磁盘调度算法之先来先服务(FCFS)，最短寻找时间优先(SSTF)，扫描算法(SCAN，电梯算法)，LOOK调度算法-Toy模板网

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1.一次磁盘读/写操作需要的时间

1.寻找时间

寻找时间（寻道时间）Ts:在读/写数据前，将磁头移动到指定磁道所花的时间。
①启动磁头臂是需要时间的。假设耗时为s;
②移动磁头也是需要时间的。假设磁头匀速移动，每跨越一个磁道耗时为m，总共需要跨越n条磁道。
则寻道时间 $T s = s + m * n$

2.延迟时间

延迟时间 $T_R$ :通过旋转磁盘，使磁头定位到目标扇区所需要的时间。
设磁盘转速为r(单位:转/秒，或转/分），
则平均所需的延迟时间: $T_R=(1/2)*(1/r)= \frac{1}{2r}$
1/r就是转一圈需要的时间。
找到目标扇区平均需要转半圈，因此再乘以1/2。

3.传输时间

传输时间Tt:从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间，假设磁盘转速为r，此次读/写的字节数为b，每个磁道上的字节数为N。
则传输时间 $Tt = (1/ r) * (b / N) = b / (r N)$
每个磁道要可存N字节的数据，因此b字节的数据需要b/N个磁道才能存储。
而读/写一个磁道所需的时间刚好又是转一圈所需要的时间1/r.

因此总的存取时间 $T_a=寻道时间T_S+延迟时间T_R+传输时间T_t$

4.影响读写操作的因素

延迟时间和传输时间都与磁盘转速相关，且为线性相关。
而转速是硬件的固有属性，因此操作系统也无法优化延迟时间和传输时间。
但是操作系统的磁盘调度算法会直接影响寻道时间。

2.磁盘调度算法

1.先来先服务(FCFS)

根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度。

1.例题

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2.优缺点

优点:公平;如果请求访问的磁道比较集中的话，算法性能还算过的去。
缺点:如果有大量进程竞争使用磁盘，请求访问的磁道很分散，则FCFS在性能上很差，寻道时间长。

2.最短寻找时间优先(SSTF)

SSTF算法会优先处理的磁道是与当前磁头最近的磁道。
可以保证每次的寻道时间最短，但是并不能保证总的寻道时间最短。
(其实就是贪心算法的思想，只是选择眼前最优，但是总体未必最优)

1.例题

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2.优缺点

优点:性能较好，平均寻道时间短
缺点:可能产生“饥饿”现象

3.饥饿的原因

本例中，如果在处理18号磁道的访问请求时又来了一个38号磁道的访问请求，处理38号磁道的访问请求时又来了一个18号磁道的访问请求。
如果有源源不断的18号、38号磁道的访问请求到来的话，150、160、184号磁道的访问请求就永远得不到满足，从而产生“饥饿”现象。

3.扫描算法(SCAN)

SSTF算法会产生饥饿的原因在于：磁头有可能在一个小区域内来回来去地移动。
为了防止这个问题，可以规定，只有磁头移动到最外侧磁道的时候才能往内移动，移动到最内侧磁道的时候才能往外移动。这就是扫描算法(SCAN)的思想。
由于磁头移动的方式很像电梯，因此也叫电梯算法。

1.例题

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2.优缺点

优点:性能较好，平均寻道时间较短，不会产生饥饿现象。
缺点:①只有到达最边上的磁道时才能改变磁头移动方向，事实上，处理了184号磁道的访问请求之后就不需要再往右移动磁头了。
②SCAN算法对于各个位置磁道的响应频率不平均(如:假设此时磁头正在往右移动，且刚处理过90号磁道，那么下次处理90号磁道的请求就需要等磁头移动很长一段距离;而响应了184号磁道的请求之后，很快又可以再次响应184号磁道的请求了)

4.LOOK调度算法

扫描算法（SCAN)中，只有到达最边上的磁道时才能改变磁头移动方向，事实上，处埋了184号磁道的访问请求之后就不需要再往右移动磁头了。
LOOK调度算法就是为了解决这个问题，如果在磁头移动方向上已经没有别的请求，就可以立即改变磁头移动方向。(边移动边观察，因此叫LOOK)

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2.优点

比起SCAN算法来，不需要每次都移动到最外侧或最内侧才改变磁头方向，使寻道时间进一步缩短。

5.循环扫描算法(C-SCAN)

SCAN算法对于各个位置磁道的响应频率不平均，而C-SCAN算法就是为了解决这个问题。
规定只有磁头朝某个特定方向移动时才处理磁道访问请求，而返回时直接快速移动至起始端而不处理任何请求。

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2.优缺点

优点:比起SCAN来，对于各个位置磁道的响应频率很平均。
缺点:只有到达最边上的磁道时才能改变磁头移动方向，事实上,处理了184号磁道的访问请求之后就不需要再往右移动磁头了;并且，磁头返回时其实只需要返回到18号磁道即可，不需要返回到最边缘的磁道。
另外，比起SCAN算法来，平均寻道时间更长。