《操作系統》課程實驗（五）
磁盤是可供多個進程共享的設備，當有多個進程都要求訪問磁盤是，應採用一種最佳調度算法，以使各進程對磁盤的平均訪問時間最小。目前最成用的磁盤調度算法有先來先服務（FCFS），最短尋道時間優先（SSTF），以及掃描算法（SCAN）。通過本實驗可以加深理解有關磁盤調度的目標，並體會和了解最短尋道時間優先算法和掃描算法的具體實施辦法。
- 從100#磁道開始，被訪問的磁道號分別爲：55，58，39，18，90，160，150，38，184。
- 要求用最短尋道時間優先算法的和掃描算法實現磁盤調度。
- 記錄下每訪問一個磁道磁頭移動的磁道數，並計算平均尋道長度（平均移動磁道數）。
編程語言：Java
開發工具：IntelliJ IDEA
- 實驗要求
分別用兩種算法實現磁盤調度。在實驗結果分析中，將比較結果以列表的形式表現出來。用數組（或鏈表）TR[ ]存儲待訪問磁道號，將每次磁頭移動磁道數用數組AR[ ] 存儲。輸出結果應如下例：（注意空格）
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150 |
50 |
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160 |
10 |
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，184 |
24 |
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18，， |
166 |
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38 |
20 |
|
39 |
1 |
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55 |
16 |
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58 |
3 |
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90 |
32 |
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平均尋道長度：35.8 |
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- 實驗代碼
- 類名：Request //請求
public class Request {
private int id;//請求號，唯一標識一個請求
private int number;//欲訪問的磁道號
private int flag;//是否已被調度的標記，初始爲0，表示爲被調度。
public Request(){//空白構造器
this.id=0;
this.number=0;
this.flag=0;
}
public Request(int id,int num){//帶參構造器
this.id=id;
this.number=num;
this.flag=0;
}
public void setId(int id){
this.id=id;
}
//以下是一系列set和get方法
public int getId(){
return this.id;
}
public void setNumber(int number){
this.number=number;
}
public int getNumber(){
return this.number;
}
public void setFlag(int flag){
this.flag=flag;
}
public int getFlag(){
return this.flag;
}
}
- 類名：Diaodu //最短尋道
public class DiaoDu {
Work work;
Request[] request;
int begin;//磁頭初始位置
DecimalFormat df = new DecimalFormat("0.000");
public DiaoDu(Work work){//構造器，接收一個作業
this.work=work;
request=work.getRandomRequest();
//磁頭初始位置設爲所允許訪問磁道號範圍的中間值。
//如若磁道訪問允許範圍爲100~300，則磁頭初始位置在200處。
begin=(work.getStart()+work.getEnd())/2;
}
public void SSTF(){//最短尋道優先
begin=(work.getStart()+work.getEnd())/2;
Request[] req=request;
System.out.println("磁道號區間："+work.getStart()+"到"+work.getEnd());
System.out.println("磁頭初始時所在磁道號："+begin);
int t=0;
double sum=0;
System.out.println("請求號 被訪問的下一個磁道號 移動距離");
for(int i=0;i<req.length;i++){
int temp=work.getEnd();
for(int j=0;j<req.length;j++){
if(Math.abs(req[j].getNumber()-begin)<temp&&req[j].getFlag()==0){
temp=Math.abs(req[j].getNumber()-begin);
t=j;
}
}
System.out.println("--"+req[t].getId()+"----------------"+req[t].getNumber()+"-----------------"+temp+"--");
begin=req[t].getNumber();
req[t].setFlag(1);
sum+=temp;
}
System.out.println("***********平均尋道長度爲："+df.format(sum/req.length)+"***********");
}
public void SCAN(){//掃描算法
begin=(work.getStart()+work.getEnd())/2;
Request[] req=request;
int direction;//磁頭運動方向方向
System.out.println("設定磁頭初始化運動方向（1：磁道號增大方向 -1：磁道號減小方向）：");
direction=new Scanner(System.in).nextInt();
System.out.println("磁道號區間："+work.getStart()+"到"+work.getEnd());
System.out.println("磁頭初始時所在磁道號："+begin);
if(direction==1)
System.out.println("磁頭初始運動方向： 磁道號增大方向");
else
System.out.println("磁頭初始運動方向： 磁道號減小方向");
Map<Integer,Request> map=new HashMap<Integer,Request>();
TreeSet<Integer> ts1=new TreeSet<Integer>();
TreeSet<Integer> ts2=new TreeSet<Integer>();
for(Request r:req){
if(r.getNumber()>=begin){
map.put(r.getNumber(), r);
ts1.add(r.getNumber());
}
else{
map.put(r.getNumber(), r);
ts2.add(r.getNumber());
}
}
System.out.println("請求號被訪問的下一個磁道號移動距離");
double sum=0;
if(direction==1){
for(int temp:ts1){
System.out.println("--"+map.get(temp).getId()+"----------------"+temp+"-----------------"+Math.abs(temp-begin));
sum+=Math.abs(temp-begin);
begin=temp;
}
for(int temp:ts2.descendingSet()){
System.out.println("--"+map.get(temp).getId()+"----------------"+temp+"-----------------"+Math.abs(temp-begin));
sum+=Math.abs(temp-begin);
begin=temp;
}
}
else{
for(int temp:ts2.descendingSet()){
System.out.println("--"+map.get(temp).getId()+"----------------"+temp+"-----------------"+Math.abs(temp-begin));
sum+=Math.abs(temp-begin);
begin=temp;
}
for(int temp:ts1){
System.out.println("--"+map.get(temp).getId()+"----------------"+temp+"-----------------"+Math.abs(temp-begin));
sum+=Math.abs(temp-begin);
begin=temp;
}
}
System.out.println("***********平均尋道長度爲："+df.format(sum/req.length)+"***********");
}
}
- Work //掃描
public class Work {
private int start;//允許訪問的磁道號範圍的起始磁道號
private int end;//允許訪問的磁道號範圍的終止磁道號
//即請求可請求訪問的磁道號在start與end之間
private int num;//所要產生的磁盤訪問請求數量
public Work(){//不帶參構造器
this.start=0;
this.end=0;
this.num=0;
}
public Work(int start,int end,int num){//帶參構造器
this.start=start;
this.end=end;
this.num=num;
}
public int getStart(){
return this.start;
}
public int getEnd(){
return this.end;
}
public Request[] getRandomRequest() {//產生磁盤訪問請求的方法
Request req[] = new Request[num];//數組聲明num個請求
Random random = new Random();
Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
while (true) {//爲num個請求依次生成要訪問的磁道號，放入set集合
set.add((int) (random.nextInt(end - start) + start));
if (set.size() == num)
break;
}
int i = 0;
//將set集合中的數取出依次付給各請求。使用set的目的是讓num個訪問請求要訪問的磁道號各不同。
for (int temp : set) {
req[i] = new Request(i + 1, temp);
i++;
}
return req;
}
}
- 類名：Main //主類
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
int start,end,num;
Scanner in=new Scanner(System.in);
System.out.println("設定磁道起止道號：");
System.out.print("起始道號：");
start=in.nextInt();
System.out.print("終止道號：");
end=in.nextInt();
System.out.print("輸入磁盤訪問的請求數：");
num=in.nextInt();
Work work=new Work(start,end,num);
DiaoDu diaodu=new DiaoDu(work);
System.out.println();
System.out.println("***********最短尋道時間優先調度法************");
diaodu.SSTF();
System.out.println();
System.out.println("****************掃描調度法*****************");
diaodu.SCAN();
}
}
- 實驗截圖
