磁盘

磁盘的表面由一些磁性物质组成，可以用这些磁性物质来记录二进制数据

磁盘分类：

活动头磁盘：磁臂可以来回伸缩带动磁头定位磁道
固定头磁盘：磁头不可移动（每个磁道都有一个磁头）

固定盘磁盘
可换盘磁盘

一个磁道又被划分成一个个扇区，每个扇区就是一个磁盘块

各个扇区存放的数据量相同 （最内侧磁道上的扇区数据密度最大）

所有盘面中相对位置相同的磁道组成柱面

可用（柱面号，盘面号，扇区号）来定位任意一个磁盘块

（若读入连续的磁盘块时，该地址结构可以减少磁头移动次数）

磁盘调度算法

寻找时间（寻道时间）：在读写数据前，将磁头移动到指定磁道所花的时间

启动磁头臂的时间+移动磁头的时间
延迟时间：通过旋转磁盘，使磁头定位到目标扇区所需要的时间

（若磁盘转速为r，则转一圈所需的时间是1/r）
传输时间：从磁盘读出或写入数据所经历的时间

延迟时间和传输时间都与磁盘转速相关，且为线性相关；而转速是硬件固有属性，因此操作系统只能优化寻道时间

减少寻道时间

先来先服务（FCFS）：按照请求到达的顺序将磁头移动到目标磁道

例：

假设磁头的初始位置是100号磁道，有多个进程先后陆续地请求访问55、58、39、18、90、160150、38、184号磁道
- 优：公平；若请求访问的磁盘比较集中算法性能不错
- 缺：若有大量进程竞争使用磁盘，请求访问的磁道很分散，则性能很差，寻道时间长
最短寻找时间优先（SSTF）：优先处理的磁道是与当前磁头最近的磁道，可以保证每次寻到时间最短，但不能保证总的寻道时间最短（贪心算法）

例：

假设磁头的初始位置是100号磁道，有多个进程先后陆续地请求访问55、58、39、18、90、160150、38、184号磁道
- 优：性能较好，平均寻道时间短
- 缺：可能产生饥饿（磁头在一个小区域来回移动）
扫描算法/电梯算法（SCAN）：只有磁头移动到最外侧磁道的时候才能往内移动，移动到最内侧磁道的时候才能往外移动

例：

假设某磁盘的磁道为0~200号，磁头的初始位置是100号磁道，且此时磁头正在往磁道号增大的方向移动，有多个进程先后陆续地请求访问55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道
- 优：性能较好，平均寻道时间较短；不会产生饥饿
- 缺：
  - 只有到达最边上的磁道才能改变磁头移动方向
  - 对各个位置磁道的响应频率不平均
LOOK调度算法（默认）：在扫描算法中，若在磁盘移动方向上已经没有别的请求，就可以改变磁头移动方向

例：

假设某磁盘的磁道为0~200号，磁头的初始位置是100号磁道，且此时磁头正在往磁道号增大的方向移动，有多个进程先后陆续地请求访问55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道
- 优：与扫描算法相比，寻道时间进一步缩短
循环扫描算法（C-SCAN）：规定只有磁头朝某个特定方向移动时才处理磁道访问请求，而返回时直接快速移动至起始端而不处理任何请求

例：

假设某磁盘的磁道为0~200号，磁头的初始位置是100号磁道，且此时磁头正在往磁道号增大的方向移动，有多个进程先后陆续地请求访问55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道
- 优：与扫描算法相比，对于各个位置磁道的响应频率很平均
- 缺：只有到达最边上的磁道时才能改变磁头移动方向；与扫描算法相比，平均寻道时间更长
C-LOOK调度算法（默认）：在循环扫描算法中，若在磁盘移动方向上已经没有别的请求，就可以改变磁头移动方向
- 优：与循环扫描算法相比，寻道时间进一步缩短