磁盘调度算法，懂了就能提升你的磁盘性能！

后端

2023-01-28 12:57:11

磁盘调度算法：优化磁盘性能的关键

随着大数据和云计算的兴起，存储系统面临着前所未有的挑战。磁盘作为存储系统的重要组成部分，其性能至关重要。优化磁盘性能的关键之一就是采用合理的磁盘调度算法。

什么是磁盘调度算法？

磁盘调度算法是指操作系统管理磁盘请求并确定其服务顺序的一组规则。其目标是最大化磁盘吞吐量和平均访问时间，同时减少磁盘寻道时间。

常见的磁盘调度算法

先来先服务 (FCFS) ：请求按照到达顺序服务，简单易用，但可能导致磁盘寻道时间过长。
最短寻道时间优先 (SSTF) ：为当前磁头位置最近的请求服务，减少磁盘寻道时间，但可能导致饥饿现象。
扫描算法 ：磁头单向顺序访问请求，避免饥饿现象，但寻道时间较长。
电梯算法 ：磁头像电梯一样移动，最大程度服务请求，减少寻道时间，但可能导致饥饿现象。
LOOK算法 ：磁头单向移动，顺序访问请求，避免饥饿现象，但寻道时间较长。

选择合适的算法

不同的算法适用于不同的场景。实时系统可选择FCFS算法保证及时响应；高吞吐量系统可选择SSTF或电梯算法提高吞吐量。

模拟不同算法

我们可以通过实验模拟不同调度算法的运行情况，以评估其性能：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

// 请求
struct Request {
  int track;
  int arrival_time;
};

// 磁头
struct Head {
  int current_track;
};

// 调度算法
enum Algorithm {
  FCFS,
  SSTF,
  SCAN,
  ELEVATOR,
  LOOK
};

// 模拟调度
void simulate(vector<Request>& requests, Algorithm algorithm, Head& head) {
  switch (algorithm) {
    case FCFS:
      sort(requests.begin(), requests.end(), [](Request& a, Request& b) { return a.arrival_time < b.arrival_time; });
      break;
    case SSTF:
      sort(requests.begin(), requests.end(), [&head](Request& a, Request& b) { return abs(a.track - head.current_track) < abs(b.track - head.current_track); });
      break;
    case SCAN:
    case ELEVATOR:
      sort(requests.begin(), requests.end(), [](Request& a, Request& b) { return a.track < b.track; });
      break;
    case LOOK:
      sort(requests.begin(), requests.end(), [](Request& a, Request& b) { return a.track <= b.track; });
      break;
  }

  // 模拟磁盘寻道
  for (Request& request : requests) {
    head.current_track = request.track;
  }
}

int main() {
  // 创建请求列表
  vector<Request> requests = {
    {10, 0},
    {20, 2},
    {30, 5},
    {40, 8},
    {50, 12}
  };

  // 初始化磁头
  Head head = {0};

  // 模拟不同算法
  for (Algorithm algorithm : {FCFS, SSTF, SCAN, ELEVATOR, LOOK}) {
    simulate(requests, algorithm, head);
    
    // 输出结果
    cout << "Algorithm: " << algorithm << endl;
    cout << "Seek Time: " << head.current_track << endl;
  }

  return 0;
}