第7章设备管理磁盘
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Win7怎么在设备管理器中打开SATA硬盘
Win7怎么在设备管理器中打开SATA硬盘可能很多网友听说过开启SATA硬盘，能够提高硬盘性能，不过说到具体设置可能就不太懂了，那么SATA硬盘要在哪里开启呢?其实应在设备管理器中设置，下面小编就给大家介绍下Win7在设备管理器中打开SATA硬盘的方法。
步骤1、在桌面上的“计算机”图标上右键，选择“管理”打开“计算机管理”窗口。
2、在窗口左侧点击“设备管理器”打开“设备管理器”窗口。
3、在展开“磁盘驱动器”的下面找到并右键本机所使用的硬盘选择“属性”。
4、在“属性”窗口中切换到“策略”标签页，勾选“启用设备上的写入缓存”，点击确定保存。
补充：硬盘常见故障：一、系统不认硬盘二、硬盘无法读写或不能辨认三、系统无法启动。
系统无法启动基于以下四种原因：1. 主引导程序损坏2. 分区表损坏3. 分区有效位错误4. DOS引导文件损坏正确使用方法：一、保持电脑工作环境清洁二、养成正确关机的习惯三、正确移动硬盘，注意防震开机时硬盘无法自举，系统不认硬盘相关阅读：固态硬盘保养技巧一、不要使用碎片整理碎片整理是对付机械硬盘变慢的一个好方法，但对于固态硬盘来说这完全就是一种“折磨”。
消费级固态硬盘的擦写次数是有限制，碎片整理会大大减少固态硬盘的使用寿命。
其实，固态硬盘的垃圾回收机制就已经是一种很好的“磁盘整理”，再多的整理完全没必要。
Windows的“磁盘整理”功能是机械硬盘时代的产物，并不适用于SSD。
除此之外，使用固态硬盘最好禁用win7的预读(Superfetch)和快速搜索(Windows Search)功能。
这两个功能的实用意义不大，而禁用可以降低硬盘读写频率。
二、小分区少分区还是由于固态硬盘的“垃圾回收机制”。
在固态硬盘上彻底删除文件，是将无效数据所在的整个区域摧毁，过程是这样的：先把区域内有效数据集中起来，转移到空闲的位置，然后把“问题区域”整个清除。
这一机制意味着，分区时不要把SSD的容量都分满。
例如一块128G的固态硬盘，厂商一般会标称120G，预留了一部分空间。
07第7章 文件系统
图7.4 文件的多重结构
图7.5 文件的转置结构
(4) 顺序结构 如果系统要求按某种优先顺序来搜索或追加、删除记录， 则最好采用顺序结构。如果给定了顺序规定(例如按字母顺 序)，则把文件中的键按规定的顺序排列起来就形成了顺序 结构文件。
7.2.2 存取方法
用户通过对文件的存取来完成对文件的修改、追加和搜索 等操作。常用的存取方法有三种： 顺序存取法 随机存取法(直接存取法) 按键存取法 (1) 顺序存取是按照文件的逻辑地址顺序存取。在记录式文 件中，这反映为按记录的排列顺序来存取，例如，若当前 读取的记录为Ri，则下一次读取的记录被自动地确定为 Ri+1 。在无结构的字符流文件中，顺序存取反映当前读写 指针的变化。在存取完一段信息之后，读写指针自动加或 减去该段信息长度，以便指出下次存取时的位置。
图7.3 文件的记录名和键构成的行列式
显然，如果只按行列式结构来排列记录，将会浪费较多的 存储空间。从而，我们把行列式中那些为零的项去掉，并 以键Ki为队首，以包含键Ki的记录为队列元素来构成一个 记录队列。对于一个有m个键的队列来说，这样的队列有m 个。这m个队列构成了该文件的多重结构(multi_list)。 如图7.4所示。 (3) 转置结构 在图7.4的多重结构中，每个队列中和键直接相连的只有一 个记录。这种结构虽然在探索时要优于连续结构，但在探 索某一特定记录时，必须在找到该记录所对应的键之后， 再在该键所对应的队列中顺序查找。与此相反，转置结构 把含有相同键的记录指针全部指向该键，也就是说，把所 有与同一键对应的记录的指针连续地置于目录中该键的位 置下(如图7.5所示)。转置结构最适合于给定键后的记录搜 索。
(4) 完成对存放在存储设备上的文件信息的查找。
(5) 完成文件的共享和提供保护功能。
计算机操作系统(徐甲同版)第7章
第7章 Linux操作系统简介
多年以来，BSD版本的UNIX一直在学术环境中占据主导 地位，但最终AT&T的UNIX System V版本则成为商业领域的 主宰。System V UNIX吸收了BSD大多数重要的优点，并且增 加了一些自己的优势。然而，BSD的进一步改进由外界开发者 延续下来，到今天还在继续进行。正在进行的UNIX系列开发 中有几个独立的版本是直接起源于BSD 4.4。
