【概述】

磁盘存储器是计算机系统中最重要的存储设备，其中存放了大量的文件。

对文件的读写操作都涉及到对磁盘的访问，磁盘 I/O 速度高低和磁盘系统可靠性，直接影响到系统的性能。

磁盘设备包含一到多个物理盘片，每个盘片分一或两个存储面，每个盘面上有若干磁道，每条磁道由从逻辑上划分了若干扇区(盘块)。

为方便处理，每条磁道存储容量相同，由于磁盘密度规定为单位英寸上存储的位数，因此内层磁道的密度较外层磁道的密度要高。

对于固定磁头磁盘来说，每磁道具有一磁头；对于移动磁头来说，每磁盘具有一磁头。
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【磁盘访问时间】

磁盘设备在工作时以恒定速率旋转，为了读写，磁头必须能移动到所指定的磁道上，并等待所指定扇区的开始位置旋转到磁头下，然后再开始读写数据。

因此，可将对磁盘的访问时间分为以下三部分：

寻道时间 $T_s$ ：将磁头移动到指定磁道上所经历的时间，该事件是启动磁臂的时间 s 与磁头移动 n 条磁道时间的总和。

$T_s = m * n +s$

其中，m 是一常数，与磁盘驱动器的速度有关，对于一般磁盘， $m=0.2$ ，对于高速磁盘， $m \leq 0.1$

旋转延迟时间 $T_{\tau}$ ：指定扇区移动到磁头下所经历的时间。

不同的磁盘类型旋转速度不同，软盘为 $300r/min$ ，硬盘为 $7200r/min - 15000r/min$ ，对于旋转延迟时间而言，硬盘的 $T_{\tau}≈2ms$ ，软盘的 $T_{\tau}≈50ms$

传输时间 $T_t$ ：从磁盘读写数据所经历的时间，其大小于每次读写的字节数 b 和旋转速度有关。

$T_t = \frac{b}{rN}$

其中，r 为磁盘每秒的转数，N 为一条磁道上的字节数。

当一次读写的字节数相当于半条磁道上的字节数时， $T_{\tau} = T_t$

综上，访问时间 $T_a = T_s + \frac{1}{2r} + \frac{b}{rN}$

为减少对文件的访问时间，应采取一种最佳的磁盘调度算法，以使得各进程对磁盘的平均访问时间最小。

先来先服务（First Come First Service，FCFS）算法，是最简单的调度算法，其根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。

该算法公平、简单，每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。

但此算法未对寻到进行优化，使得平均寻到时间可能较长。

最短寻道时间优先（Shortest Seek Time First，SSTF）算法，每次选择访问磁道与当前磁头所在磁道最近的进程，这样使得每次寻道时间最短，但无法保证平均寻道时间最短。

该算法对中间磁道有利，但可能会使得低优先级进程长期处于饥饿状态。

扫描（Scan）算法是在 SSTF 算法的基础上修改得来的，其可以防止低优先级进程出现饥饿现象。

该算法规定磁头移动方向，每次要访问的对象应在磁道之外，又是距离最近的，这样从里向外地访问，直到无更外的磁道需要访问时，才将磁臂自外向里移动。

循环扫描（Cycle Scan，CSCAN）算法，是在 SCAN 算法的基础上修改得来的。

对于 SCAN 算法来说，其具有较好的寻道功能，且可以防止饥饿现象，但当磁头刚从里向外移动越过了某磁道时，恰有一进程要访问该磁道，此时进程必须等待，待磁头继续从从里向外扫描完后再返回来，才能处理该进程的要求，使得该进程的请求被大大地推迟。

为减少上述的延迟，CSCAN 规定磁头单向移动，即当有里向外访问再无更外的磁道时，返回最里的磁道，再次有里向外访问。

来源：CSDN

作者：Alex_McAvoy

链接：https://blog.csdn.net/u011815404/article/details/103622939

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