磁盘的结构？如何设计磁盘调度？

磁盘是计算机主要的存储介质，在这里我来跟大伙谈谈磁盘的相关知识，尤其是磁盘调度算法相关内容。

磁盘的内部结构

磁盘内部结构包括磁头、盘面、磁道、柱面和扇区。

磁头

磁头是硬盘技术中最重要和最关键的一环，用以读写磁盘。

盘面

即一片片磁盘的表面。

磁道

盘面上存放着信息的一个个同心圆。

柱面

每一个磁盘上在相同位置上的磁道形成的圆柱面。

扇区

磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区。（每个扇区的大小一般为512个字节）

读取磁盘的顺序：寻道->寻找扇区。

寻道时间：寻找磁道所花的时间。

旋转延迟：找扇区所花的时间（计算时一般为磁盘转一圈的时间的一半，即取平均）。

顺序访问时，除了第一圈需要旋转延迟外，其他圈都不需要旋转延迟（但都需要寻道时间）。

磁盘调度算法

磁盘调度算法优化的是寻道时间。

磁盘调度算法主要有六种：FCFS调度（先来先服务）、SSTF调度（最短寻道时间优先）、SCAN调度（扫描算法，也称电梯算法）、C-SCAN调度（循环扫描）、LOOK调度、C-LOOK调度。

1. FCFS调度

按照请求的顺序进行服务。

优点：最简单；具有公平性

缺点：性能很差

2. SSTF调度

优先处理距离磁头当前位置最近的请求。

优点：性能好（但并非最优）

缺点：不公平，容易导致请求饿死

3. SCAN调度

磁臂从磁盘的一端开始向另一端移动；到达磁盘另一端时，再返回。（在移动过程中，如果遇到请求，则服务该请求）

优点：性能较好

缺点：具有公平性问题（分别在磁头两侧距离磁头的距离相近处有一个请求，这两个请求得到服务的时间可能相差很大。比如磁头在53柱面，磁头向右扫描，而这时52和54柱面同时发出请求；那么54柱面的请求很快得到服务，52柱面的请求需要等磁头再次折返才能被服务）

4. C-SCAN调度

从磁盘的一端向另一边移动，过程中遇到请求则进行服务；当到达另一端时，开始返回，途中不进行任何服务。（即只在一个方向的移动过程中才进行服务，而SCAN调度在向两个方向移动过程中都进行服务）

优点：一定程度上缓解了SCAN调度的公平性问题

缺点：需要花费更多的时间（因为每一个循环都只在一个方向移动上才进行服务）

5. LOOK调度

SCAN算法的优化，每一次移动不走到磁盘的尽头，而是走到最远的请求就开始折返。

优点：节省了时间

6. C-LOOK调度

C-SCAN算法的优化，原理与LOOK调度相同。

优点：节省了时间

总体来说，C-LOOK调度具有一定的公平性，且平均寻道时间较为理想，是一种比较受欢迎的磁盘调度算法。但至于要选取哪种磁盘调度算法，还得根据各自的需求做出选择。如果比较重视公平性问题而不太考虑读取磁盘时间长短的问题，那么FCFS调度算法是首选算法；如果重视读取磁盘时间长短而不太考虑公平性问题，那么SSTF调度算法和LOOK调度算法是比较好的选择。

好了，以上便是本文的全部内容，希望对大家有所帮助