操作系统：第四章 文件管理2 - 磁盘管理，磁盘调度算法
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第四章 文件管理2 - 磁盤管理
目錄
- 第四章 文件管理2 - 磁盤管理
- 磁盤的物理地址
- 磁盤調度算法
- 影響磁盤“尋道時間”的算法
- 先來先服務算法（FCFS）
- 最短尋找時間優先（SSTF）
- 掃描算法（SCAN）
- 掃描算法的改進：LOOK調度算法
- 掃描算法的改進：循環掃描算法（C-SCAN）
- 減少磁盤“延遲時間”的方法
- 交替編號（同一個盤面內的扇區交替編號）
- 錯位命名（不同盤面之間扇區錯位命名）
- 磁盤的管理
- 磁盤初始化
- 引導塊
- 壞塊的管理
磁盤的物理地址
可用 柱面號，盤面號，扇區號 來定位任意一個“磁盤塊”
磁臂可以來回伸縮的稱為 活動頭磁盤，來帶動磁頭定位磁道
磁頭不可移動的稱為 固定頭磁盤，這種磁盤中每個磁道有一個磁頭。
磁盤調度算法
一次磁盤讀/寫操作需要的時間：
影響磁盤“尋道時間”的算法
操作系統的磁盤調度算法會直接影響 尋道時間
先來先服務算法（FCFS）
根據進程請求訪問磁盤的先后順序進行調度。
最短尋找時間優先（SSTF）
優先處理的磁道是與當前磁頭最近的磁道。可以保證每次的尋道時間最短，但是并不能保證總的尋道時間最短。（其實就是貪心算法的思想，只是選擇眼前最優，但是總體未必最優）
掃描算法（SCAN）
只有磁頭移動到最外側磁道的時候才能往內移動，移動到最內側磁道的時候才能往外移動。這就是掃描算法（SCAN）的思想。由于磁頭移動的方式很像電梯，因此也叫電梯算法。
掃描算法的改進：LOOK調度算法
如果在磁頭移動方向上已經沒有別的請求，就可以立即改變磁頭移動方向。（邊移動邊觀察，因此叫LOOK）
掃描算法的改進：循環掃描算法（C-SCAN）
只有磁頭朝某個特定方向移動時才處理磁道訪問請求，而返回時直接快速移動至起始端而不處理任何請求。
減少磁盤“延遲時間”的方法
延遲時間：將目標扇區轉到刺頭下面所花的時間
需要解決的問題：磁頭讀入一個扇區數據后，需要時間處理，物理上相鄰的扇區可能來不及處理，磁頭還沒有準備好，只能等該扇區再次劃過磁頭再讀入，導致延遲時間長
交替編號（同一個盤面內的扇區交替編號）
即讓邏輯上相鄰的扇區在物理上有一定的間隔，可以使讀取連續的邏輯扇區所需要的延遲時間更小
思考：為什么磁盤的物理地址是（柱面號，盤面號，扇區號）而不是（盤面號，柱面號，扇區號）？
答：讀取地址連續的磁盤塊時，采用（柱面號，盤面號，扇區號）的地址結構可以減少磁頭移動消耗的時間
錯位命名（不同盤面之間扇區錯位命名）
所有盤面都是一起連軸轉的，讀完 0 號盤面的磁盤塊后，需要時間處理，才能讀取 1 號扇區的磁盤塊。采用錯位命名法，可以留出處理時間。
磁盤的管理
磁盤初始化
小）、尾三個部分組成。管理扇區所需要的各種數據結構一般存放在頭、尾兩個部分，包括扇區校驗碼（如奇偶校驗、CRC循環冗余校驗碼等，校驗碼用于校驗扇區中的數據是否發生錯誤）
引導塊
計算機開機時需要進行一系列初始化的工作，這些初始化工作是通過執行初始化程序（自舉程序）完成的。
ROM中只存放很小的“自舉裝入程序”，開機時計算機先運行“自舉裝入程序”，通過執行該程序就可找到引導塊在硬盤中的位置，并將完整的“自舉程序”讀入內存，完成初始化。
擁有啟動分區的磁盤稱為啟動磁盤或系統磁盤（C:盤）
壞塊的管理
壞了、無法正常使用的扇區就是“壞塊”。
對于簡單的磁盤，可以在邏輯格式化時（建立文件系統時）對整個磁盤進行壞塊檢查，標明哪些扇區是壞扇區，比如：在FAT表上標明。（在這種方式中，壞塊對操作系統不透明）
對于復雜的磁盤，磁盤控制器（磁盤設備內部的一個硬件部件）會維護一個壞塊鏈表。在磁盤出廠前進行低級格式化（物理格式化）時就將壞塊鏈進行初始化。會保留一些“備用扇區”，用于替換壞塊。這種方案稱為扇區備用。且這種處理方式中，壞塊對操作系統透明。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的操作系统：第四章 文件管理2 - 磁盘管理，磁盘调度算法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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