第7章 Linux操作系统简介
(2) 它的开发是基于一组优秀的概念。UNIX是一个简单却 非常优秀的模型。在Linux创建之前，UNIX已经有20年的发展 历史。Linux从UNIX的各个流派中不断吸取成功经验，模仿 UNIX的优点，抛弃UNIX的缺点，使Linux 成为了UNIX系列 中的佼佼者。
第7章 Linux操作系统简介
(5) 速度(Speed)。速度几乎是最重要的衡量标准，虽然其 等级比健壮性、安全性和(有些时候的)兼容性的等级要低，然 而它却是代码最直观的几个方面之一。Linux内核代码经过了 彻底的优化，而最经常使用的部分(例如调度程序)则是优化工 作的重点。
第7章 Linux操作系统简介
第7章 Linux操作系统简介
(3) 它的开发过程是公开的。Linux最强大的生命力还在于 其公开的开发过程。每个人都可以自由获取内核源程序，每个 人都可以对源程序加以修改，而后他人也可以自由获取你修改 后的源程序。如果你发现了缺陷(bug)，则可以对它进行修正。 如果你有什么最优化或者新的创意，则也可以直接在系统中增 加功能。当发现一个安全漏洞后，你可以通过编程来弥补这个 漏洞。由于你拥有直接访问源代码的能力，因此可以直接通过 阅读代码来寻找缺陷，或是效率不高的代码，或是安全漏洞， 以防患于未然。
计算机四级操作系统-7-IO设备管理
计算机四级操作系统-7-IO设备管理第7章I/O设备管理设备管理是操作系统的主要功能之⼀，它负责管理所有输⼈输出设备以完成期望的数据传设备管理可能是操作系统设计中最凌乱的部分，这主要是由于计算机系统中存在着⼤量的输⼊/输出设备，其性能和应⽤特点可能完全不同。
所以要建⽴⼀个通⽤的、⼀致的设备访问接⼝，使⽤户和应⽤程序开发⼈员能够⽅便地使⽤输⼊/输出设备，⽽⽆须关⼼每种设备各⾃的特性，这正是设备管理的主要⽬的。
本章⾸先讲述设备管理的基本概念，然后讨论I/O硬件组成、I/O软件结构、设备管理的相关技术，最后阐述I/O性能问题及解决⽅案。
7.1设备与设备分类输⼊/输出设备（I/O设备）也称为外部设备（Peripheral Device），有时简称为设备或外设，包括计算机系统中除CPU和内存储器以外的所有的设备和装置，还包括所有外部存储设备。
在不同的上下⽂中，I/O设备⼀词有⼴义和狭义两种含义，⼴义的I/O设备即上述定义，狭义的I/O设备不包括外存设备。
可见，计算机系统中外部设备⾮常多，并且这些设备在功能、速度和控制⽅式等⽅⾯都有较⼤的差异，本节将讨论这些问题。
7.1.1设备管理的重要性为了理解操作系统中设备管理的重要性，⾸先要了解I/O设备在计算机系统中所起的作⽤。
如果说处理器和内存是计算机系统的⼤脑部分的话，那么I/O设备就是计算机系统的五官和四肢。
各种需要处理的信息和操作⼈员对计算机系统的操作命令，都要通过输⼊设备进⼊计算机系统，处理后的信息和结果也要通过输出设备从计算机系统输出。
计算机系统中的I/O设备种类繁多，从简单的键盘到⿏标、打印机、图形显⽰终端、磁盘驱动器以⾄于⽹络设备，变化万千，造就计算机应⽤的多样性和普及性。
可以说没有I/O设备，就没有计算机的应⽤。
然⽽，正如⼈们已经认识到的，操作系统复杂和庞⼤的主要原因是它所管理的资源的庞杂和并发技术的采⽤，⽽I/o设备的庞杂正是操作系统所管理的资源庞杂的主要原因，I/O设备的速度远低于处理器的速度正是导致并发技术产⽣的直接原因。
学校存储设备管理制度
第一章总则第一条为加强学校存储设备的管理，确保存储设备的安全、高效运行，提高学校信息化水平，特制定本制度。
第二条本制度适用于学校所有存储设备，包括但不限于服务器、磁盘阵列、移动硬盘、U盘等。
第三条学校存储设备的管理应遵循统一领导、分级负责、安全可靠、高效便捷的原则。
第二章管理职责第四条学校信息化管理部门负责全校存储设备的管理工作，具体职责如下：1. 制定学校存储设备管理制度，并组织实施；2. 负责存储设备的采购、验收、安装、调试、维护等工作；3. 负责存储设备的安全管理，确保数据安全；4. 负责存储设备的更新换代和技术升级；5. 负责存储设备的报废、处置等工作。
第五条学校各部门负责本部门存储设备的使用、维护和管理，具体职责如下：1. 遵守学校存储设备管理制度，合理使用存储设备；2. 定期对存储设备进行维护，确保设备正常运行；3. 发现存储设备故障及时报修；4. 对存储设备的使用情况进行登记，并定期上报信息化管理部门。
