操作系統(tǒng)原理-磁盤管理實驗

廣州大學學生實驗報告開課學院及實驗室：計算機科學與工程實驗室 2014年12月13日學院計算機科學與教育軟件學院年級/專業(yè)/班姓名學號實驗課程名稱操作系統(tǒng)實驗成績實驗項目名稱磁盤管理實驗指導老師張艷玲一、實驗目的了解操作系磁盤調度策略的特點及幾種尋道優(yōu)化策略的優(yōu)缺點。二、實驗器材1、計算機一臺。2、MacOSX三、實驗內容要求模擬先來先服務法（First-Come,First-Served，F(xiàn)CFS），最短尋道時間優(yōu)先法（ShortestSeekTimeFirst，SSTF），電梯法三種磁盤調度算法，輸入為一組請求訪問磁道序列，輸出為每種調度算法的磁頭移動軌跡和移動的總磁道數。四、實驗步驟、記錄和結果實驗并沒要求使用何種語言實現(xiàn)，于是我使用了我較擅長的語言Objective-C，并在實現(xiàn)算法的基礎上，實現(xiàn)了可視化的效果，通過iphone顯示磁頭路徑軌跡，可以很清晰看出該算法的特性和驗證是否正確。程序運行截圖如下：默認啟動是采用書本上的隊列數據，使用FCFS：SSTFLOOK（電梯）由上圖可見，根據算法計算的結果和顯示的路徑都跟書本的一致，證明正確無誤。分析：FCFSFCFS算法雖然保證了公平性，但是通常來說響應時間是最長的，由上圖可見，移動的總磁道數相比SSTF相差高達640-236=404。是SSTF的2.7倍。SSTF：SSTF算法關鍵在于尋找離讀寫磁頭的當前柱面最近的請求（從而使尋道時間最短），因此代碼實現(xiàn)關鍵在于計算起點到其他點的最短距離。部分關鍵代碼片段：while(i>=0||j<sort.count){if(i>=0&&j>=sort.count){//剩下前半部分[resultaddObject:sort[i]];i--;continue;}if(j<sort.count&&i<0){//剩下后半部分[resultaddObject:sort[j]];j++;continue;}intn1=[sort[i]intValue];intn2=[sort[j]intValue];if(abs(n1-num)>abs(n2-num)){//將距離最小的插入隊列[resultaddObject:sort[j]];num=[sort[j]intValue];j++;}else{[resultaddObject:sort[i]];num=[sort[i]intValue];i--;}}SSTF實現(xiàn)了比FCFS更高的吞吐量和更短的尋道時間。但是缺點也是很明顯的，SSTF并不能像FCFS一樣保證公平性。根據算法的特性可推知，它的尋道模式往往是高度局部化的，如果新到達的請求聚集在中央柱面附近，那么磁道兩端則會需要極大的響應時間，遠離讀寫磁頭的請求可能出現(xiàn)饑餓現(xiàn)象。隨機生成請求隊列，可見當如下情況的時候，SSTF的兩端會出現(xiàn)較為極端的響應時間。LOOK（電梯）LOOK算法的表現(xiàn)雖然很像SSTF，但是很好地避免了SSTF會產生的饑餓現(xiàn)象。通常能夠具有較短的尋道時間。下圖使用的數據跟上圖SSTF中的一樣，經對比可見，采用LOOK能少移動55磁道數。根據LOOK的特性：當前方向的請求完成后，立馬折回完成新方向的請求。則算法實現(xiàn)方面關健點主要集中在磁頭方向的折回。部分關鍵代碼片段：//產生隨機方向BOOLisToLeft=arc4random()%2;NSComparisonResultorder=isToLeft?NSOrderedAscending:NSOrderedDescending;//找到起點位置intloc=0;for(NSNumber*numinsort){if([numisEqual:source[0]])break;loc++;}//復制一份排序后的結果到resultresult=[NSMutableArrayarrayWithArray:sort];for(inti=loc-1;i>=0;i--){[resultaddObject:result[i]];//把起點前一位的磁道加到最后[resultremoveObjectAtIndex:i];//移除該位置數據}心得體會