如何在磁盘调度算法中找到平均寻道时间？

Posted 2023-03-17

【中文标题】如何在磁盘调度算法中找到平均寻道时间？

【英文标题】：How to find average seek time in disk scheduling algorithms?

【发布时间】：2019-04-26 08:37:39

【问题描述】：

Seek Time ：将读/写磁头从当前位置移动到所需磁道所需的时间。

我正在寻找磁盘调度算法中使用的平均寻道时间公式。

【问题讨论】：

这里已经回答了：***.com/questions/41767414/…

How is Average Seek Time Calculated?的可能重复

这里我正在寻找我们在磁盘调度算法中使用的公式，这不是一个重复的问题。

【参考方案1】：

如何在磁盘调度算法中找到平均寻道时间？ 我正在寻找磁盘调度算法中使用的平均寻道时间公式。

第一步是确定设备本身的地理位置。这是困难的。现代硬盘不能用旧的“柱面、磁头、扇区”三元组来定义，每个磁道的扇区数对于不同的磁道是不同的（外磁道上的扇区越多，圆周越大，内磁道上的扇区越少，圆周长更小），并且您可以获得的有关驱动器的所有信息（从设备本身，或从任何固件或操作系统 API）都是为了让旧版软件高兴的谎言。

要解决这个问题，您需要采用“基准测试策略”。具体来说，从 LBA 扇区 0 和 LBA 扇区 1 读取并测量它所花费的时间（建立“两个扇区在同一磁道上所用的时间”假设），然后在循环中从 LBA 扇区 0 然后 LBA 扇区 N 读取（ N 从 2 开始并增加），同时测量它所花费的时间并将其与之前的值进行比较，并寻找更大的时间增加，这表明您已经找到了“轨道 0”和“轨道 1”之间的边界。然后重复这个（从“track 1”中的第一个扇区开始）找到“track 1”和“track 2”之间的边界；并不断重复此操作以构建“每个轨道上有多少个扇区”的数组。请注意，事情并非如此简单 - 需要考虑各种缺陷（例如，物理扇区大于逻辑扇区、在轨道上交错的扇区、坏块替换、内置于磁盘驱动器中的内部缓存等）。当然，这会非常耗时（例如，您不想在每次操作系统启动时对每个磁盘都执行此操作），因此您需要获取硬盘的标识（制造商和型号）并存储自动在某处检测到几何，因此如果先前存储了该磁盘模型的几何，您可以跳过自动检测。

下一步是使用关于真实几何（而不是假几何）的信息与更多“基准测试策略”相结合来确定性能特征。理想情况下，您会尝试为expected_time = sector_read_time + rotational_latency + distance_between_tracks * head_travel_time + head_settle_time 之类的公式查找常量，可以这样完成：

测量从第一个磁道中的第一个扇区然后在第一个磁道中的扇区 N 读取的时间；对于 N 的每个值（对于第一个磁道中的每个扇区）并找到它可以花费的最短时间，将其除以 2 并称之为sector_read_time。 测量从第一个磁道中的第一个扇区然后在第一个磁道中的扇区 N 读取的时间；对于 N 的每个值（对于第一个磁道中的每个扇区）并找到它可以花费的最长时间，将其除以第一个磁道中的扇区数，并将其命名为 rotational_latency。 测量从第 N 道的第一个扇区读取到第 N+1 道的第一个扇区的时间，N 的范围从 0 到“max_track - 1”，并确定平均值，并将其命名为time0 测量从磁道 N 的第一个扇区到磁道 N+2 的第一个扇区读取的时间，N 的范围从 0 到 "max_track - 1"，并确定平均值，称为time1 假设head_travel_time = time1 - time0 假设head_settle_time = time0 - head_travel_time - sector_read_time

请注意，这也存在各种陷阱（与以前相同），并且（如果您解决它们）您可以期望的最好结果是通用估计（而不是准确的预测器）。

当然，这也将非常耗时，如果您将自动检测到的几何图形存储在某个位置，那么将自动检测到的性能特征也存储在同一个位置是一个好主意；这样您就可以跳过所有自动检测，如果该型号磁盘的所有信息之前都已存储。

请注意，以上所有内容均假设“没有缓存且没有混合/闪存层的独立旋转盘片硬盘”，并且在很多情况下完全没用。对于其他一些情况（SSD、CD/DVD），您需要不同的技术来自动检测它们的几何形状和/或特性。然后是 RAID 和虚拟化之类的东西，让事情变得更加复杂。

主要是； 实践起来太麻烦了。

相反；只需假设 cost = abs(previous_LBA_sector_number - next_LBA_sector_number) 和/或让硬盘自行整理出最佳顺序（例如，使用本机命令队列 - 参见 https://en.wikipedia.org/wiki/Native_Command_Queuing ）。