7-3常見儲存裝置管理範例指導老師 : 林芳苓老師學生 :D1024241002 游翔雯

D1024241026 陳 萱 D1024241053 廖健翔 D1024242003 鍾慧鈴

大綱 磁碟 排程 FCFS 先到先做 優先模式 SSTF 最短搜尋時間優先法 SCAN 電梯演算法 LOOK 演算法

磁碟磁碟就好像是一個龐大的邏輯區塊陣列，每個邏輯區塊可能對應一或多個磁區決定硬碟存取效能的因素 :1. 搜尋時間 (seek time)2. 旋轉延遲 (rotational latency)3. 傳輸時間 (transfer time)

排程磁碟讀寫頭的移動，對資料的存取時間影響很大，因此，當系統同時收到多個 I/O請求的時候，因進行適當的排程，減少讀寫頭的移動距離。

FCFS 先到先做依序將磁碟 I/O請求佇列中的請求取出優點：做法公平，不會發生飢餓現象。缺點：因分屬不同的行程，會隨機分散在各個磁軌，讀寫頭會經常需要移動，因此會得到很差的存取效能。

優先模式排程的重點是要符合作業系統的其他目標，例如提供互動式任務較短的回應時間。比較長的批次工作通常就會分配到較低的優先權。

SSTF 最短搜尋時間優先法 以磁頭目前的位置為基礎，選取目標位於距離最近之磁柱的 I/O請求，以減少讀寫頭的搜尋時間，但如果 I/O請求所需的磁軌距離其他請求都很遠，且系統中又不斷有比較近的磁軌需求產生，此時可能會發生飢餓現象。

SCAN 電梯演算法讀寫頭在磁碟最內側與最外側磁柱間來回移動，並且在移動的過程中，依序執行對所經磁軌的 I/O 請求。除非不斷發生對特定磁軌的 I/O 請求，否則不會發生飢餓現象。還有一種方式是在讀寫頭抵達一側之後，就立刻把它拉回另一側，從新進行存取，這種做法就稱為 C-SCAN(Circular SCAN)排程法。

LOOK演算法完成目前掃描方向最遠的 I/O請求之後就回頭。另外 C-LOOK 它會單向移動到最遠的磁軌請求之後，就回到距離開頭最近的下一個磁軌請求。

課堂練習假設磁碟驅動器具有 4000 個磁住，編號從 0 到 3999 ，現今磁頭正在服務磁柱 25 的要求，而前一次的要求是磁柱 105 。如果佇列中未服務的要求以 FCFS 的次序排列如下：

10 、 1500 、 950 、 175

由目前的讀寫頭位置開始，對於下列的每一種磁碟排程演算法，它的磁碟臂的移動方式與總移動距離（以磁柱數為單位）是多少？SSTFSCANC-SCANLOOKC-LOOK

練習解答 SSTF ： 1505

25 10 175 950 1500 SCAN ： 1525

25 10 0 175 950 1500 C-SCAN ： 7848

25 10 0 3999 1500 950 175 LOOK ： 1505

25 10 175 950 1500 C-LOOK ： 2830

25 10 1500 950 175

RAID是將數個磁碟串接在一起，將並行處理的觀念應用在I/O上，以改善儲存裝置的效能與可靠度。鏡像 : 是 RAID 技術的一種，是應用在確保整顆磁碟的資料都不要有遺失，好處是每次讀取動作能夠存取到的資料是原本的兩倍。資料切條 : 是為了分散資料所使用的技術。資料條 : 將大磁碟的虛擬磁碟資料加以切割，然後平均分配給多個實體磁碟儲存，所切割出來的邏輯單位。

RAID 的 I/O 平行運算效能 RAID 利用資料切條的技術，大幅提升 I/O 平行處理的能力，其次，即使傳輸路徑的頻寬夠大， RAID 的資料傳輸效果還受到 I/O 請求的資料分布影響。

RAID 架構比較RAID 等級 資料條單位 描述 適合的應用

0 邏輯區塊 沒有資料重複，無復原能力。 資料重要性較低，但需要高I/O 效能的應用

1 邏輯區塊 鏡像，成本高，效率高，磁碟故障時可迅速切換並繼續運作。 非常重要的檔案，如磁碟系統區 或 需 要 暖 備 援 (warm stand-by) 的場合。

2 位元 平行存取，漢明碼檢查，成本高。 目前未使用3 位元 平行存取，同位碼檢查。 大量資料傳輸需求的應用，如影像處理， CAD 。4 邏輯區塊 獨立存取，同位碼檢查，同位磁碟可能成為瓶頸。 目前未使用5 邏輯區塊 獨立存取，同位碼檢查。 I/O 請求大量的系統；可以提高同時處理的 I/O 請求數量。6 邏輯區塊 獨立存去， Reed-Solomon 碼檢查。 比 RAID5更高的可用性。

RAID 0+1 RAID 0+1 又稱為 RAID 01( 但不可等於 RAID 1) ，它是相對於 RAID 0 再做， RAID 1 的鏡像，它具有 RAID 0 的效能

與 RAID 1 的可靠度，整體表現比 RAID 5 更好。 但是因為它需要雙倍的磁碟數目，所以成本也比 RAID 5 更高。

RAID 1+0 RAID 1+0 又稱為 RAID 10 ，相當於對鏡像運算後的 RAID 1 做 RAID 0 資料切條動作。 RAID 1+0 所需要的磁碟數目和效能表現與 RAID 0+1相當，它的容錯能力比 RAID 0+1 要更強一些。

RAID 0+1 與 RAID 1+0不論是 RAID 0+1 或 RAID 1+0 ，一旦有一顆磁碟故障之後沒有更換，如果另一顆鏡像磁碟有任何錯誤發生，資料就完全無法復原。

題目 1 假設具有 150個磁軌 ( 編號 0 到 149)的磁碟讀寫頭剛剛完成磁軌 115的請求，目前正在服務磁軌 120的請求。佇列中的請求是依照 FCFS順序排列如下 :89,110,20,45,139 請分別寫出下列各排程所需移動的總磁軌數 (1)FCFS

(2)SSTF(3)SCAN(4)LOOK

(1 )FCFS:261 120 89 110 20 45 139 (2)SSTF:239 120 110 89 45 20 139 (3)SCAN:259 120 110 89 45 20 0 139 (4)LOOK:239 120 110 89 45 20 139

題目 1 解答

題目 2 RAID 中哪一個沒有資料重複及無復原能力 ? (A) RAID 1 (B) RAID 2 (C) RAID 3 (D) RAID 4 (E) 以上皆非

題目 2 解答

報告結束謝謝大家