第三章存储设备采购与验收第六条学校存储设备采购应遵循公开、公平、公正的原则，严格执行采购程序。
第七条存储设备采购前，信息化管理部门应进行市场调研，选择性能稳定、质量可靠、售后服务良好的产品。
第八条存储设备采购后，信息化管理部门应组织相关部门进行验收，确保设备符合采购要求。
第四章存储设备安装与调试第九条存储设备安装前，信息化管理部门应制定详细的安装方案，明确安装步骤、技术要求和安全措施。
第十条存储设备安装过程中，信息化管理部门应派专人负责监督，确保安装质量。
第十一条存储设备安装完成后，信息化管理部门应组织进行调试，确保设备正常运行。
第五章存储设备维护与管理第十二条学校存储设备应定期进行维护，包括硬件检查、软件升级、数据备份等。
第十三条存储设备维护工作由信息化管理部门负责，各部门应积极配合。
第十四条存储设备维护内容包括：1. 定期检查存储设备硬件，确保设备正常运行；2. 定期检查存储设备软件，确保软件版本更新；3. 定期进行数据备份，确保数据安全；4. 定期清理存储设备中的垃圾文件，提高存储空间利用率；5. 定期检查存储设备的安全防护措施，确保设备安全。
第7章练习题
第7章设备管理一、单选题1、通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成若干用户共享的设备，这种设备称为（ C ）。
A. 存储设备B. 系统设备C. 虚拟设备D. 用户设备2、通道是一种（C ）。
A. I/O端口B. 共享文件C. I/O专用处理器D. 数据通道3、（A ）是操作系统中采用的以空间换时间的技术。
A. 缓冲技术B. 并行技术C. 通道技术D. 虚拟存储技术4、通道又称为I/O处理机，它用于实现（A ）之间的信息传输。
A. 主存与外设B. CPU与外设C. 主存与外存D. CPU与外存5、对于磁盘来说，输入输出操作的信息传送单位是（D ）。
A. 字节B. 字C. 文件D. 块6、在采用Spooling技术的系统中，用户的打印数据首先被送到（C ）。
A. 打印机B. 磁盘的输入井C. 磁盘的输出井D. 终端7、设备管理程序对设备的管理是借助一些数据结构来进行的，下面的（B ）不属于设备管理的数据结构。
A. DCTB. JCBC. COCTD. CHCT8、缓冲技术中的缓冲池在（B ）中。
A. 外存B. 内存C. ROMD. 寄存器9、如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成，这种数据交换方式是（ C ）。
A. 中断方式B. 无条件存取方式C. DMA方式D. 程序查询方式10、在一般大型计算机系统中，主机对外围设备的控制可通过通道、设备控制器、设备三个层次来实现，下面的叙述中正确的是（B ）。
A.控制器可控制通道，设备在通道的控制下工作B.通道控制控制器，设备在控制器控制下工作C.通道和控制器分别控制设备D.控制器控制通道和设备工作11、下面关于设备驱动程序的论述中正确的是（D ）。
A.驱动程序与I/O设备紧密相关，因此为每一个I/O设备配备一个专门的驱动程序B. 驱动程序与I/O控制方式紧密相关，因此对DMA方式该以字节为单位去启动设备进行中断处理C.由于驱动程序与I/O设备（硬件）紧密相关，所以必须全部用汇编语言书写D.对于一台多用户机，配置了相同的8个终端，此时可只配置一个由多个终端共享的驱动程序12、操作系统中引入缓冲的目的是为了增强系统的（B ）能力。
存储结构与管理硬盘ppt课件
02 区、格式化以及挂载等常用的硬盘管理操作，以便熟练掌握文件系统的使用方法。
在打下坚实的理论基础并完成一些相关的实践练习后，我们将进一步完整地部署交换
03 （SWAP）分区、配置quota磁盘配额服务、使用VDO（虚拟数据优化）技术，以及掌握ln命
令带来的软硬链接。
03
PART ONE
一切从“/”开始
开机所需文件—内核、开机菜单以及所需配置文件等 以文件形式存放任何设备与接口 配置文件 用户主目录
存放单用户模式下还可以操作的命令 开机时用到的函数库，以及/bin与/sbin下面的命令要调用的函数
开机过程中需要的命令 用于挂载设备文件的目录
放置第三方的软件 系统管理员的家目录 一些网络服务的数据文件目录 任何人均可使用的“共享”临时目录 虚拟文件系统，例如系统内核、进程、外部设备及网络状态等 用户自行安装的软件 Linux系统开机时不会使用到的软件/命令/脚本 帮助与说明文件，也可放置共享文件 主要存放经常变化的文件，如日志 当文件系统发生错误时，将一些丢失的文件片段存放在这里
