第7章 设备管理(续)磁盘

1磁盘存储器管理(DiskManagement)磁盘I/O磁盘容错技术21、磁盘I/O提高磁盘I/O速度的主要途径–选择性能好的磁盘–采用好的磁盘调度算法–设置磁盘Cache3磁盘的类型硬盘——软盘单片盘——多片盘固定头磁盘——移动头磁盘–固定头磁盘（访问速度快，成本高）–移动头磁盘（访问速度较慢，成本较低）4硬盘（HardDisk）柱面Cylinder磁道Track扇区Sector磁头Head5磁盘结构扇区Sector6访问磁盘所需时间寻道时间——磁头移动时间(seektime)–当前位置移到正确磁道的时间旋转延迟时间(rotationtime)–当前位置旋转到所需物理块的时间传输时间(transfertime)–实际磁盘访问操作所需时间注：磁头移动约占总访问时间的70%7磁盘的驱动调度先移臂调度再旋转调度目标：–移臂时间最短–旋转周数最少8磁盘的驱动调度驱动调度的目的–减少I/O请求服务所需的总时间，提高系统效率影响驱动调度的因素–I/O请求优化排序–信息在辅存上的排列方式–文件在辅存上的分配方法9磁盘移臂调度算法目标：–使磁盘的平均寻道时间最少Seektimeseekdistance10移臂调度算法先来先服务算法（FCFS）–按I/O请求到达顺序处理最短寻道时间优先法（SSTF）–先完成距当前存取臂距离最近的柱面上的I/O请求扫描法（SCAN，电梯调度算法）循环扫描（CircularSCAN）N-Step-SCAN算法FSCAN算法11HowtoSeek??12DiskSchedulingSeveralalgorithmsexisttoscheduletheservicingofdiskI/Orequests.Weillustratethemwitharequestqueue(0-199):98,183,37,122,14,124,65,67Headpointer:5313FCFSIllustrationshowstotalheadmovementof640cylinders.14SSTF(ShortestSeekTimeFirst)最短寻道时间优先Selectstherequestwiththeminimumseektimefromthecurrentheadposition.SSTFschedulingisaformofSJFscheduling;maycausestarvationofsomerequests.Illustrationshowstotalheadmovementof236cylinders.15SSTF(640236)16SSTF饥饿现象（Starvation）–系统中不断有新进程到达，且新进程要访问的磁道与磁头当前所在磁道的距离较近时，新进程的I/O请求被优先满足，导致老进程出现饥饿现象17SCAN在考虑欲访问磁道与当前磁盘距离时，优先考虑磁盘的当前移动方向Thediskarmstartsatoneendofthedisk,andmovestowardtheotherend,servicingrequestsuntilitgetstotheotherendofthedisk,wheretheheadmovementisreversedandservicingcontinues.Nowthediskarmismovingtoward0Sometimescalledtheelevatoralgorithm.Illustrationshowstotalheadmovementof208cylinders.18SCAN19SCAN算法存在问题当磁头刚移过某一磁道时，恰有一进程提出对此磁道的访问请求，此时，该进程必须等待磁头按本方向扫描完所有要访问的磁道后，并反方向扫描回来时才处理该请求进程请求被严重推迟20C-SCANProvidesamoreuniformwaittimethanSCAN.Theheadmovesfromoneendofthedisktotheother.servicingrequestsasitgoes.Whenitreachestheotherend,however,itimmediatelyreturnstothebeginningofthedisk,withoutservicinganyrequestsonthereturntrip.Treatsthecylindersasacircularlistthatwrapsaroundfromthelastcylindertothefirstone.21C-SCAN22上述算法可能出现的问题磁臂粘着（Armstickiness）–磁臂长期停留在某处不动的情况23N-Step-SCAN将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列磁盘调度按FCFS处理这些子队列针对每个子队列采用SCAN算法24N-Step-SCAN…...…...…...…...…...FCFSSCAN25FSCANN-Step-SCAN算法的简化两个子队列–当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，以SCAN算法处理–在扫描期间新出现的所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，作为等待处理的队列262、磁盘容错技术在系统中设置冗余部件提高系统可靠性磁盘容错技术–磁盘驱动器冗余–磁盘控制器冗余27SFT(SystemFaultTolerance)SFT-I–低级磁盘容错技术、防止磁盘表面发生缺陷导致数据丢失SFT-II–中级磁盘容错技术、防止磁盘驱动器/控制器故障导致系统不能正常工作SFT-III–高级磁盘容错技术，SFTIIIallowstwoserverstomirroreachothersothatoneserverisalwaysavailableincasetheotheronefails.28SFT-I双份目录和双份FAT热修复重定向–将一定磁盘容量作为热修复重定向区，某磁盘块有缺陷时从中选择一块写后读检验29SFT-II磁盘镜像主机磁盘控制器通道磁盘双工主机磁盘控制器通道磁盘控制器通道30RAID(廉价磁盘冗余阵列)并行交叉存取RAID分级–RAID0–RAID1–RAID2–RAID3–RAID4–RAID5–RAID6–RAID731后备系统类型–磁带：容量大、价廉、速度慢、顺序存取–硬盘：容量大、速度快、价高–光盘：容量大、保存期长32磁盘数据转储方法完全转储（全量转储）增量转储