第九章 操作系统引论
9．1 磁盘I/O
9．2 外存分配方法
9．3 空闲存储空间的管理
9．4 磁盘容错技术
9．5 文件系统的性能改善
9．6 数据一致控制
9．1 磁盘I/O
提高磁盘I/O速度的主要途径：
⑴选择性能好的磁盘；
⑵采用好的磁盘调度算法
⑶设置磁盘高速缓冲区
1．磁盘性能简述
⑴数据组织——标识符字段、数据字段
⑵磁盘类型——固定头磁盘：每条磁道有一个读/写磁头
移动头磁盘：每一个盘面仅配有一个磁头
⑶磁盘访问时间
寻道时间：把磁头从当前位置移动到指定磁道上所经历的时间。
旋转延迟时间：指定扇区移动到磁头下面所经历的时间
传输时间：把数据从磁盘读出，或向磁盘写入数据所经历的时间
2．早期的磁盘调度算法：
⑴先来先服务：
根据进程访问磁盘的时间顺序先来先服务
优点：公平、简单
缺点：效率低
⑵最短寻道时间优先：
总是选择请求对列中距磁头当前距离最近的请求为之服务。
缺点：新请求不断到达，磁头往往滞留在中央柱面，致使远离中央的柱面的访问无限延长。“饿死”现象
⑶各种扫描算法
①扫描算法（SCAN）：
进程“饥饿”现象
总是选择请求对列中沿移动臂移动方向上距磁头当前距离最近的请求为之服务。
②循环扫描算法（CSCAN）：
③N-Step-SCAN调度算法
N-Step-SCAN调度算法
FSCAN调度算法
9．2 外存分配方法
1．连续分配：
优点：顺序访问容易；顺序访问速度快。
缺点：要求有连续的存储空间
必须事先知道文件的长度
2．链接分配
隐式链接：在文件目录的每个目录项中含有指向链接文件第一和最后一个盘块的指针
显式链接：把用于链接文件各物理块的指针，显式的存放在内存的一张链接表中
3．索引分配
单级索引分配：
多级索引分配：
混合分配方式：直接地址、一次间接地址、多次间接地址
9．3 空闲存储空间的管理
1．空闲表法：
2．空闲链表法
⑴空闲盘块链
⑵空闲盘区链
3．位示图法
位示图
盘块的分配
盘块的回收
4．成组链接法
空闲盘块的组织
空闲盘块的分配与回收
9．4 磁盘容错技术
磁盘容错技术：
SFT-1：低级磁盘容错技术，主要用于防止磁盘表面仿生缺陷所引起的数据丢失；
SFT-2：中级磁盘容错技术，主要用于防止磁盘驱动器和磁盘控制器故障引起的系统不能正常工作；
SFT-3：高级磁盘容错技术。
1．第一级容错技术
⑴双份目录和双份文件分配表
⑵热修复重定向和写后读校验：
热修复重定向：
写后读校验：
2．第二级容错技术
⑴磁盘镜像
⑵磁盘双工
3．廉价磁盘冗余阵列
⑴并行交叉存取
⑵RAID分级
⑶RAID的优点
4．后备系统
⑴后备系统的类型
磁带机：
硬盘：
光盘：
⑵拷贝方法：
完全转储：
增量转储：
9．5 文件系统的性能改善
提高对文件的访问速度：
⑴改进文件的目录结构以及检索目录的方法，来减少对文件的查找时间；
⑵选择好的文件存储结构，以提高对文件的访问速度；
⑶提高磁盘I/O速度，以提高对数据的传送速度。
1．磁盘高速缓存
⑴磁盘高速缓存的形式——指利用内存中的存储空间，来暂存从磁盘中读出的一系列盘块中的信息。
在内存中开辟一个单独的存储空间
把所有未利用的内存空间变为一个缓冲池
⑵数据交付——将磁盘高速缓存中的数据传送给请求者进程。
数据交付
指针交付
⑶置换算法
⑷周期性写回磁盘
2．优化数据的分布
⑴优化物理块的分布
⑵优化索引结点的分布
3．提高磁盘I/O速度的其它方法
⑴提前读
⑵延迟写
⑶虚拟盘
9．6 数据一致控制
1．事务
⑴事务的定义
⑵事务记录
⑶恢复算法
2．检查点
⑴检查点
⑵恢复算法
3．并发控制
⑴利用互斥锁来实现“顺序性”
⑵利用互斥锁和共享锁来实现顺序性
4．若干具体的数据的一致性问题
⑴重复文件的一致性
⑵盘块好的一致性的检查
⑶链接数一致性检查