磁盘管理
磁盘管理
1. 考点：磁盘的结构
2. 考点：磁盘的存取时间
3. 考点：移臂调度算法
- 磁盘调度分移臂调度和旋转调度两类，先进行移臂调度（找磁道），然后再进行旋转调度（找扇区） 。
- 由于访问磁盘最耗寻道时间，因此磁盘调度目标是使磁盘平均寻道时间最少。
3.1 常见算法：
- 先来先服务（FCFS）
- 最短寻道时间优先（SSTF）
- 扫描算法（SCAN）
- 循环扫描（CSCAN）算法
注意： 先来先服务和最短寻道时间优先随时会改变移动臂的方向。
4. 考点：FCFS算法
5. 考点：SSTF算法
6. 真题实战
6.1 题目一
题目： 某磁盘磁头从一个磁道移至另一个磁道需要 10ms。文件在磁盘上非连续存放，逻辑上相邻数据块的平均移动距离为 10 个磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分别为 100ms 和 2ms，则读取一个 100 块的文件需要（ D ）ms时间。
A、10200 B、11000 C、11200 D、20200
解析：
读取一个 100 块的文件，每一块（包括第一块）都需要经过寻道时间、旋转延迟和传输时间。
单块平均耗时：
- 平均寻道时间 = 平均移动磁道数 每个磁道移动时间 =
- 旋转延迟时间 =
- 传输时间 =
- 读取单个块的总时间 =
总耗时计算：
- 读取 100 个块的总时间 =
正确答案为 D。
6.2 题目二
题目： 假设磁盘臂位于 15号柱面 上，进程的请求序列如下表所示，如果采用最短移臂调度算法（SSTF），那么系统的响应序列应为（ B ）。
请求序列 柱面号 磁头号 扇区号 ① 12 8 9 ② 19 6 5 ③ 23 9 6 ④ 19 10 5 ⑤ 12 8 4 ⑥ 28 3 10
选项：
- A、① ② ③ ④ ⑤ ⑥
- B、⑤ ① ② ④ ③ ⑥
- C、② ③ ④ ⑤ ① ⑥
- D、④ ② ③ ⑤ ① ⑥
「解析」
初始磁头位置： 号柱面。
当前磁头在 15：
各请求到 15 的距离：
- ①(12)：
- ②(19)：
- ③(23)：
- ④(19)：
- ⑤(12)：
- ⑥(28)：
最小距离为 3，对应请求 ⑤（柱面 12）和 ①（柱面 12）。根据选项特征（以 ⑤ 开头），我们先服务 ⑤。
当前磁头移动到 12（已服务 ⑤）：
剩余请求到 12 的距离：
- ①(12)：
- ②(19)：
- ③(23)：
- ④(19)：
- ⑥(28)：
最小距离为 0，服务 ①（柱面 12）。
当前磁头停留在 12（已服务 ①）：
剩余请求到 12 的距离：
- ②(19)：
- ③(23)：
- ④(19)：
- ⑥(28)：
最小距离为 7，对应 ② 和 ④。按原请求序列顺序，先服务 ②（柱面 19）。
当前磁头移动到 19（已服务 ②）：
剩余请求到 19 的距离：
- ③(23)：
- ④(19)：
- ⑥(28)：
最小距离为 0，服务 ④（柱面 19）。
当前磁头停留在 19（已服务 ④）：
剩余请求到 19 的距离：
- ③(23)：
- ⑥(28)：
最小距离为 4，服务 ③（柱面 23）。
当前磁头移动到 23（已服务 ③）：
剩余请求：
- ⑥(28)：
最后服务 ⑥（柱面 28）。
正确答案选 B。
6.3 题目三
题目： 在磁盘上存储数据的排列方式会影响 I/O 服务的总时间。假设每个磁道被划分成 10 个物理块，每个物理块存放 1 个逻辑记录。逻辑记录 R1, R2, ..., R10 存放在同一个磁道上，记录的排列顺序如下表所示：
物理块 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 逻辑记录 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 假定磁盘的旋转速度为 10ms/周，磁头当前处在 R1 的开始处。若系统顺序处理这些记录，使用单缓冲区，每个记录处理时间为 2ms，则处理这 10 个记录的最长时间为（ ）。若对存储数据的排列顺序进行优化，处理 10 个记录的最少时间为（ ）。
第一组选项：
- A、30ms
- B、60ms
- C、94ms
- D、102ms
第二组选项：
- A、30ms
- B、60ms
- C、94ms
- D、102ms
【解析】
正确答案：第一空选 D，第二空选 A。
解析说明：
磁盘参数：
- 旋转速度：10ms/周。
- 共 10 个物理块，每个物理块的读取时间为 10÷10=1ms。
- 每个记录的处理时间为 2ms。
第一空：最长时间为（ D ）
【示意图】
对于 R1：磁头位于 R1 开始处，读取 R1 花费 1ms，处理 R1 花费 2ms。处理完 R1 后，磁头已经旋转到 R4 的开始处（经过 3ms）。
接下来需要读取 R2，但 R2 的开始处已经错过，需要等待磁头旋转一周回到 R2 的开始处。从 R4 到 R2 需要经过 8 个物理块，即 8×1=8ms。
因此，处理 R2 需要：等待 8ms + 读取 1ms + 处理 2ms = 11ms。
同理，后续 R3～R10 每个都需要 11ms。
总时间 = R1 的时间（1+2=3ms） + 后续 9 个记录的时间（9×11=99ms） = 102ms。
第二空：最少时间为（ A ）
【示意图】
优化磁盘排列顺序，使得磁头在处理完当前记录后，正好转到下一个记录的开始处。
优化后的排列顺序（如：R1, R8, R5, R2, R9, R6, R3, R10, R7, R4）。
每个记录的读取和处理共计 3ms，且无需等待磁头移动。
总时间 = 10×3=30ms。
正确答案：第一空 D（102ms），第二空 A（30ms）。