参数
m n d l t p w q
作用
查看全部可用的参数 添加新的分区 删除某个分区信息 列出所有可用的分区类型 改变某个分区的类型 查看分区表信息 保存并退出 不保存直接退出
fdisk命令中的参数以及作用
27
PART SIX
添加交换分区
Add Swap Partition
添加交换分区
交换（SWAP）分区
01 “/dev/sd”开头。而一台主机上可以有多块硬盘，因此系统采用
a～z来代表26块不同的硬盘（默认从a开始分配），而且硬盘的分 区编号也很有讲究： 主分区或扩展分区的编号从1开始，到4结束； 逻辑分区从编号5开始。
在打下坚实的理论基础并完成一些相关的实践练习后，我们将进一步完整地部署交换
03 （SWAP）分区、配置quota磁盘配额服务、使用VDO（虚拟数据优化）技术，以及掌握ln命
令带来的软硬链接。
03
PART ONE
一切从“/”开始
开机所需文件—内核、开机菜单以及所需配置文件等 以文件形式存放任何设备与接口 配置文件 用户主目录
存放单用户模式下还可以操作的命令 开机时用到的函数库，以及/bin与/sbin下面的命令要调用的函数
开机过程中需要的命令 用于挂载设备文件的目录
放置第三方的软件 系统管理员的家目录 一些网络服务的数据文件目录 任何人均可使用的“共享”临时目录 虚拟文件系统，例如系统内核、进程、外部设备及网络状态等 用户自行安装的软件 Linux系统开机时不会使用到的软件/命令/脚本 帮助与说明文件，也可放置共享文件 主要存放经常变化的文件，如日志 当文件系统发生错误时，将一些丢失的文件片段存放在这里
参数
m n d l t p w q
作用
查看全部可用的参数 添加新的分区 删除某个分区信息 列出所有可用的分区类型 改变某个分区的类型 查看分区表信息 保存并退出 不保存直接退出
fdisk命令中的参数以及作用
27
PART SIX
添加交换分区
Add Swap Partition
添加交换分区
交换（SWAP）分区
01 “/dev/sd”开头。而一台主机上可以有多块硬盘，因此系统采用
a～z来代表26块不同的硬盘（默认从a开始分配），而且硬盘的分 区编号也很有讲究： 主分区或扩展分区的编号从1开始，到4结束； 逻辑分区从编号5开始。
W144设备管理-(7.15.1)--C4-5-7磁盘容错技术-1
1. SFT-I低级磁盘容错技术，主要防止磁盘表面介质缺陷所 引起的数据丢失；
2. SFT-II中级磁盘容错技术，主要防止磁盘驱动器和磁盘控 制器故障所引起的数据丢失；
3. SFT-III高级系统容错技术，常使用双服务器，以保证在其 中一台服务器出现故障，甚至停止工作时，整个系统仍 能照常运作。
ห้องสมุดไป่ตู้
第一级容错技术
• 每当系统重新启动时，都要对这两份目录和 FAT进行检查，以保证它们的一致性。
热修复重定向和写后读校验
• 热修复重定向
– 系统将一定的磁盘容量作为热修复重定向区，用于存 放当发现磁盘块有缺陷时的待写数据，并对写入该区 的所有数据进行登记，以便于以后对此数据进行访问。
• 写后读校验
– 每次将数据写到磁盘以后，立即从磁盘上读出该块数 据，并进行对比。若写入的数据与读出的数据一致， 则表示写入成功；否则，重写数据。若重写后两者仍 不一致，则认为该磁盘块有缺陷，便将该块标识为坏 块，相应数据写入热修复重定向区中。
• 最早出现、最基本的容错技术，包括： 1. 双份目录和双份文件分配表 2. 热修复重定向和写后读校验
双份目录和双份文件分配表
• 可在不同的磁盘上或同一磁盘的不同区域中， 分别建立维护两份文件目录和FAT。
• 当其中一个目录或FAT损坏时，系统便自动启 用另一个目录和FAT，同时在磁盘的其它区域 再建立新的文件目录和FAT。
磁盘容错技术
• 保证磁盘数据的可靠性。
• 磁盘容错技术
– 通过在系统中设置冗余部件来提高系统可靠性。
– 冗余部件包括增加冗余的磁盘驱动器、磁盘控制器等， 使得当磁盘系统某部分出现缺陷或故障时，磁盘仍能 正常工作，且不至于造成数据的错误和丢失。
计算机操作系统名词解释
第一章引论1操作系统：操作系统是管理和控制计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。
2管态：当执行操作系统程序时，处理机所处的状态3目态：当执行普通用户程序时，处理机所处的状态。
