操作系统 磁盘调度算法

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在操作系统中，磁盘调度算法是用于优化磁盘访问效率的关键技术。为了减少文件访问时间，采用合适的调度算法至关重要，目标是使各进程的磁盘平均访问时间最少。访问磁盘时，主要考虑的是寻道时间。因此，磁盘调度的目标在于最小化磁盘的平均寻道时间。

假设磁道请求队列为55、58、39、18、90、160、150、38、184，磁头初始位于100号磁道。

1. **先来先服务（FCFS）**：根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度。调度序列为55、58、39、18、90、160、150、38、184。此方法公平，但如果请求访问的磁道较为集中，性能尚可。然而，当大量进程竞争使用磁盘且请求访问的磁道分散时，FCFS的性能较差，寻道时间长。

2. **最短寻道时间优先（SSTF）**：优先处理与当前磁头最近的磁道。调度序列为90、58、55、39、38、18、150、160、184。这种方法可以确保每次寻道时间最短，但由于其贪心算法性质，可能在总体寻道时间上并非最优。此外，SSTF可能产生饥饿现象，导致磁头在小区域内反复移动。

3. **扫描算法（SCAN）**：首先自内向外访问磁道，直至无法访问更远的磁道后，磁头转向内侧访问磁道，直到无法访问更近的磁道。调度序列为150、160、184、90、58、55、39、38、18。此算法性能较好，寻道时间较短，且不会产生饥饿现象。然而，SCAN算法对各磁道的响应频率不平均。

4. **循环扫描算法（C-SCAN）**：首先自内向外访问磁道，访问最外的磁道后，磁头返回到最内侧磁道，形成循环扫描。调度序列为150、160、184、18、38、39、55、58、90。与SCAN算法类似，C-SCAN不会产生饥饿现象，但在改变磁头方向时，直接移动到另一端最靠边的磁盘访问请求的磁道上，而不处理磁盘访问请求。

举例：若等待访问磁盘的柱面为20、44、40、4、80、12、76，磁头位于第77号柱面，按SSTF算法完成上述访问总共花费的寻道时间为405毫秒。

代码示例：在Linux系统中，使用C++实现磁盘调度算法。