操作系统笔记12

大容量存储器结构

磁盘结构（机械硬盘）

  • 读写头“飞行”于磁盘片的表面之上（磁盘片高速旋转产生气流托起），磁头与磁臂相连，磁臂带动所有磁头一起移动。

  • 磁盘片表面被逻辑地划分为圆形的磁道，磁道再进一步地划分为扇区，位于同一磁臂位置的磁道集合称为柱面。

  • 磁盘的逻辑空间称为块，系统的读写都是以块为单位的。

  • 磁头与磁盘表面接触称为磁头碰撞，会损坏磁盘。

  • 越往外，数据保存越可靠，0磁道一般用于保存目录结构。

磁盘调度

磁盘的访问有延时，延时由：**寻道时间（磁臂摆动所花的时间）和旋转时间（扇区定位延时，即将目标扇区转到磁头下的时间）**组成。

磁盘带宽是所传递的总字节数除以从服务请求开始到服务结束时的总时间

可以采用磁盘调度算法来提高磁盘带宽，主要是减少寻道时间

FCFS调度

即先来先服务调度法。算法本身比较公平，但通常不提供最快的服务。

**例：**磁盘队列：98 183 37 122 14 125 65 67；如果磁头开始位于53，则总磁头移动将为640柱面

SSTF调度——最短寻道时间优先算法

即离当前磁头所在最近的优先访问

由于请求可能会随时到达，所以该算法存在饥饿问题，即远端的请求可能会被无限推迟

SCAN扫描算法（电梯调度算法）

该算法和电梯工作原理类似：

磁臂从磁盘的一端向另一端移动，同时磁头移动过每个柱面时，处理位于该柱面的请求，到达另一端时，磁头改变方向，处理继续

  • 缺点：处理不均匀，两端的等待时间较长，中间的等待时间较短

C-SCAN调度：对SCAN算法的改进

主要提供一个更加均匀的等待时间。

磁头从磁盘一端移动到另一端时，不断处理请求。当磁头到达另一端时，会马上返回到磁盘开始，而不处理请求

该算法基本上将柱面看作一个环链，将最后的柱面和第一个柱面“相连”

C-LOOK调度

C-SCAN调度的一种实现形式，磁头只移动到最远的请求，就会返回，而不是移动到端点

磁盘管理

操作系统还负责磁盘管理方面的内容，包括磁盘初始化、从磁盘引导、坏块恢复等内容

RAID（磁盘冗余阵列）结构

一个系统拥有了大量磁盘，它就会有机会改善数据读写速度，提高数据存储的可靠性，因为可以在多个磁盘上存储冗余信息。

因此，一个磁盘损坏并不会导致数据丢失，这种多种磁盘组织技术称RAID技术