12.4.4 Планирование по принципу n-Step scan

Описанная выше базовая стратегия SCAN имеет одну интересную модификацию под названием N-Step SCAN (N-шаговое сканирование). В ней головки также совершают движения туда и обратно, как в случае SCAN, но на каждом проходе обслуживаются только те запросы, которые существовали в момент начала прохода. Запросы, поступающие во время прохода, группируются и упорядочиваются таким образом, чтобы их можно было оптимально обслужить на обратном ходу (Рис. 12.6).

Рис. 12.6 Планирование по принципу N-Step SCAN.

Стратегия N-Step SCAN обеспечивает хорошие показатели как по пропускной способности, так и по среднему времени ответа. Однако самой важной ее чертой является небольшая дисперсия времен ответа по сравнению с принципом SSTF или обычным вариантом планирования SCAN. Стратегия N-Step SCAN исключает возможность бесконечного откладывания, которое обычно возникает в случае поступления большого количества запросов на обращение к текущему цилиндру. Эта стратегия предусматривает запоминание таких запросов для обслуживания при обратном ходе каретки.

12.4.5 Планирование по принципу c-scan

Еще одна интересная модификация базовой стратегии SCAN носит название C-SCAN («циклическое сканирование»). Стратегия C-SCAN исключает свойственное предыдущим стратегиям дискриминационное отношение к внутренним и наружным цилиндрам.

Рис. 12.7 Планирование по принципу C-SCAN.

Согласно стратегии C-SCAN, магнитные головки перемещаются от наружного цилиндра к внутреннему, причем обслуживание запросов производится по наикратчайшему времени поиска. Когда каретка завершает свой прямой ход, она скачком возвращается на обслуживание запроса, ближайшего к самому внешнему цилиндру, а затем возобновляет обслуживание запросов на прямом ходе, и внутреннему цилиндру. Стратегию C-SCAN можно реализовать таким образом, чтобы запросы, поступающие во время текущего прямого хода, обслуживались при следующем ходе (рис. 12.7). Благодаря этому стратегия C-SCAN полностью исключает дискриминацию запросов к внутренним или наружным цилиндрам. Она характеризуется очень малой дисперсией времен ответа.

Результаты моделирования показывают, что наиболее эффективная стратегия планирования работы дисковой памяти могла бы иметь два режима. В режиме малых нагрузок наилучшие результаты дает стратегия SCAN, в то время как при средних и больших нагрузках — стратегия C-SCAN. Стратегия C-SCAN с оптимизацией по временам ожидания записи дает эффективные результаты в условиях очень больших нагрузок.

12.4.6 Схема Эшенбаха

Эта стратегия, была первоначально разработана для системы продажи авиационных билетов, рассчитанной на очень большие нагрузки. Схема Эшенбаха стала одной из первых схем, где была сделана попытка оптимизации с учетом не только времени поиска цилиндра, но также и времени поиска записи на дорожке. Впоследствии оказалось, что стратегия C-SCAN с оптимизацией поиска записи при всех нагрузках является более эффективной, чем схема Эшенбаха.

Сводка наиболее распространенных стратегий оптимизации поиска цилиндров приведена в таблице:

FIFO («первый пришедший обслуживается первым»). В этой стратегии запросы обслуживаются в порядке поступления.

SSTF («с наименьшим временем поиска — первым»). При позиционировании каретки с магнитными головками следующим выбирается запрос, для которого необходимо минимальное перемещение каретки.

SCAN («сканирование»). Каретка с головками совершает движения туда и обратно над поверхностью, обслуживая все запросы, встречающиеся по пути. Каретка меняет направление движения только в случае, если в текущем направлении больше нет запросов для обслуживания.

C-SCAN («циклическое сканирование»). Обслуживая запросы, каретка с головками движется в одном направлении, а именно в направлении к внутренней дорожке. Если впереди больше нет запросов для обслуживания, каретка скачком возвраща­ется к началу, обслуживая запрос, ближайший к наружной дорожке, а затем продолжает движение внутрь.

N-Step SCAN («N-шаговое сканирование»). Каретка с головками совершает движения туда и обратно, как и в случае SCAN, однако все запросы, поступающие во время хода в одном направлении, группируются и перестраиваются таким образом, чтобы их можно было наиболее эффективно обслуживать во время обратного хода.

Схема Эшенбаха. Каретка с головками движется циклически, как в способе C-SCAN, однако данная схема отличается несколькими важными особенностями. При обслуживании каждого цилиндра осуществляется доступ точно к одной полной дорожке информации независимо от наличия еще запроса для этого цилиндра. Предусматривается переупорядочение запросов для обслуживания в рамках одного цилиндра с учетом углового положения записей, однако если два запроса относятся к перекрывающимся секторам одного цилиндра, то только один из них обслуживается при текущем ходе каретки.

Таблица 1. Основные стратегии планирования работы дисковой памяти.