磁盘调度算法寻道问题

磁盘调度算法

磁盘调度算法比较常见的有以下四种：

1. 先来先服务算法（FCFS）
2. 最短寻道时间优先算法（SSTF）
3. 扫描算法（SCAN）
4. 循环扫描算法（CSCAN）

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先来先服务算法（FCFS，First Come First Served）

　　根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次地得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。但此算法由于未对寻道进行优化，致使平均寻道时间可能较长。

初始位置	100
磁道编号	移动距离
55	45
58	3
39	19
18	21
90	72
160	70
150	10
38	112
184	146
平均寻道长度	55.3

　　与后面即将讲到的几种调度算法相比，其平均寻道距离较大，故FCFS算法仅适用于请求磁盘I/O的进程数目较少的场合。 

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最短寻道时间优先(SSTF，Shortest Seek Time First)

　　要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短。但这种算法不能保证平均寻道时间最短。可以得到比较好的吞吐量，但不能保证平均寻道时间最短。

初始位置	100
磁道编号	移动距离
90	10
58	32
55	3
39	16
38	1
18	20
150	132
160	10
184	24
平均寻道长度	27.5

　　对用户的服务请求的响应机会不是均等的，因而导致响应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下，对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟，有些请求的响应时间将不可预期。  SSTF算法虽然能获得较好的寻道性能，但却可能导致某个进程发生“饥饿”(Starvation)现象。因为只要不断有新进程的请求到达，且其所要访问的磁道与磁头当前所在磁道的距离较近，这种新进程的I/O请求必然优先满足。

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扫描算法（SCAN）

　　不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道间的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向。例如，当磁头正在自里向外移动时，SCAN算法所考虑的下一个访问对象，应是其欲访问的磁道既在当前磁道之外，又是距离最近的。这样自里向外地访问，直至再无更外的磁道需要访问时，才将磁臂换向为自外向里移动。这时，同样也是每次选择这样的进程来调度，即要访问的磁道在当前位置内距离最近者，这样，磁头又逐步地从外向里移动，直至再无更里面的磁道要访问，从而避免了出现“饥饿”现象。

初始位置	100
磁道编号	移动距离
150	50
160	10
184	24
90	94
58	32
55	3
39	16
38	1
18	20
平均寻道长度	27.5

  由于在这种算法中磁头移动的规律颇似电梯的运行，因而又常称之为电梯调度算法。

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循环扫描算法（CSCAN）

　　SCAN算法既能获得较好的寻道性能，又能防止“饥饿”现象，故被广泛用于大、中、小型机器和网络中的磁盘调度。但SCAN也存在这样的问题：当磁头刚从里向外移动而越过了某一磁道时，恰好又有一进程请求访问此磁道，这时，该进程必须等待，待磁头继续从里向外，然后再从外向里扫描完所有要访问的磁道后，才处理该进程的请求，致使该进程的请求被大大地推迟。

  为了减少这种延迟，CSCAN算法规定磁头单向移动，例如，只是自里向外移动，当磁头移到最外的磁道并访问后，磁头立即返回到最里的欲访问的磁道，亦即将最小磁道号紧接着最大磁道号构成循环，进行循环扫描。
  采用循环扫描方式后，上述请求进程的请求延迟将从原来的2T减为T + Smax，其中，T为由里向外或由外向里单向扫描完要访问的磁道所需的寻道时间，而Smax是将磁头从最外面被访问的磁道直接移到最里面欲访问的磁道(或相反)的寻道时间。