4多道程序设计：在这种设计技术下，内存中能同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替的执行。
这些作业共享CPU和系统中的其他资源。
5并发：是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。
它是宏观上的概念。
6并行：是指两个或多个活动在同一时刻同时执行的情况。
7吞吐量：在一段给定的时间内，计算机所能完成的总工作量。
8分时：就是对时间的共享。
在分时系统中，分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。
9实时：表示“及时”或“既时”。
10系统调用：是用户在程序中能以“函数调用”形式调用的、由操作系统提供的子功能的集合。
每一个子功能称作一条系统调用命令。
它是操作系统对外的接口，是用户级程序取得操作系统服务的唯一途径。
11特权指令：指指令系统中这样一些指令，如启动设备指令、设置时钟指令、中断屏蔽指令和清内存指令，这些指令只能由操作系统使用。
12命令解释程序：其主要功能是接收用户输入的命令，然后予以解释并且执行。
13脱机I/O：是指输入/输出工作不受主机直接控制，而由卫星机专门负责完成I/O，主机专门完成快速计算任务，从而二者可以并行操作。
14联机I/O：是指作业的输入、调入内存及结果输出都在CPU直接控制下进行。
15资源共享：是指计算机系统中的资源被多个进程所功用。
例如，多个进程同时占用内存，从而对内存共享；它们并发执行时对CPU进行共享；各个进程在执行过程中提出对文件的读写请求，从而对磁盘进行共享等等。
第二章进程和线程1顺序性：是指顺序程序所规定的每个动作都在上个动作结束后才开始的特性。
2封闭性：是指只有程序本身的动作才能改变程序的运行环境。
3可再现性：是指程序的执行结果与程序运行的速度无关。
《操作系统原理》 第8章 设备管理
1、缓冲技术的实现原理
当某个进程进行数据输出操作时，先将数据 送入缓冲区，当缓冲区满时再将缓冲区的内容送 到输出设备上；反之，当一个进程完成输入操作 时，先将输入设备上的数据送入缓冲区，当缓冲 区满时，再由CPU将数据取走。在缓冲管理中必 须建立缓冲区，缓冲区的设定有两种方式：可以 采用专门的硬件方法来实现缓冲，但会增加硬件 成本，除了在关键的地方采用少量必要的硬件缓 冲器外，在许多操作系统中都采用另一种称为软 件缓冲的方式，即从主存空间中划定出一个特殊 的内存区域作为缓冲区。
8.1.2
设备管理子系统的主要功能
设备管理属于操作系统中最烦琐、 最具复杂性的部分。为了有效的提高系统 中设备的效率，在设备管理中不仅涉及了 I/O中断、缓冲及通道技术,而且还包括了 各种类型设备的分配、启动以及虚拟设备 等多方面的管理。为了对物理特性各异的 设备,在调用时具有统一的格式和界面，以 方便用户,在设备管理中应追求如下的目标：
3.从资源分配角度进行划分 1)独占设备（Independence Device）：一 次只允许分给一个用户作业使用的设备。 设备一旦被分出去后，在作业的整个执行 期间都被单独占用，别的作业不能与之共 用，必须等占用释放后才可再用。而且， 这类设备如果分配不当，可能会造成死锁。 多数是一些慢速设备，如磁卡机、打印机、 A/D、D/A转换器等。
3．多缓冲及缓冲池管理
双缓冲技术提高了I/O设备的并行度，但由于 在计算机系统中，CPU的速度总是比外设快得多， 真正要实现CPU与外设的并行操作，双缓冲技术还 不能达到要求，为此，在计算机中都采用多缓冲或 缓冲池结构。多缓冲是把主存中的多个缓冲区组织 成两部分，一部分用于做输入缓冲区，另一部分作 为输出缓冲区。缓冲池则是将多个缓冲区连接成一 个完整的区域，其中每个区既可以作为输入又可以 作为输出用。多缓冲及缓冲池是系统中的共享资源， 可供各进程使用，由系统统一分配和管理。它的使 用必须互斥地进行。
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98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
Head pointer: 53
第7章设备管理磁盘
FCFS
Illustration shows total head movement of 640 cylinders.
