第7章 设备管理_2VIP免费

第7章设备管理●●I/O设备管理概述●●磁盘管理●●I/O控制方式●●缓冲管理本章要点本章要点7.4磁盘管理速度是影响文件系统性能的主要因素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设置磁盘高速缓冲区磁盘性能影响磁盘性能的因素：数据的结构磁盘的类型磁盘访问时间磁盘结构和管理每条磁道上存储相同数目的二进制位。盘片旋转，当磁头位于某个磁道、某个扇区下时，就可将该扇区的内容读出或写入。0道n道扇区0n主轴记录面小车磁头磁盘结构和管理磁盘寻址：柱面（磁道）号磁头（盘面）号扇区号磁盘的格式化（低级格式化）例一个磁道分成30个固定大小的扇区，每个扇区的容量为600个字节，其中512个字节存放数据，88个字节存放控制信息。物理扇区0物理扇区1物理扇区29间隙1ID域0间隙2数据域0间隙3间隙1ID域1间隙2数据域1间隙3间隙1ID域29间隙2数据域29字节1774151520177415152017741515同步字节磁道号＃磁头号＃扇区号＃CRC同步字节数据CRC1211215122600字节/扇区20间隙3读写磁盘时的单位：扇区。相当于存储块。扇区大小固定。磁盘的类型固定头磁盘–每条磁道上都有一个读/写磁头（大容量磁盘）移动头磁盘–每个盘面仅配一个读/写磁头。即微机上用的硬盘（也叫温切斯特硬盘）。磁盘的访问rNbTtsnmTstrsaTTTT寻道时间Ts：磁头从当前位置移动到指定磁道上所经历的时间。(s:启动磁盘时间、m:常数=0.3、n:磁道数)Ts：随寻道距离的增大而增大，约10ms旋转延迟时间Tr：磁头找到指定的扇区所经历的时间。由磁盘的旋转速度决定。（例：旋转速度：r＝10000rpm，则Tr=3ms）传输时间Tt：数据从磁盘读出，或向磁盘写入数据所经历的时间。(r:磁盘旋转速度N:一条磁道上的字节数b:每次读写的字节数)磁盘访问时间rTr21如何减少磁盘的访问时间例1：寻道时间是Ts，旋转延迟时间是Tr。设Ts+Tr=13ms,磁道的传输速度为2KB/ms，（1）若要传输1K字节，求磁盘访问时间Ta则传输时间Tt=1/2=0.5msTa=13+0.5=13.5ms;（2）若要传输10K字节，求磁盘访问时间Ta则传输时间Tt=10/2=5msTa=13+5=18ms结论1：适当集中数据传送，有利于提高传输速率。如何减少磁盘的访问时间例2：磁盘的寻道时间为10ms，旋转时间为10000r/min，每个磁道有320个扇区，每个扇区512个字节，假设读取一个包含2560个扇区的文件，文件的大小是1.3MB现在估计磁盘的访问时间。(1)若数据顺序组织：读第一个磁道的时间如下：Ts+Tr+Tt(读320个扇区时间)=10ms+3ms+6ms=19ms如果在读其余的磁道时，不需寻道，后面每个磁道的读取时间是3+6=9ms，读取整个文件总时间=19+7*9=82ms=0.082s(2)如果采用随机访问，也就是说，访问随机分布在磁盘上的扇区。对于每个扇区的访问时间为：Ts+Tr+Tt(读一个扇区时间)=10ms+3ms+0.01875ms=13.01875ms,读取整个文件总时间=2560*13.01875=33328ms=33.328s结论2：减少磁盘访问时间的途径之二：数据尽可能顺序组织5545583391918219072160701501038112184146被访问的下移动距离一个磁道号（磁道数）平均寻道长度：55．3FCFS调度算法90105832553391638118201501321601018424被访问的下移动距离一个磁道号（磁道数）平均寻道长度：27．5SSTF调度算法从100#磁道开始从100#磁道开始磁盘调度算法——FCFS：先来先服务优点：公平、简单。缺点：未对寻道进行优化，平均寻道时间较长。SSTF：最短寻道时间优先优点：对寻道优化缺点：“饥饿”现象发生FCFS和SSTF磁盘调度算法——SCAN算法：对SSTF算法进行改造，不仅考虑要访问的磁道与当前磁盘的距离，更优先考虑磁头的当前移动方向。因该算法中磁头的移动规律颇似电梯的运行，故称“电梯调度算法”。循环扫描CSCAN：对SCAN进行改造。内外扫描算法磁盘调度算法——SCAN和CSCAN1505016010184249094583255339163811820被访问的下移动距离一个磁道号（磁道数）平均寻道长度：27．8SCAN调度算法15050160101842418166382039155165839032被访问的下移动距离一个磁道号（磁道数）平均寻道长度：35．7CSCAN调度算法从100#磁道开始，向磁道号增加的方向从100#磁道开始，向磁道号增加的方向磁盘调度算法——N-ste...