电梯调度 / 磁盘调度算法

一. FCFS（First Come First Serve）

• 假设当前磁道在某一位置，依次处理服务队列里的每一个磁道，这样做的优点是处理起来比较简单，但缺点是磁头移动的距离和平均移动距离会很大。
• 这种方法在请求较少的环境下，性能尚可接受，但是在请求较多的情况下，这种算法的性能就会严重下降，甚至恶化。

 

二. SSTF（Shortest Seek Time First）

• SSTF，最短寻道时间算法。这种算法的本质是利用贪心算法来实现，假设当前磁道在某一位置，接下来处理的是距离当前磁道最近的磁道号，处理完成之后再处理离这个磁道号最近的磁道号，直到所有的磁道号都服务完了程序结束。
• 它优点是性能会优于FIFO算法。而缺点是会产生距离当前磁道较远的磁道号长期得不到服务，也就是“饥饿”现象，因为要求访问的服务的序列号是动态产生的，即各个应用程序可能不断地提出访问不同的磁道号的请求。

 

三. SCAN

• SCAN算法，也就是很形象的电梯调度算法。先按照一个方向(比如从外向内扫描)，扫描的过程中依次访问要求服务的序列。当扫描到最里层的一个服务序列时反向扫描，这里要注意，假设最里层为0号磁道，最里面的一个要求服务的序列是5号，访问完5号之后，就反向了，不需要再往里扫。结合电梯过程更好理解，在电梯往下接人的时候，明知道最下面一层是没有人的，它是不会再往下走的。
• 过程：
  总是从磁臂当前位置开始，沿磁臂的移动方向去选择当前离磁臂最近的那个位置。 
  当沿磁臂方向无访问请求时，改变磁臂的移动方向。 
  需要为访问者设置两个队列，依据磁头的移动方向，能访问到的访问者由近及远排队。 
  背离磁头移动方向的访问者也由近及远排队。 
  先按磁头移动方向队列调度访问者访问磁盘，当该方向没有访问者时，再改变方向，选择还有一个访问者队列访问磁盘。

1. 代码

• 该代码是非实时实现的，直接给一个特定序列，而不是边调度边输入。

//SCAN磁盘调度算法
#include
#include
#include
using namespace std;

//这个实现是非实时的
//输入一个要访问的序列visit，函数返回最终真正访问顺序序列
//start是开始时磁头所在位置
//direct是开始时磁头走的方向，true是由里向外（从小到大），false是由外向里（从大到小）
vector scan(vector visit,unsigned int start,bool direct) {
	vector ret;
	vector large, small;

	//维持两个vector，一个是大于开始点的，一个是小于开始点的
	for (size_t i = 0; i < visit.size(); i++) {
		if (visit[i] == start)
			ret.push_back(visit[i]);
		else if (visit[i] > start)
			large.push_back(visit[i]);
		else if (visit[i] < start)
			small.push_back(visit[i]);
	}

	//先将两者排下序
	sort(large.begin(), large.end());
	sort(small.begin(), small.end());

	//开始是从小到大访问
	if (direct) {
		for (int i = 0; i < large.size(); i++)
			ret.push_back(large[i]);
		for (int i = small.size() - 1; i >= 0; i--)
			ret.push_back(small[i]);
		return ret;
	}
	//开始是从大到小访问
	else{
		for (int i = small.size() - 1; i >= 0; i--)
			ret.push_back(small[i]);
		for (int i = 0; i < large.size(); i++)
			ret.push_back(large[i]);
		return ret;
	}
}

int main() {
	vector in = { 98,183,37,122,14,124,65,67 };
	vector out = scan(in, 53, false);
	for (size_t i = 0; i < out.size(); i++)
		cout << out[i] << " ";
	cout << endl;
	getchar();
	return 0;
}

2. 计算平均寻道长度

以上面程序的输入为例：

①53为基准，向内移动。 
②分为两个队列，按由近到远排序： 
37 14 
65 67 98……183 
③先移动到37，再到14，共：53-14 = 39长度 
14移动到183，共：183-14 = 169长度； 
④则共需移动长度为：39+169 = 208，平均寻址长度为：208/8 = 26

 

参考文章：

【算法】电梯调度算法/磁盘扫描算法

磁盘调度算法剖析(FIFO、SSTF、SCAN、CSCAN、FSCAN)