[精选]第7章 设备管理(续)磁盘7364.pptx

磁盘存储器管理(Disk Management)l磁盘I/Ol磁盘容错技术11、磁盘I/Ol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Cache2磁盘的类型l硬盘软盘l单片盘多片盘l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）3硬盘（Hard Disk）l柱面 Cylinder l磁道 Trackl扇区 Sectorl磁头 Head4磁盘结构扇区扇区 Sector5访问磁盘所需时间l寻道时间磁头移动时间(seek time)当前位置移到正确磁道的时间l旋转延迟时间(rotation time)当前位置旋转到所需物理块的时间l传输时间(transfer time)实际磁盘访问操作所需时间l注：磁头移动约占总访问时间的70%6磁盘的驱动调度l先移臂调度l再旋转调度l目标：移臂时间最短旋转周数最少7磁盘的驱动调度l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l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8磁盘移臂调度算法l目标：使磁盘的平均寻道时间最少lSeek time seek distance9移臂调度算法l先来先服务算法（FCFS）按I/O请求到达顺序处理l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l扫描法（SCAN，电梯调度算法）l循环扫描（Circular SCAN）lN-Step-SCAN算法lFSCAN算法10How to Seek?11Disk SchedulinglSeveral algorithms exist to schedule the servicing of disk I/O requests.lWe illustrate them with a request queue (0-199):98,183,37,122,14,124,65,67Head pointer:5312FCFSIllustration shows total head movement of 640 cylinders.13SSTF(Shortest Seek Time First)最短寻道时间优先lSelects the request with the minimum seek time from the current head position.lSSTF scheduling is a form of SJF scheduling;may cause starvation of some requests.lIllustration shows total head movement of 236 cylinders.14SSTF(640236)15SSTFl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16SCANl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lThe disk arm starts at one end of the disk,and moves toward the other end,servicing requests until it gets to the other end of the disk,where the head movement is reversed and servicing continues.lNow the disk arm is moving toward 0lSometimes called the elevator algorithm.lIllustration shows total head movement of 208 cylinders.17SCAN18SCAN算法存在问题l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l进程请求被严重推迟19C-SCANlProvides a more uniform wait time than SCAN.lThe head moves from one end of the disk to the other.servicing requests as it goes.When it reaches the other end,however,it immediately returns to the beginning of the disk,without servicing any requests on the return trip.lTreats the cylinders as a circular list that wraps around from the last cylinder to the first one.20C-SCAN21上述算法可能出现的问题l磁臂粘着（Armstickiness）磁臂长期停留在某处不动的情况22N-Step-SCANl将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列l磁盘调度按FCFS处理这些子队列l针对每个子队列采用SCAN算法23N-Step-SCANFCFSSCAN24FSCANlN-Step-SCAN算法的简化l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252、磁盘容错技术l在系统中设置冗余部件提高系统可靠性l磁盘容错技术磁盘驱动器冗余磁盘控制器冗余26SFT(System Fault Tolerance)lSFT-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lSFT-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lSFT-III高级磁盘容错技术，SFT III allows two servers to mirror each other so that one server is always available in case the other one fails.27SFT-Il双份目录和双份FATl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l写后读检验28SFT-IIl磁盘镜像l磁盘双工29RAID(廉价磁盘冗余阵列)l并行交叉存取lRAID分级RAID 0RAID 1RAID 2RAID 3RAID 4RAID 5RAID 6RAID 730后备系统l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31磁盘数据转储方法l完全转储（全量转储）l增量转储32