操作系统实验：磁盘移臂调度算法实现与分析

"该资源是山东大学操作系统课程的一个实验，主要关注磁盘移臂调度算法。实验目的是让学生深入理解操作系统中的设备管理技术，特别是磁盘调度的重要性和不同算法的实现。实验环境中使用了Intel Pentium Dual CPU T4200处理器和Linux操作系统。实验内容包括实现和比较SCAN、C-SCAN、LOOK以及FCFS和SSTF等磁盘调度算法，并通过随机生成的磁盘柱面请求序列来动态观察和分析性能。提供的核心代码展示了如何在dask.cc程序中添加SCAN算法的实现。 实验要求学生掌握以下关键知识点： 1. **磁盘移臂调度**：磁盘移臂调度是指操作系统如何决定下一个要服务的磁道，以优化磁盘访问时间。这是提高硬盘性能的关键，因为磁头移动到不同磁道所需的时间差异很大。 2. **FCFS（First-Come, First-Served）**：是最简单的调度算法，按照请求的先后顺序服务。但这种算法可能导致磁臂频繁地来回移动，增加平均等待时间和寻道时间。 3. **SSTF（Shortest Seek Time First）**：优先选择离当前磁头位置最近的请求，减少平均寻道时间。然而，SSTF可能导致饥饿现象，某些请求可能长时间得不到服务。 4. **SCAN算法**：也称为电梯调度，磁头沿一个方向连续服务请求，直到到达磁盘的边界，然后反向移动并继续服务请求。在提供的代码中，`Scan`函数实现了这一算法，通过查找当前方向上最接近的未服务请求。 5. **C-SCAN算法**：是对SCAN算法的改进，避免了磁头返回原点时可能引起的长等待时间。当磁头到达磁盘边界时，它会立即改变方向，跳过所有已服务的磁道，直接返回另一个边界。 6. **LOOK算法**：类似于SCAN，但在到达边界时，磁头会立即转向服务相反方向的第一个请求，而不是跳过已服务的磁道。 7. **模拟和分析**：学生需要对不同算法的执行结果进行观察和分析，比较它们的性能指标，如平均寻道时间、平均等待时间和服务时间。 8. **随机生成请求序列**：实验要求扩展程序以随机生成请求序列，这有助于更全面地评估各种算法在实际工作负载下的表现。 通过这个实验，学生不仅能学习到基本的磁盘调度算法，还能提升编程技巧和数据分析能力，从而对操作系统中这一重要组成部分有更深入的理解。"