操作系统概念（高等教育出版社，第七版）复习——第十二章：大容量存储器的结构

第十二章 大容量存储器的结构

基础知识

磁盘调度

FCFS调度、SSTF调度、SCAN调度、C-SCAN调度、LOOK调度

FCFS调度

先来先服务算法

SSTF调度

最短寻道时间优先法。可能会导致一些请求得不到服务。

SCAN调度

又称为电梯算法，磁臂从磁盘的一端向另一端移动，同时当磁头移过每个柱面时，处理位于该柱面上的服务请求。到达另一端时，刺头改变方向，处理继续。

C-SCAN调度

跟SCAN类似，只不过返回时不处理请求。

LOOK调度

跟SCAN类似，只不过磁头只移动到一个方向上最远的请求为止。截止马上回头。这被称为LOOK或者C-LOOK。

RAID结构

独立磁盘冗余阵列（RAID）

概念：其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。根据选择的版本不同，RAID 比单颗硬盘有以下一个或多个方面的好处：增强数据集成度，增强容错功能，增加处理量或容量。另外，磁盘阵列对于计算机来说，看起来就像一个单独的硬盘或逻辑存储单元。简单来说，RAID 把多个硬盘组合成为一个逻辑扇区，因此，操作系统只会把它当作一个硬盘。RAID 常被用在服务器计算机上，并且常使用完全相同的硬盘作为组合。

提高了可靠性和数据传输率：

将数据按位级或者按块级分散写入到多个磁盘上，多个磁盘可以同时读写存取操作，实现数据的并行存取——提高了系统的性能；

再结合数据冗余技术及校验技术，例如磁盘镜像、其它校验技术（CRC、Hamming等），还可以提高系统的可靠性。

P表示差错纠正位，C表示数据的第二副本。

部分磁盘用于存储数据，其他磁盘用于存储冗余信息一遍从差错中恢复。

课后作业

2.

FCFS 7081

SSTF 1745

SCAN 9769

LOOK 3319

C-SCAN 9813

C-LOOK 3363

 

7.

a. SSTF 将使用频率高的那50%放到靠近的柱面上，磁头移动很小的距离就可以满足50%的要求。

b. 将热数据放置于磁盘的中间附近。修改SSTF，以防止饥饿。如果磁盘成为闲置大概50毫秒以上，磁头移动到热点地区产生防患未然的寻求，因为接下来的要求更有可能在那里。

c. 主存缓存元数据，并找到一个与磁盘上物理文件密切接近的数据和元数据。

 

8.

是的。对于读请求，RAID级别1比RAID级别0可以取得更好的性能。执行一个读操作，一个RAID级别1系统可以根据磁头当前所在的位置在两个副本之间选择一个更接近目标数据的副本，以满足要求。

 

9.

a.4 b.7

 

10.

a.吞吐量的数额取决于在RAID系统里磁盘的数量。一个RAID5由为每套的奇偶块的四张

块延长的5个磁盘所组成，它可能同时支持四到五次操作。一个RAID 1级，包括两个磁盘可以支持两个同步行动。当然，考虑到磁盘头的位置，RAID级别1有更大的灵活性的副本块可查阅，并可以提供性能优势。

b. RAID 5为访问多个毗连区块提供更大的带宽，因为邻近的区块可以同时访问。这种带宽的改善在RAID级别1中是不可能的。

思考题

几种磁盘调度算法的思想、特点及相关的计算

FCFS先来先服务

SSTF最短寻道时间优先，选择与当前磁头位置最近的待处理请求

SCAN电梯算法，磁臂从磁盘的一端向另一端移动，同时当磁头移过每个柱面时，处理位于该柱面上的服务请求

       C-SCAN将磁头从一端移动到另一端，随着移动处理请求，当磁头移动到另一端时，它会马上返回到磁盘开始，返回时并不处理请求

       LOOK类似于SCAN，不过磁头只移动到一个方向上最远的请求为止，接着马上回头，而不是继续到磁盘尽头。

       C-LOOK类似于C-SCAN，也是到最远请求就回头。

RAID技术的基本思想及特点；

       RAID由许多小的、便宜的磁盘组成，可作为大的、昂贵的磁盘的有效替代品。通过冗余改善可靠性，通过并行处理改善性能。RAID是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方的方法。通过把数据放在多个硬盘上，输入输出操作能以平衡的方式交叠，改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间（MTBF），储存冗余数据也增加了容错。