第7章设备管理磁盘
SSTF(Shortest Seek Time First) 最短寻道时间优先
l 旋转延迟时间(rotation time)
– 当前位置旋转到所需物理块的时间
l 传输时间(transfer time)
– 实际磁盘访问操作所需时间
l 注：磁头移动约占总访问时间的70%
第7章设备管理磁盘
磁盘的驱动调度
l 先移臂调度 l 再旋转调度 l 目标：
– 移臂时间最短 – 旋转周数最少
第7章设备管理磁盘
l Selects the request with the minimum seek time from the current head position.
l SSTF scheduling is a form of SJF scheduling; may cause starvation of some requests.
第7章设备管理磁盘
N-Step-SCAN
FCFS
SCAN
第7章设备管理磁盘
FSCAN
l N-Step-SCAN算法的简化 l 两个子队列
– 当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列， 以SCAN算法处理
– 在扫描期间新出现的所有请求磁盘I/O的进 程形成的队列，作为等待处理的队列
第7章设备管理磁盘
l SFT-III
– 高级磁盘容错技术，SFT III allows two servers to mirror each other so that one server is always available in case the other one fails.
第7章设备管理磁盘
SFT-I
磁盘的驱动调度
l 驱动调度的目的
– 减少I/O请求服务所需的总时间，提高系统 效率
l 影响驱动调度的因素
– I/O请求优化排序 – 信息在辅存上的排列方式 – 文件在辅存上的分配方法
第7章设备管理磁盘
磁盘移臂调度算法
l 目标：
– 使磁盘的平均寻道时间最少
l Seek time seek distance
l 双份目录和双份FAT l 热修复重定向
– 将一定磁盘容量作为热修复重定向区，某磁 盘块有缺陷时从中选择一块
l 写后读检验
第7章设备管理磁盘
磁盘镜像
SFT-II
磁盘双工
第7章设备管理磁盘
RAID ( 廉价磁盘冗余阵列 )
l 并行交叉存取 l RAID分级
– RAID 0 – RAID 1 – RAID 2 – RAID 3 – RAID 4 – RAID 5 – RAID 6 – RAID 7
2、 磁盘容错技术
l 在系统中设置冗余部件提高系统可靠性 l 磁盘容错技术
– 磁盘驱动器冗余 – 磁盘控制器冗余
第7章设备管理磁盘
SFT( System Fault Tolerance )
l SFT-I
– 低级磁盘容错技术、防止磁盘表面发生缺陷导致数 据丢失
l SFT-II
– 中级磁盘容错技术、防止磁盘驱动器/控制器故障导 致系统不能正常工作
第7章设备管理磁盘
SCAN
l 在考虑欲访问磁道与当前磁盘距离时，优先考虑磁 盘的当前移动方向
l The disk arm starts at one end of the disk, and moves toward the other end, servicing requests until it gets to the other end of the disk, where the head movement is reversed and servicing continues.
第7章设备管理磁盘
SCAN算法存在问题
l 当磁头刚移过某一磁道时，恰有一进程 提出对此磁道的访问请求，此时，该进 程必须等待磁头按本方向扫描完所有要 访问的磁道后，并反方向扫描回来时才 处理该请求
l 进程请求被严重推迟
第7章设备管理磁盘
C-SCAN
l Provides a more uniform wait time than SCAN. l The head moves from one end of the disk to the
第7章设备管理磁盘
移臂调度算法
l 先来先服务算法（FCFS）
– 按I/O请求到达顺序处理
l 最短寻道时间优先法（SSTF）
– 先完成距当前存取臂距离最近的柱面上的I/O请求
l 扫描法（SCAN，电梯调度算法） l 循环扫描（Circular SCAN） l N-Step-SCAN算法 l FSCAN算法
other. servicing requests as it goes. When it reaches the other end, however, it immediately returns to the beginning of the disk, without servicing any requests on the return trip. l Treats the cylinders as a circular list that wraps around from the last cylinder to the first one.
