操作系统第五章:2、磁盘管理

基本概念

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  • 对于磁盘,每个磁道的扇区数并不是常量。
  • 绝大多数磁盘都有一些缺陷扇区,因此映射必须用磁盘上的其他空闲扇区来替代这些缺陷扇区。

磁盘缺陷

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P表:又称为永久缺陷列表,用于记录硬盘生产过程中产生的缺陷。
G表:G表又称为增长缺陷列表,用于记录硬盘使用过程中由于磁介质性能变弱而引起的缺陷。

磁盘的组织

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寻道时间与旋转延迟时间
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传输时间
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访问时间
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磁盘调度算法
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1、先来先服务算法(FCFS)
算法思想:按访问请求到达的先后次序服务。
优点:简单,公平。
缺点:效率不高,相邻两次请求可能会造成最内到最外的柱面寻道,使磁头反复移动,增加了服务时间,对机械也不利。
示意图:
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2、最短寻道时间优先算法(SSTF)
算法思想:优先选择距当前磁头最近的访问请求进行服务,主要考虑寻道优先。
优点:改善了磁盘平均服务时间。
缺点:可能产生“饥饿” 现象,造成某些访问请求长期等待得不到服务。
示意图:
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3、扫描算法SCAN(电梯调度)
算法思想:当有访问请求时,磁头按一个方向移动,在移动过程中对遇到的访问请求进行服务,然后判断该方向上是否还有访问请求,如果有则继续扫描;否则改变移动方向,并为经过的访问请求服务,如此反复。
优点:克服了最短寻道优先的缺点,既考虑了距离,同时又考虑了方向
缺点:但由于是摆动式的扫描方法,两侧磁道被访问的频率仍低于中间磁道。
示意图:
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4、循环扫描算法(CSCAN)
算法思想:
• 按照所要访问的柱面位置的次序去选择访问者。
• 移动臂到达最后一个柱面后,立即带动读写磁头快速返回到0号柱面。
• 返回时不为任何的等待访问者服务。
• 返回后可再次进行扫描。
由于SCAN算法偏向于处理那些接近最里或最外的磁道的访问请求,所以使用改进型的C-SCAN算法可避免这个问题。
示意图:
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不同算法的比较
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磁盘空间的管理

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1、位图
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2、空闲表
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3、成组链接法
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RAID

RAID:廉价冗余磁盘阵列(Redundant Arrays of Inexpensive Disks, RAID)
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主要使用了数据条带化,镜像和数据检验等方法

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提高I/O速度

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