磁盘调度算法

1. 先来先服务（FCFS）算法
   • 原理：
     • 按照进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度。就像是排队买东西，先到的先服务。
   • 示例（Python）：

def fcfs(requests):
    """
    requests是一个包含磁盘请求序列的列表
    例如 requests = [98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67]
    假设磁头初始位置为53
    """
    head_position = 53
    total_distance = 0
    for request in requests:
        distance = abs(request - head_position)
        total_distance += distance
        head_position = request
    return total_distance

- **解释**：
    - 定义了一个函数`fcfs`，它接受一个磁盘请求序列`requests`。首先初始化磁头位置`head_position`为53（这里磁头初始位置可以根据实际情况修改），以及总移动距离`total_distance`为0。
    - 然后遍历请求序列，对于每个请求，计算磁头当前位置与请求位置的距离（使用绝对值函数`abs`），并累加到总移动距离`total_distance`中。接着更新磁头位置为当前请求的位置。最后返回总移动距离。

2. 最短寻道时间优先（SSTF）算法
   • 原理：
     • 每次选择离当前磁头位置最近的请求进行服务，目的是减少磁头的移动距离，提高磁盘访问效率。
   • 代码示例（Python）：

import math


defsstf(requests):
    """
    requests是一个包含磁盘请求序列的列表
    假设磁头初始位置为53
    """
    head_position = 53
    serviced_requests = []
    total_distance = 0
    while requests:
        distances = [abs(request - head_position) for request in requests]
        nearest_index = distances.index(min(distances))
        nearest_request = requests[nearest_index]
        serviced_requests.append(nearest_request)
        total_distance += abs(nearest_request - head_position)
        head_position = nearest_request
        requests.pop(nearest_index)
    return total_distance

- **解释**：
    - 定义函数`sstf`，接受磁盘请求序列`requests`，初始化磁头位置`head_position`为53，已服务请求列表`serviced_requests`为空，总移动距离`total_distance`为0。
    - 在`while`循环中，只要请求序列`requests`不为空就继续循环。首先计算当前磁头位置与所有剩余请求位置的距离列表`distances`，使用列表推导式实现。
    - 然后找到距离最近的请求的索引`nearest_index`，通过`min`函数找到最小距离，再用`index`函数找到其在距离列表中的索引。接着获取最近的请求`nearest_request`，将其添加到已服务请求列表`serviced_requests`，并计算和累加总移动距离。
    - 更新磁头位置为最近的请求位置，从请求序列`requests`中移除已经服务的请求。最后返回总移动距离。

3. 扫描（SCAN）算法（电梯算法）
   • 原理：
     • 磁头从磁盘的一端开始，向另一端移动，在移动过程中处理所经过磁道的请求。到达磁盘的一端后，再反方向移动，继续处理请求。就像电梯一样，先向上运行，到顶后再向下运行。
   • 代码示例（Python）：

def scan(requests):
    """
    requests是一个包含磁盘请求序列的列表
    假设磁头初始位置为53，磁盘磁道范围是0 - 199
    """
    head_position = 53
    requests.sort()
    index = requests.index(head_position)
    left_requests = requests[:index]
    right_requests = requests[index:]
    total_distance = 0
    # 先向磁盘号增大的方向扫描
    for request in right_requests:
        distance = abs(request - head_position)
        total_distance += distance
        head_position = request
    # 移动到磁盘的最边缘
    total_distance += abs(requests[-1] - 0)
    head_position = 0
    # 再向磁盘号减小的方向扫描
    left_requests.reverse()
    for request in left_requests:
        distance = abs(request - head_position)
        total_distance += distance
        head_position = request
    return total_distance

- **解释**：
    - 定义函数`scan`，接受磁盘请求序列`requests`，初始化磁头位置`head_position`为53，假设磁盘磁道范围是0 - 199（可根据实际情况修改）。
    - 首先对请求序列进行排序，找到磁头位置在排序后的请求序列中的索引`index`，然后将请求序列分为磁头位置左边的请求`left_requests`和右边的请求`right_requests`。
    - 初始化总移动距离`total_distance`为0，先向磁盘号增大的方向扫描，遍历右边的请求，计算和累加移动距离，更新磁头位置。
    - 然后磁头移动到磁盘的最边缘（磁道号为0），累加这段距离到总移动距离。接着将磁头位置更新为0，反转左边的请求列表，向磁盘号减小的方向扫描，同样计算和累加移动距离，最后返回总移动距离。

4. 循环扫描（C - SCAN）算法
   • 原理：
     • 磁头从磁盘的一端开始，向另一端移动，在移动过程中处理所经过磁道的请求。到达磁盘的一端后，直接回到磁盘的起始端，而不是像SCAN算法那样反向移动，然后再开始下一轮的扫描。
   • 代码示例（Python）：

def cscan(requests):
    """
    requests是一个包含磁盘请求序列的列表
    假设磁头初始位置为53，磁盘磁道范围是0 - 199
    """
    head_position = 53
    requests.sort()
    index = requests.index(head_position)
    left_requests = requests[:index]
    right_requests = requests[index:]
    total_distance = 0
    # 先向磁盘号增大的方向扫描
    for request in right_requests:
        distance = abs(request - head_position)
        total_distance += distance
        head_position = request
    # 直接回到磁盘起始端
    total_distance += abs(requests[-1] - 0)
    head_position = 0
    # 从起始端开始扫描剩下的请求
    for request in requests:
        if request not in right_requests:
            distance = abs(request - head_position)
            total_distance += distance
            head_position = request
    return total_distance

- **解释**：
    - 定义函数`cscan`，接受磁盘请求序列`requests`，初始化磁头位置`head_position`为53，假设磁盘磁道范围是0 - 199（可根据实际情况修改）。
    - 对请求序列进行排序，找到磁头位置在排序后的请求序列中的索引`index`，将请求序列分为磁头位置左边的请求`left_requests`和右边的请求`right_requests`。
    - 初始化总移动距离`total_distance`为0，先向磁盘号增大的方向扫描，遍历右边的请求，计算和累加移动距离，更新磁头位置。
    - 然后磁头直接回到磁盘起始端（磁道号为0），累加这段距离到总移动距离，更新磁头位置为0。接着从起始端开始扫描剩下的请求（即不在右边请求列表中的请求），计算和累加移动距离，最后返回总移动距离。