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网站设置为信任站点,建筑室内设计网,app定制开发网站建设,中国平安官方网站心态建设课件设备调度算法 SSTF#xff08;最短查找时间优先#xff09;#xff1a;选择离当前磁头位置最近的请求进行处理。该算法能有效减少寻道时间#xff0c;提高整体响应速度#xff0c;但由于总是优先服务近处请求#xff0c;可能导致远离磁头位置的请求长时间得不到响应…设备调度算法SSTF最短查找时间优先选择离当前磁头位置最近的请求进行处理。该算法能有效减少寻道时间提高整体响应速度但由于总是优先服务近处请求可能导致远离磁头位置的请求长时间得不到响应产生“饥饿”现象。SCAN电梯算法磁头沿一个方向持续移动依次处理经过的磁道请求直到到达磁盘一端后反向移动。此算法避免了某些请求长期被忽略的问题提升了公平性尤其有利于靠近中间磁道的请求但边缘磁道可能有较高延迟。SPOOLing 技术假脱机技术核心定义SPOOLing 是 Simultaneous Peripheral Operations On-Line 的缩写中文为“外部设备同时联机操作”又称“假脱机技术”。它利用高速外存如磁盘作为缓冲通过多道程序设计将低速 I/O 设备如打印机的操作“虚拟化”实现并发输入输出。系统组成包括输入设备、输入井在磁盘上、输入缓冲区、输入进程输出设备、输出井、输出缓冲区、输出进程等模块。这些组件协同工作使多个用户进程可以“并发”使用独占设备。作用与优势将原本独占使用的物理设备如打印机转化为逻辑上的共享设备允许多个用户作业“同时”使用同一台设备从而提高了设备利用率和系统吞吐量。其本质是通过空间换时间依赖大容量、高速的辅存支持。# 模拟 SCAN 算法电梯算法磁头调度过程defscan_scheduling(requests,head_position,directionright,disk_size200): SCAN 调度算法模拟磁头从当前位置按方向移动至端点后折返 :param requests: 请求队列磁道号列表 :param head_position: 当前磁头位置 :param direction: 移动方向 (left 或 right) :param disk_size: 磁盘最大磁道号 :return: 总寻道长度 和 请求处理顺序 requestssorted(requests)left[rforrinrequestsifrhead_position]right[rforrinrequestsifrhead_position]seek_sequence[]total_seek0ifdirectionright:# 先处理右侧seek_sequence.extend(right)# 到达末端后转向左侧未处理部分seek_sequence.extend(reversed(left))else:# 先处理左侧seek_sequence.extend(reversed(left))# 转向右侧seek_sequence.extend(right)# 计算总寻道长度currenthead_positionforposinseek_sequence:total_seekabs(pos-current)currentposreturntotal_seek,seek_sequence# 示例调用requests[98,183,41,122,14,124,65,67]head53total_seek,sequencescan_scheduling(requests,head,right)print(fSCAN 算法处理顺序:{sequence})print(f总寻道长度:{total_seek})在实际操作系统中SSTF最短查找时间优先和 SCAN电梯算法在磁盘调度中分别代表了性能优先与公平性优化的两种设计思路。它们的权衡主要体现在响应速度、吞吐量与请求等待时间的均衡上。1.SSTF高性能但牺牲公平性优点显著减少平均寻道时间提高 I/O 吞吐率。响应速度快适合对延迟敏感的应用场景。缺点容易导致“饥饿现象”——远离当前磁头位置的请求可能长期得不到服务。不可预测性强某些请求的等待时间波动大影响系统整体公平性。适用场景请求分布集中、实时性要求高的系统如数据库服务器的部分 I/O 调度。可结合超时机制为长时间未被处理的请求提权缓解饥饿。2.SCAN提升公平性保障全局响应优点磁头按固定方向扫描所有请求最终都会被服务避免饥饿。对中间区域请求友好边缘请求虽有延迟但可预期。更符合物理设备运动规律机械磨损更均匀。缺点平均寻道时间略高于 SSTF因需移动到端点再折返。在磁头前进方向最后几个请求之后的新请求必须等待整个周期完成。改进版本C-SCAN循环扫描磁头扫到一端后立即返回起点而不处理反向请求提供更均匀的等待时间。N-step-SCAN / FSCAN进一步分组处理请求防止新请求插队造成不公平。实际系统中的权衡策略权衡维度SSTFSCAN 及其变种性能吞吐量高局部最优中等偏高全局有序公平性差存在饥饿好所有请求终将被服务实现复杂度较低每次选最近较高需维护方向与队列排序实时性保障快速响应近处请求响应可预测适合批处理现代操作系统如 Linux通常不直接使用原始 SSTF 或 SCAN而是采用其思想的增强版CFQCompletely Fair Queuing强调公平分配 I/O 带宽类似 SCAN 的理念。Deadline Scheduler为每个请求设置截止时间防止饥饿兼顾性能与及时性。NOOP Scheduler仅合并相邻请求适用于 SSD 或已具备内部调度的设备。# 比较 SSTF 与 SCAN 的简单模拟示意defsstf_scheduling(requests,head):remainingrequests[:]currenthead seek_sequence[]total_seek0whileremaining:# 找距离最近的请求closestmin(remaining,keylambdax:abs(x-current))seek_sequence.append(closest)total_seekabs(closest-current)currentclosest remaining.remove(closest)returntotal_seek,seek_sequence# 示例对比requests[98,183,41,122,14,124,65,67]head53seek_sstf,seq_sstfsstf_scheduling(requests,head)seek_scan,seq_scanscan_scheduling(requests,head,right)print(fSSTF 处理顺序:{seq_sstf}, 总寻道:{seek_sstf})print(fSCAN 处理顺序:{seq_scan}, 总寻道:{seek_scan})输出可见SSTF 寻道更短性能优但 SCAN 更有序、更公平。结论若追求极致性能且请求分布均匀可选用SSTF 超时重调度机制来缓解饥饿。若强调系统稳定性与公平性应选择SCAN 或其改进型如 C-SCAN、Deadline。实际系统往往根据负载动态切换调度器或融合多种策略实现智能调度。