磁盘臂调度算法
磁盤(pán)調(diào)度在多道程序設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)進(jìn)程可能會(huì)不斷提出不同的對(duì)磁盤(pán)進(jìn)行讀/寫(xiě)操作的請(qǐng)求。由于有時(shí)候這些進(jìn)程的發(fā)送請(qǐng)求的速度比磁盤(pán)響應(yīng)的還要快，因此我們有必要為每個(gè)磁盤(pán)設(shè)備建立一個(gè)等待隊(duì)列，常用的磁盤(pán)調(diào)度算法有以下四種：
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1. 先來(lái)先服務(wù)算法（FCFS）
根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤(pán)的先后順序進(jìn)行調(diào)度，這是一種最簡(jiǎn)單的調(diào)度算法。
該算法的優(yōu)點(diǎn)是具有公平性。
- 如果只有少量進(jìn)程需要訪問(wèn)，且大部分請(qǐng)求都是訪問(wèn)簇聚的文件扇區(qū)，則有望達(dá)到較好的性能；
- 但如果有大量進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)使用磁盤(pán)，那么這種算法在性能上往往接近于隨機(jī)調(diào)度。
所以，實(shí)際磁盤(pán)調(diào)度中考慮一些更為復(fù)雜的調(diào)度算法。
1.1舉例
假設(shè)磁盤(pán)訪問(wèn)序列：98，183，37，122，14，124，65，67。
讀寫(xiě)頭起始位置：53。
求：磁頭服務(wù)序列和磁頭移動(dòng)總距離（道數(shù)）。
服務(wù)序列：即為請(qǐng)求序列98，183，37，122，14，124，65，67
磁頭移動(dòng)總距離：45+85+146+85+108+110+59+2=640
2. 最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法（SSTF）
SSTF算法選擇調(diào)度處理的磁道是與當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的磁道，以使每次的尋找時(shí)間最短。
當(dāng)然，總是選擇最小尋找時(shí)間并不能保證平均尋找時(shí)間最小，但是能提供比FCFS算法更好的性能。這種算法會(huì)產(chǎn)生“饑餓”現(xiàn)象。
2.1 舉例
假設(shè)磁盤(pán)訪問(wèn)序列：98，183，37，122，14，124，65，67。
讀寫(xiě)頭起始位置：53。
求：磁頭服務(wù)序列和磁頭移動(dòng)總距離（道數(shù)）。
服務(wù)序列：65，67，37，14，98，122，124，183
磁頭移動(dòng)總距離：12+2+30+23+84+24+2+59=236
3. 掃描算法（SCAN）（電梯算法）
SCAN算法在磁頭當(dāng)前移動(dòng)方向上選擇與當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的請(qǐng)求作為下一次服務(wù)的對(duì)象。由于磁頭移動(dòng)規(guī)律與電梯運(yùn)行相似，故又稱為電梯調(diào)度算法。
SCAN算法對(duì)最近掃描過(guò)的區(qū)域不公平，因此，它在訪問(wèn)局部性方面不如FCFS算法和SSTF算法好。
假設(shè)磁頭朝 0 移動(dòng)并且磁頭初始位置還是 53，磁頭接下來(lái)處理 37，然后 14。在柱面 0 時(shí)，磁頭會(huì)反轉(zhuǎn)，移向磁盤(pán)的另一端，并處理柱面 65、67、98、122、124、183（圖 3）上的請(qǐng)求。如果請(qǐng)求剛好在磁頭前方加入隊(duì)列，則它幾乎馬上就會(huì)得到服務(wù)；如果請(qǐng)求剛好在磁頭后方加入隊(duì)列，則它必須等待，直到磁頭移到磁盤(pán)的另一端，反轉(zhuǎn)方向，并返回。
服務(wù)順序：37，14，65，67，98，122，124，183
磁頭移動(dòng)總距離：45+23+14+65+2+31+24+2+59=265
4. 循環(huán)掃描算法（CSCAN）
在掃描算法的基礎(chǔ)上規(guī)定磁頭單向移動(dòng)來(lái)提供服務(wù)，回返時(shí)直接快速移動(dòng)至起始端而不服務(wù)任何請(qǐng)求。
由于SCAN算法偏向于處理那些接近最里或最外的磁道的訪問(wèn)請(qǐng)求，所以使用改進(jìn)型的C-SCAN算法來(lái)避免這個(gè)問(wèn)題。
釆用SCAN算法和C-SCAN算法時(shí)磁頭總是嚴(yán)格地遵循從盤(pán)面的一端到另一端，顯然，在實(shí)際使用時(shí)還可以改進(jìn)，即磁頭移動(dòng)只需要到達(dá)最遠(yuǎn)端的一個(gè)請(qǐng)求即可返回，不需要到達(dá)磁盤(pán)端點(diǎn)。這種形式的SCAN算法和C-SCAN算法稱為LOOK和C-LOOK調(diào)度。這是因?yàn)樗鼈冊(cè)诔粋€(gè)給定方向移動(dòng)前會(huì)查看是否有請(qǐng)求。注意，若無(wú)特別說(shuō)明，也可以默認(rèn)SCAN算法和C-SCAN算法為L(zhǎng)OOK和C-LOOK調(diào)度。
服務(wù)順序：65，67，98，122，124，183，199，0，14，23
磁頭移動(dòng)總距離：12+2+31+24+2+59+16+199+14+23=382
5. 比較
| 公平、簡(jiǎn)單 | 平均尋道距離大，效率不高 | 僅應(yīng)用在磁盤(pán)I/O較少的場(chǎng)合 |
| 性能比“先來(lái)先服務(wù)”好 | 能保證平均尋道時(shí)間最短，可能出現(xiàn)“饑餓”現(xiàn)象 | ? |
| 尋道性能較好，可避免“饑餓”現(xiàn)象；既考慮了距離，同時(shí)又考慮了方向。 | 不利于遠(yuǎn)離磁頭一端的訪問(wèn)請(qǐng)求 | ? |
| 消除了對(duì)兩端磁道請(qǐng)求的不公平， | ? | ? |
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總結(jié)
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