第7章设备管理磁盘
2020/11/27
第7章设备管理磁盘
1、磁盘I/O
l 提高磁盘I/O速度的主要途径
– 选择性能好的磁盘 – 采用好的磁盘调度算法 – 设置磁盘Cache
第7章设备管理磁盘
磁盘的类型
l 硬盘——软盘 l 单片盘——多片盘 l 固定头磁盘——移动头磁盘
– 固定头磁盘（访问速度快，成本高） – 移动头磁盘（访问速度较慢，成本较低）
第7章设备管理磁盘
How to Seek??
第7章设备管理磁盘
Disk Scheduling
l Several algorithms exist to schedule the servicing of disk I/O requests.
l We illustrate them with a request queue (0-199):
第7章设备管理磁盘
硬盘（Hard Disk）
l 柱面 Cylinder l 磁道 Track l 扇区 Sector l 磁头 Head
第7章设备管理磁盘
磁盘结构
扇区 Sector
第7章设备管理磁盘
访问磁盘所需时间
l 寻道时间——磁头移动时间(seek time)
– 当前位置移到正确磁道的时间
第7章设备管理磁盘
C-SCAN
第7章设备管理磁盘
上述算法可能出现的问题
l 磁臂粘着（Armstickiness）
– 磁臂长期停留在某处不动的情况
第7章设备管理磁盘
N-Step-SCAN
l 将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子 队列
l 磁盘调度按FCFS处理这些子队列 l 针对每个子队列采用SCAN算法
l Now the disk arm is moving toward 0 l Sometimes called the elevator algorithm. l Illustration shows total head movement of 208 cylinders.
第7章设备管理磁盘
Байду номын сангаас
SCAN
l Illustration shows total head movement of 236 cylinders.
第7章设备管理磁盘
SSTF (640236)
第7章设备管理磁盘
SSTF
l 饥饿现象（Starvation）
– 系统中不断有新进程到达，且新进程要访问 的磁道与磁头当前所在磁道的距离较近时， 新进程的I/O请求被优先满足，导致老进程 出现饥饿现象
第7章设备管理磁盘
后备系统
l 类型
– 磁带：容量大、价廉、速度慢、顺序存取 – 硬盘：容量大、速度快、价高 – 光盘：容量大、保存期长
第7章设备管理磁盘
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/27
第7章设备管理磁盘
Head pointer: 53
第7章设备管理磁盘
FCFS
Illustration shows total head movement of 640 cylinders.
第7章设备管理磁盘
SSTF(Shortest Seek Time First) 最短寻道时间优先
l 旋转延迟时间(rotation time)
– 当前位置旋转到所需物理块的时间
l 传输时间(transfer time)
– 实际磁盘访问操作所需时间
l 注：磁头移动约占总访问时间的70%
第7章设备管理磁盘
磁盘的驱动调度
l 先移臂调度 l 再旋转调度 l 目标：
– 移臂时间最短 – 旋转周数最少
第7章设备管理磁盘
l Selects the request with the minimum seek time from the current head position.
l SSTF scheduling is a form of SJF scheduling; may cause starvation of some requests.
第7章设备管理磁盘
N-Step-SCAN
FCFS
SCAN
第7章设备管理磁盘
FSCAN
l N-Step-SCAN算法的简化 l 两个子队列
– 当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列， 以SCAN算法处理
– 在扫描期间新出现的所有请求磁盘I/O的进 程形成的队列，作为等待处理的队列
第7章设备管理磁盘
l SFT-III
– 高级磁盘容错技术，SFT III allows two servers to mirror each other so that one server is always available in case the other one fails.
