设备管理(续)磁盘

磁盘存储器管理

(DiskManagement)磁盘I/O磁盘容错技术11、磁盘I/O提高磁盘I/O速度的主要途径选择性能好的磁盘采用好的磁盘调度算法设置磁盘Cache2磁盘的类型硬盘——软盘单片盘——多片盘固定头磁盘——移动头磁盘固定头磁盘（访问速度快，成本高）移动头磁盘（访问速度较慢，成本较低）3硬盘（HardDisk）柱面Cylinder磁道Track扇区Sector磁头Head4磁盘结构扇区Sector5访问磁盘所需时间寻道时间——磁头移动时间(seektime)当前位置移到正确磁道的时间旋转延迟时间(rotationtime)当前位置旋转到所需物理块的时间传输时间(transfertime)实际磁盘访问操作所需时间注：磁头移动约占总访问时间的70%6磁盘的驱动调度先移臂调度再旋转调度目标：移臂时间最短旋转周数最少7磁盘的驱动调度驱动调度的目的减少I/O请求服务所需的总时间，提高系统效率影响驱动调度的因素I/O请求优化排序信息在辅存上的排列方式文件在辅存上的分配方法8磁盘移臂调度算法目标：使磁盘的平均寻道时间最少Seektimeseekdistance9移臂调度算法先来先服务算法（FCFS）按I/O请求到达顺序处理最短寻道时间优先法（SSTF）先完成距当前存取臂距离最近的柱面上的I/O请求扫描法（SCAN，电梯调度算法）循环扫描（CircularSCAN）N-Step-SCAN算法FSCAN算法10HowtoSeek??11DiskSchedulingSeveralalgorithmsexisttoscheduletheservicingofdiskI/Orequests.Weillustratethemwitharequestqueue(0-199):

98,183,37,122,14,124,65,67 Headpointer:5312FCFSIllustrationshowstotalheadmovementof640cylinders.13SSTF(ShortestSeekTimeFirst)

最短寻道时间优先Selectstherequestwiththeminimumseektimefromthecurrentheadposition.SSTFschedulingisaformofSJFscheduling;maycausestarvationofsomerequests.Illustrationshowstotalheadmovementof236

cylinders.14SSTF(640236)15SSTF饥饿现象（Starvation）系统中不断有新进程到达，且新进程要访问的磁道与磁头当前所在磁道的距离较近时，新进程的I/O请求被优先满足，导致老进程出现饥饿现象16SCAN在考虑欲访问磁道与当前磁盘距离时，优先考虑磁盘的当前移动方向Thediskarmstartsatoneendofthedisk,andmovestowardtheotherend,servicingrequestsuntilitgetstotheotherendofthedisk,wheretheheadmovementisreversedandservicingcontinues.Nowthediskarmismovingtoward0Sometimescalledtheelevatoralgorithm.Illustrationshowstotalheadmovementof208

cylinders.17SCAN18SCAN算法存在问题当磁头刚移过某一磁道时，恰有一进程提出对此磁道的访问请求，此时，该进程必须等待磁头按本方向扫描完所有要访问的磁道后，并反方向扫描回来时才处理该请求进程请求被严重推迟19C-SCANProvidesamoreuniformwaittimethanSCAN.Theheadmovesfromoneendofthedisktotheother.servicingrequestsasitgoes.Whenitreachestheotherend,however,itimmediatelyreturnstothebeginningofthedisk,withoutservicinganyrequestsonthereturntrip.Treatsthecylindersasacircularlistthatwrapsaroundfromthelastcylindertothefirstone.20C-SCAN21上述算法可能出现的问题磁臂粘着（Armstickiness）磁臂长期停留在某处不动的情况22N-Step-SCAN将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列磁盘调度按FCFS处理这些子队列针对每个子队列采用SCAN算法23N-Step-SCANFCFSSCAN24FSCANN-Step-SCAN算法的简化两个子队列当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，以SCAN算法处理在扫描期间新出现的所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，作为等待处理的队列252、

磁盘容错技术在系统中设置冗余部件提高系统可靠性磁盘容错技术磁盘驱动器冗余磁盘控制器冗余26SFT(SystemFaultTolerance)SFT-I低级磁盘容错技术、防止磁盘表面发生缺陷导致数据丢失SFT-II中级磁盘容错技术、防止磁盘驱动器/控制器故障导致系统不能正常工作SFT-III高级磁盘容错技术，SFTIIIallowstwoserverstomirroreachothersothatoneserverisalwaysavailableincasetheotheronefails.27SFT-I双份目录和双份FAT热修复重定向将一定磁盘容量作为热修复重定向区，某磁盘块有缺陷时从中选择一块写后读检验28SFT-II磁盘镜像磁盘双工29RAID

(廉价磁盘冗余阵列)并行交