OS IO调度算法

**OS IO调度算法**

IO调度算法是操作系统中一个非常重要的组成部分，它决定了磁盘I/O请求的执行顺序。好的IO调度算法可以显著提高系统性能，减少等待时间。

**1. FCFS(First-Come-First-Served)算法**

FCFS算法是最简单的一种IO调度算法。它按照请求到达的顺序来处理磁盘I/O请求。每次都先处理当前队列中最前面的请求。

c// FCFS算法示例代码typedef struct request {
 int id; // 请求ID int sector; // 扇区号} Request;

void fcfs(Request *requests, int n) {
 for (int i =0; i < n; i++) {
 // 处理当前队列中最前面的请求 process_request(requests[i]);
 }
}

FCFS算法的优点是简单易懂，但它有一个严重的问题：如果系统负载高，新到达的请求可能会被长时间阻塞。

**2. SSTF(Shortest-Seek-Time-First)算法**

SSTF算法根据磁盘头当前位置和请求扇区号来决定哪个请求应该优先处理。它选择距离当前位置最近的请求作为下一个要处理的请求。

c// SSTF算法示例代码void sstf(Request *requests, int n) {
 Request current_request = requests[0]; // 初始请求为队列中最前面的请求 for (int i =1; i < n; i++) {
 // 计算当前位置与每个请求的距离 int distance_i = abs(current_request.sector - requests[i].sector);
 int distance_j = abs(current_request.sector - requests[j].sector);

 if (distance_i < distance_j) {
 current_request = requests[i];
 }
 }

 // 处理当前队列中最前面的请求 process_request(current_request);
}

SSTF算法的优点是可以减少磁盘头移动距离，但它可能会导致请求被长时间阻塞。

**3. SCAN(Scan)算法**

SCAN算法根据磁盘头当前位置和请求扇区号来决定哪个请求应该优先处理。它选择距离当前位置最近的请求作为下一个要处理的请求，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。

c// SCAN算法示例代码void scan(Request *requests, int n) {
 Request current_request = requests[0]; // 初始请求为队列中最前面的请求 int direction =1; // 初始方向为正向 for (int i =1; i < n; i++) {
 // 计算当前位置与每个请求的距离 int distance_i = abs(current_request.sector - requests[i].sector);
 int distance_j = abs(current_request.sector - requests[j].sector);

 if (distance_i < distance_j) {
 current_request = requests[i];
 }
 }

 // 处理当前队列中最前面的请求 process_request(current_request);
}

SCAN算法的优点是可以减少磁盘头移动距离，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。

**4. C-SCAN(Continuous-Scan)算法**

C-SCAN算法根据磁盘头当前位置和请求扇区号来决定哪个请求应该优先处理。它选择距离当前位置最近的请求作为下一个要处理的请求，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。

c// C-SCAN算法示例代码void c_scan(Request *requests, int n) {
 Request current_request = requests[0]; // 初始请求为队列中最前面的请求 int direction =1; // 初始方向为正向 for (int i =1; i < n; i++) {
 // 计算当前位置与每个请求的距离 int distance_i = abs(current_request.sector - requests[i].sector);
 int distance_j = abs(current_request.sector - requests[j].sector);

 if (distance_i < distance_j) {
 current_request = requests[i];
 }
 }

 // 处理当前队列中最前面的请求 process_request(current_request);
}

C-SCAN算法的优点是可以减少磁盘头移动距离，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。

**5. LOOK(LOOK)算法**

LOOK算法根据磁盘头当前位置和请求扇区号来决定哪个请求应该优先处理。它选择距离当前位置最近的请求作为下一个要处理的请求，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。

c// LOOK算法示例代码void look(Request *requests, int n) {
 Request current_request = requests[0]; // 初始请求为队列中最前面的请求 int direction =1; // 初始方向为正向 for (int i =1; i < n; i++) {
 // 计算当前位置与每个请求的距离 int distance_i = abs(current_request.sector - requests[i].sector);
 int distance_j = abs(current_request.sector - requests[j].sector);

 if (distance_i < distance_j) {
 current_request = requests[i];
 }
 }

 // 处理当前队列中最前面的请求 process_request(current_request);
}

LOOK算法的优点是可以减少磁盘头移动距离，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。

**6. C-LOOK(Continuous-LOOK)算法**

C-LOOK算法根据磁盘头当前位置和请求扇区号来决定哪个请求应该优先处理。它选择距离当前位置最近的请求作为下一个要处理的请求，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。

c// C-LOOK算法示例代码void c_look(Request *requests, int n) {
 Request current_request = requests[0]; // 初始请求为队列中最前面的请求 int direction =1; // 初始方向为正向 for (int i =1; i < n; i++) {
 // 计算当前位置与每个请求的距离 int distance_i = abs(current_request.sector - requests[i].sector);
 int distance_j = abs(current_request.sector - requests[j].sector);

 if (distance_i < distance_j) {
 current_request = requests[i];
 }
 }

 // 处理当前队列中最前面的请求 process_request(current_request);
}

C-LOOK算法的优点是可以减少磁盘头移动距离，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。

**总结**

IO调度算法是操作系统中一个非常重要的组成部分，它决定了磁盘I/O请求的执行顺序。不同的IO调度算法有不同的优点和缺点。FCFS算法简单易懂，但可能导致请求被长时间阻塞。SSTF算法可以减少磁盘头移动距离，但可能导致请求被长时间阻塞。SCAN算法可以减少磁盘头移动距离，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。C-SCAN算法可以减少磁盘头移动距离，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。LOOK算法可以减少磁盘头移动距离，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。C-LOOK算法可以减少磁盘头移动距离，并且在扫描过程中，磁盘头会移动到最远端。

**参考**

1. "操作系统" by Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, and Greg Gagne2. "IO调度算法" by Wikipedia3. "磁盘I/O请求的执行顺序" by IBM