第7章设备管理磁盘
SFT-I
磁盘的驱动调度
l 驱动调度的目的
– 减少I/O请求服务所需的总时间，提高系统 效率
l 影响驱动调度的因素
– I/O请求优化排序 – 信息在辅存上的排列方式 – 文件在辅存上的分配方法
第7章设备管理磁盘
磁盘移臂调度算法
l 目标：
– 使磁盘的平均寻道时间最少
l Seek time seek distance
l 双份目录和双份FAT l 热修复重定向
– 将一定磁盘容量作为热修复重定向区，某磁 盘块有缺陷时从中选择一块
l 写后读检验
第7章设备管理磁盘
磁盘镜像
SFT-II
磁盘双工
第7章设备管理磁盘
RAID ( 廉价磁盘冗余阵列 )
l 并行交叉存取 l RAID分级
– RAID 0 – RAID 1 – RAID 2 – RAID 3 – RAID 4 – RAID 5 – RAID 6 – RAID 7
2、 磁盘容错技术
l 在系统中设置冗余部件提高系统可靠性 l 磁盘容错技术
– 磁盘驱动器冗余 – 磁盘控制器冗余
第7章设备管理磁盘
SFT( System Fault Tolerance )
l SFT-I
– 低级磁盘容错技术、防止磁盘表面发生缺陷导致数 据丢失
l SFT-II
– 中级磁盘容错技术、防止磁盘驱动器/控制器故障导 致系统不能正常工作
第7章设备管理磁盘
SCAN
l 在考虑欲访问磁道与当前磁盘距离时，优先考虑磁 盘的当前移动方向
l The disk arm starts at one end of the disk, and moves toward the other end, servicing requests until it gets to the other end of the disk, where the head movement is reversed and servicing continues.
第7章设备管理磁盘
SCAN算法存在问题
l 当磁头刚移过某一磁道时，恰有一进程 提出对此磁道的访问请求，此时，该进 程必须等待磁头按本方向扫描完所有要 访问的磁道后，并反方向扫描回来时才 处理该请求
l 进程请求被严重推迟
第7章设备管理磁盘
C-SCAN
l Provides a more uniform wait time than SCAN. l The head moves from one end of the disk to the
第7章设备管理磁盘
移臂调度算法
l 先来先服务算法（FCFS）
– 按I/O请求到达顺序处理
l 最短寻道时间优先法（SSTF）
– 先完成距当前存取臂距离最近的柱面上的I/O请求
l 扫描法（SCAN，电梯调度算法） l 循环扫描（Circular SCAN） l N-Step-SCAN算法 l FSCAN算法
other. servicing requests as it goes. When it reaches the other end, however, it immediately returns to the beginning of the disk, without servicing any requests on the return trip. l Treats the cylinders as a circular list that wraps around from the last cylinder to the first one.
第7章设备管理磁盘
2020/11/27
第7章设备管理磁盘
1、磁盘I/O
l 提高磁盘I/O速度的主要途径
– 选择性能好的磁盘 – 采用好的磁盘调度算法 – 设置磁盘Cache
第7章设备管理磁盘
磁盘的类型
l 硬盘——软盘 l 单片盘——多片盘 l 固定头磁盘——移动头磁盘
– 固定头磁盘（访问速度快，成本高） – 移动头磁盘（访问速度较慢，成本较低）
第7章设备管理磁盘
How to Seek??
第7章设备管理磁盘
Disk Scheduling
l Several algorithms exist to schedule the servicing of disk I/O requests.
l We illustrate them with a request queue (0-199):
第7章设备管理磁盘
硬盘（Hard Disk）
l 柱面 Cylinder l 磁道 Track l 扇区 Sector l 磁头 Head
第7章设备管理磁盘
磁盘结构
扇区 Sector
第7章设备管理磁盘
访问磁盘所需时间
l 寻道时间——磁头移动时间(seek time)
– 当前位置移到正确磁道的时间
第7章设备管理磁盘
C-SCAN
第7章设备管理磁盘
上述算法可能出现的问题
l 磁臂粘着（Armstickiness）
– 磁臂长期停留在某处不动的情况
第7章设备管理磁盘
N-Step-SCAN
l 将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子 队列
l 磁盘调度按FCFS处理这些子队列 l 针对每个子队列采用SCAN算法
l Now the disk arm is moving toward 0 l Sometimes called the elevator algorithm. l Illustration shows total head movement of 208 cylinders.
第7章设备管理磁盘
Байду номын сангаас
SCAN
l Illustration shows total head movement of 236 cylinders.
第7章设备管理磁盘
SSTF (640236)
第7章设备管理磁盘
SSTF
l 饥饿现象（Starvation）
– 系统中不断有新进程到达，且新进程要访问 的磁道与磁头当前所在磁道的距离较近时， 新进程的I/O请求被优先满足，导致老进程 出现饥饿现象
第7章设备管理磁盘
后备系统
l 类型
– 磁带：容量大、价廉、速度慢、顺序存取 – 硬盘：容量大、速度快、价高 – 光盘：容量大、保存期长
第7章设备管理磁盘
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/27
第7章设备管理磁盘