操作系统模拟电梯调度：FCFS、SSTF算法实现

本文档提供了一段C++代码，用于模拟和比较四种不同的电梯调度算法：先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描算法（SCAN）和循环扫描算法（CSCAN）。这些算法在操作系统中用于优化磁盘驱动器的磁道访问，以减少平均寻道时间。 操作系统中的驱动调度是管理磁盘I/O操作的关键部分。当多个进程请求访问不同磁道时，电梯调度算法决定了磁头应该如何移动以高效地服务这些请求。以下是对这四种算法的详细解释： 1. 先来先服务（FCFS）算法： FCFS是最简单的调度策略，按照请求到达的顺序进行服务。在提供的代码中，FCFSQueue数组用于存储按照原始顺序访问的磁道。该算法不考虑磁头移动的距离，可能导致较长的平均寻道时间。 2. 最短寻道时间优先（SSTF）算法： SSTF算法试图最小化每次服务请求的寻道时间。它总是选择与当前磁头位置距离最近的请求。在代码中，SSTFQueue数组存储了经过优化后的访问顺序。通过对每个请求进行比较并交换位置，SSTF可以降低平均寻道时间，但可能会导致饥饿问题，即某些请求可能长时间得不到服务。 3. 扫描算法（SCAN）： SCAN算法从一端开始，向另一端移动，服务沿途的所有请求，然后返回到起点，再次朝另一个方向移动。在实际实现中，可能需要额外的数据结构来跟踪电梯的方向。此算法减少了磁头的往返次数，从而降低平均寻道时间，但不保证最短寻道时间。 4. 循环扫描算法（CSCAN）： CSCAN类似于SCAN，但它不返回起点，而是继续在另一端服务请求，形成一个连续的循环。这消除了SCAN算法中的往返，进一步降低了等待时间。然而，CSCAN也可能导致某些请求等待更长时间，尤其是当它们正好位于磁头运动方向的两端。 在代码中，SCANQueue和CSCANQueue分别用于存储这两个算法优化后的磁道访问顺序。虽然代码片段没有完全展示SCAN和CSCAN的实现，但可以通过类似SSTF的逻辑，结合磁头方向控制来实现。 为了评估这些算法的效果，通常会计算平均寻道长度，这是通过将所有相邻磁道之间的距离相加然后除以磁道总数得到的。代码中的sum变量用于累加这些距离，ave变量计算平均值。 总结来说，这段代码提供了模拟电梯调度算法的框架，用于理解这些算法如何影响磁盘I/O性能。通过运行这些算法并比较结果，可以更好地了解每种算法的优缺点，并为实际操作系统的磁盘调度提供参考。