，則新請(qǐng)求將被插入到隊(duì)列尾部。（3)如果存在合適的位置，則新請(qǐng)求將按順序插入到隊(duì)列中；如果沒(méi)有合適的位置，則新的請(qǐng)求將被插入到隊(duì)列尾部。50四、搜查定位（15）2）時(shí)限調(diào)度算法在電梯調(diào)度的基礎(chǔ)上考慮請(qǐng)求為讀還是寫(xiě)，異步還是同步，請(qǐng)求等待的時(shí)間長(zhǎng)短，根據(jù)這些因素修正I/O請(qǐng)求的調(diào)度次序，避免饑餓現(xiàn)象（不公平現(xiàn)象）發(fā)生。51四、搜查定位（16）3）預(yù)期調(diào)度算法預(yù)期調(diào)度算法是對(duì)時(shí)限調(diào)度算法的補(bǔ)充，它預(yù)測(cè)已經(jīng)發(fā)出讀請(qǐng)求的進(jìn)程很可能會(huì)在將來(lái)不久再次發(fā)出訪問(wèn)上次所讀磁道附近的請(qǐng)求，于是不急于執(zhí)行下一個(gè)請(qǐng)求，而是延遲若干毫秒，在延期內(nèi)若有符合預(yù)測(cè)的新請(qǐng)求則滿足之，沒(méi)有再執(zhí)行下一個(gè)請(qǐng)求。52五、獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列RAID（1）1、什么是獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列RAID是利用一臺(tái)磁盤(pán)陣列控制器統(tǒng)一管理和控制一組磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，組成一個(gè)速度快、可靠性高、性能價(jià)格比好的大容量磁盤(pán)系統(tǒng)。2、RAID的策略RAID填補(bǔ)了CPU速度快與磁盤(pán)設(shè)備速度慢之間的間隙，其策略是：用一組容量小、獨(dú)立的、可并行工作的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組成陣列來(lái)代替單一的大容量磁盤(pán)，再增加冗余技術(shù)，數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)，單個(gè)I/O請(qǐng)求能并行地從多個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器同時(shí)存取數(shù)據(jù)。53五、獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列RAID（2）RAID共同特性①RAID是一組物理磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，可被操作系統(tǒng)看作是單一邏輯磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器；②數(shù)據(jù)被分布存儲(chǔ)在陣列橫跨的物理驅(qū)動(dòng)器上；③冗余磁盤(pán)的作用是保存奇偶校驗(yàn)信息，當(dāng)磁盤(pán)出現(xiàn)失誤時(shí)它能確保數(shù)據(jù)的恢復(fù)。54五、獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列RAID（3）RAID0數(shù)據(jù)劃成條塊被分布存儲(chǔ)在橫跨陣列中的所有磁盤(pán)上邏輯上連續(xù)的數(shù)據(jù)條塊，在物理上可被依次存儲(chǔ)在橫向相鄰的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上通過(guò)陣列管理軟件進(jìn)行邏輯地址空間到物理地址空間的映射無(wú)冗余校驗(yàn)功能，可靠性差55五、獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列RAID（4）Strip0Strip4Strip8Strip12Strip1Strip5Strip9Strip13Strip10Strip3Strip7Strip15Strip10Strip11Strip2Strip6Strip14Strip10DatamappingforaRAIDLevel0ArrayStrip0Strip1Strip2Strip3Strip4Strip5Strip6Strip7Strip8...ArrayManagementsoftware56五、獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列RAID（5）RAID1雙份數(shù)據(jù)，每個(gè)盤(pán)都有一個(gè)包含相同數(shù)據(jù)的鏡像盤(pán)。①讀請(qǐng)求能通過(guò)包含相同請(qǐng)求數(shù)據(jù)中的任何一個(gè)磁盤(pán)提供服務(wù)，其中的一個(gè)所化查找和搜索時(shí)間最少；②寫(xiě)操作時(shí)，要求改寫(xiě)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)數(shù)據(jù)子塊，可采用并行操作，寫(xiě)操作的性能由并行操作中較慢的一個(gè)決定；③一個(gè)驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)可以從鏡像盤(pán)獲得。57五、獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列RAID（6）Strip0Strip4Strip8Strip12Strip1Strip5Strip9Strip13Strip3Strip7Strip15Strip11Strip2Strip6Strip14Strip10Strip0Strip4Strip8Strip12Strip1Strip5Strip9Strip13