-
Планирование дисковых обменов
Рассмотрим различные стратегии организации планирования дисковых обменов. При этом преследуется цель проиллюстрировать то многообразие подходов к решению данной проблемы, которые имеют место в мире, с краткими результатами и выводами.
Будем рассматривать некоторое дисковое устройство, обмен с которым осуществляется дорожками (т.е. происходит обращение и считывание соответствующей дорожки). Пускай имеется очередь запросов к следующим дорожкам: 4, 40, 11, 35, 7, 14. Изначально головка дискового устройства позиционирована на 15-ой дорожке. Замети, что время на обмен складывается из трех компонентов: выход головки на позицию, вращение диска и непосредственно обмен. Для оценки эффективности алгоритмов будем подсчитывать суммарный путь, выраженный в количестве дорожек, который пройдет головка для осуществления всех запросов на обмен из указанной очереди.
Первая стратегия, которую мы рассмотрим, — стратегия FIFO (First In First Out). Эта стратегия основывается лишь на порядке появления запроса в очереди. В нашем случае (Рис. 136.) головка сначала начинает двигаться с 15 дорожки на 4, потом на 40 и т.д. После обработки всей указанной очереди суммарная длина пути составляет 135 дорожек, что в среднем можно охарактеризовать, как 22,5 дорожки на один обмен.
-
Планирование дисковых обменов. Модель fifo.
Альтернативой FIFO является стратегия LIFO (Last In First Out). Этот алгоритм в нашем случае имеет примерно те же характеристики, что и FIFO. Но данная стратегия оказывается полезной, когда поступают цепочки связанных обменов: процесс считывает информацию, изменяет ее и обратно записывает. Для таких процессов эффективнее всего будет выполнение именно цепочки обмена, иначе после считывания он не сможет продолжаться, т.к. будет ожидать записи (Рис. 137.).
-
Планирование дисковых обменов. Модель lifo.
Следующая стратегия — SSTF (Shortest Service Time First) — основана на «жадном» алгоритме. Термин «жадного» алгоритма обычно применяется к итерационным алгоритмам для выделения среди них класса алгоритмов, которые на каждой итерации ищут наилучшее решение. Применительно к нашей задаче данный алгоритм на каждом шаге осуществляет поиск в очереди запросов номер дорожки, требующей минимального перемещения головки диска. В итоге в нашем примере получаются достаточно хорошие результаты, но данный алгоритм имеет существенный недостаток: ему присуща проблема голодания крайних дорожек (Рис. 138.).
-
Планирование дисковых обменов. Модель sstf.
Еще один алгоритм — алгоритм, основанный на приоритетах процессов (PRI). Данный алгоритм подразумевает, что каждому процессу присваивается некоторый приоритет, тогда в заказе на обмен присутствует еще и приоритет. И, соответственно, очередь запросов обрабатывается согласно приоритетам. Здесь встает серьезная проблема корректной организации выдачи приоритета, иначе будут возникать случаи голодания низкоприоритетных процессов.
Следующий алгоритм, который мы рассмотрим, — «лифтовый» алгоритм, или алгоритм сканирования (SCAN). Данный алгоритм основан на том, что головка диска перемещается сначала в одну сторону до границы диска, выбирая каждый раз из очереди запрос с номером обозреваемой головкой дорожки, а затем — в другую. Тогда заведомо известно, что для любого набора запросов потребуется перемещений не больше удвоенного числа дорожек на диске. Данный алгоритм может приводить к деградации системы вследствие голодания некоторых процессов в случае, когда идет интенсивный обмен с некоторой локальной областью диска (Рис. 139.).
