操作系统--课堂问答笔记25--习题答案

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【5-7】

1、什么是“饥饿”现象？哪些磁盘调度算法会导致“饥饿”现象发生？

答：按照某种磁盘调度算法，可能会导致有些磁道总是得不到的访问（可能磁道优先级低），这就是“饥饿”现象。最短寻道时间优先(SSTF)算法会导致“饥饿”现象发生，因为只要不断有新进程的请求到达，且其所要访问的磁道与磁头当前所在磁道的距离较近，这种新进程的I/O请求必然优先满足（也就是距离磁头当前所在磁道的距离较远的磁道总是得不到访问）。

2、简述FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN算法的基本原理（NStepSCAN和FSCAN调度算法不要求）

答：给出磁头将要访问的磁道号序列，以及磁盘调度算法（可能还包括当前磁头的移动方向），计算磁头总的寻道距离（寻道长度）或者平均寻道距离（寻道长度）是经常出现在各类考试中的典型题目。

先来先服务(FCFS)算法：根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。

最短寻道时间优先(SSTF) 算法：该算法选择这样的进程，其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短，但这种算法不能保证平均寻道时间最短（因为磁头可能经常往复运动，导致时间消耗过多）。

扫描(SCAN)算法：也叫电梯算法，总是从磁头当前位置开始，沿磁头的移动方向去选择离当前磁头最近的那个磁道。假设沿磁头的方向无请求访问时，就改变磁头的移动方向。采用这样的调度算法。需要设置两个队列。依据磁头的移动方向，能访问到的磁道由近及远排序。背离磁头移动方向的磁道也由近及远排队。先按磁头当前移动方向调度第一个队列，当该方向没有磁道时，再改变方向，调度另一个队列。

循环扫描(CSCAN)算法：也叫单向电梯算法、铲雪机算法（名字很形象的），循环扫描调度算法是在扫描算法的基础上改进的。磁头改为单项移动，由外向里。当前位置开始沿磁头的移动方向去选择离当前磁头最近的那个磁道。如果沿磁头的方向无请求访问时，再回到最外，访问磁道号最小的磁道。

例子如下（从左到右，从上到下依次使用FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN算法）：

 

3、高速磁盘缓冲，磁盘容错和廉价冗余磁盘阵列等内容是第8章磁盘存储器管理的内容（不要求），了解几个概念：

高速磁盘缓存：磁盘高速缓存是一种软件机制，它允许系统把通常存放在磁盘上的一些数据保留在RAM（内存）中，以便对那些数据的进一步访问而不用再访问磁盘。因为对同一磁盘数据的反复访问频繁发生，所以磁盘高速缓存对系统性能至关重要。与磁盘交互的用户进程可能需要反复请求读或写同一磁盘数据。此外，不同的进程可能也需要在不同的时间访问相同的磁盘数据。分配一些内存空间作为采用高速磁盘缓冲可以极大地提高磁盘I/O速度。

提高磁盘I/O速度的其它方法（除磁盘高速缓存外）：提前读，延迟写，优化物理块的分布，虚拟盘。

廉价冗余磁盘阵列：磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID）：独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列，磁盘阵列是由很多块独立的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方（冗余）的方法。通过把数据放在多个硬盘上，输入输出操作能以平衡的方式交叠，改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间（MTBF），储存冗余数据也增加了容错性能。