OS-李治军-L28-生磁盘的使用

生磁盘的使用

磁盘具有更复杂的结构，在操作系统内有着更为复杂的抽象层次，这里的生(raw)是让disk跑起来的意思。
可以将磁盘的结构理解为多个原片叠起来的柱面，我们用以下的参数取描述一个磁盘：

• 柱面（cyl），实际上就是圆柱的半径，
• 磁头（head），实际上就是圆柱的高度，
• 扇区（sec），是磁盘读写的基本单元，512Byte，实际上就是圆柱对应的角度，
• 缓存，一个扇区内的存储单元，

理论上，我们要操控一个磁盘，就要对其控制器发出指令，控制磁头的电机，使磁头移动到相应的轨道上去（找到一个柱面），然后开始旋转，完成电磁转换的过程，以实现数据的读写。为了方便用户使用磁盘，OS先做了第一层抽象：将磁盘抽象为多个磁盘块，用户只需要对这些连续的磁盘块进行操作，不需要进一步去 管理磁盘控制器的各个参数。
磁盘的访问时间是：写入控制器时间+寻道时间+磁头旋转读取时间+传输时间。其中，寻道涉及电机的直线运动，所费时间较高，在设计上我们要尽可能让相邻的盘块具有相投的轨道，也就是半径长度一致，避免在连续读写的时候频繁移动磁头的位置。
扇区号=C * (Head * Sectors) + H * Sectors +S
从扇区号到盘块号：
因为寻道时间和旋转时间占了大头（尤其是寻道时间），而数据传输时间占比小，每次读1M和读1k所话的时间是比较接近的。所以引入了盘块号，是多个扇区组成，将原先要多次的读写合并为一次读写，这样可以提升读写速度。但是，这样容易造成碎片，因为一个盘块内容较大时，用不完ei，这是一种以空间换时间的做法。

第二层抽象：
计算机是多进程图像，有多个进程在使用磁盘，需要增加一个请求队列，做出一些调度。
每做完一件事，磁盘发出中断，驱动从队列中取出一个新的blokc号，然后进行参数换算。

如何合理调度？肯定是所花时间衡量，而寻道时间是这里的主要矛盾！

• FCFS磁盘调度算法，就是正常的先进先出。但是有一个问题，就是磁头在长途奔袭。
  

• SSTF磁盘调度，就是一种贪婪算法，每次移动最短距离，问题是磁头有可能总是会在中间一段晃动，远的请求得不到解决，就产生了饥饿问题。
  

• SCAN磁盘调度（电梯算法）
  就是先找一个移动方向，一走到底，然后再回头走另一边，这样就变成了线性时间。（其实也就是像线性扫描）
  
  进一步改进，中间的人还是有可能占优，如果起点在中间的话。考虑不让占便宜的办法：走到头后，瞬间复位（很快），再往回走。
  像电梯一样，在中间楼层启动，会先走到底，然后上面还有一些下楼的请求，就会先一走到顶，把所有人都带上，再往下走到底，而不是带一些人走一段。
  其实时间花的好像差不多，只是后者不会更在照顾中间的人而而已。