操作系统之课程设计常用磁盘调度算法的实现，附源码

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分类专栏：程序员文章标签：课程设计算法 java

于 2024-05-03 15:20:18 首次发布

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本文详细介绍了操作系统中常用的四种磁盘调度算法：先来先服务(FCFS), 最短寻道时间优先(SSTF), 扫描(SCAN)和循环扫描(C-SCAN)。通过伪代码展示了各算法的实现，并通过实际测试验证了算法的性能。FCFS简单公平但效率不高，SSTF考虑了寻道时间但可能导致饥饿现象，SCAN和C-SCAN则通过磁头方向的控制优化了寻道时间。文章还提供了测试界面截图和结果，便于读者理解和学习。" 102549913,8587116,DNS解析原理与浏览器访问流程详解,"['网络协议', '域名解析', '网络基础']

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进程调度。又称为低级调度。按照某种方法私策略从就绪队列中选取一个进程给CPU。

1.3.8典型的调度算法

先来先服务调度算法(FCFS)
短作业优先(SJF)调度算法

从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将他们调入内存运行。

短进程优先(SPF)调度算法

从就绪队列中选择一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使之立即执行。

优先级调度算法

根据能否抢占进程，可将调度算法分为:

（1）非剥夺式优先级调度算法

（2）剥夺式优先级调度算法

根据进程创建后其优先级是否可以改变，分为:

（3）静态优先级。优先级在创建进程时确定且在进程的整个运行期间保持不变。

（4）动态优先级。可动态调整优先级。

高响应比优先调度算法

高响应比优先调度算法主要用于作业调度，该算法是对FCFS调度算法和SJF调度算法的种综合平衡，同时考虑每个作业的等待时间和估计的运行时间。在每次进行作业调度时，先计算后备作业队列中每个作业的响应比，从中选出响应比最高的作业投入运行。

（1）当作业的等待时间相同时，则要求服务时间越短，其响应比越高，有利于短作业。

（2）当要求服务时间相同时，作业的响应比由其等待时间决定，等待时间越长，其响应比越高，因而它实现的是先来先服务

（3）对于长作业，作业的响应比可以随等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时，其响应比便可升到很高，从而也可获得处理机。克服了饥饿状态，兼顾了长作业。

6.时间片轮转调度算法

7.多级反馈队列调度算法

多级反馈队列调度算法的实现思想如下:

（1）应设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级，第1级队列的优先级最高，第2级队列次之，其余队列的优先级逐次降低。

（2）赋予各个队列中进程执行时间片的大小也各不相同，在优先级越高的队列中，每个进程的运行时间片就越小。例如，第2级队列的时间片要比第1级队列的时间片长1倍…第计1级队列的时间片要比第i级队列的时间片长1倍。

（3）当一个新进程进入内存后，首先将它放入第1级队列的末尾，按FCFS原则排队等待调度。当轮到该进程执行时，如它能在该时间片内完成，便可准备撤离系统;如果它在一个时间片结束时尚未完成，调度程序便将该进程转入第2级队列的末尾，再同样地按FCFS原则等待调度执行;如果它在第2级队列中运行一个时间片后仍未完成，再以同样的方法放入第3级队列如此下去，当一个长进程从第1级队列依次降到第n级队列后，在第n级队列中便采用时间片轮转的方式运行。

（4）仅当第1级队列为空时，调度程序才调度第2级队列中的进程运行;仅当第1(i-1)级队列均为空时，才会调度第i级队列中的进程运行。如果处理机正在执行第i级队列中的某进程时又有新进程进入优先级较高的队列(第1(i-1)中的任何一个队列)，则此时新进程将抢占正在运行进程的处理机，即由调度程序把正在运行的进程放回到第i级队列的末尾，把处理机分配给新到的更高优先级的进程。

2各模块伪码算法

磁盘调度算法共分四种：先来先服务（FCFS）算法、最短寻道时间优先（SSTF）算法、扫描调度（SCAN）算法、循环扫描（C-SCAN）算法。故本设计有一个主函数定义模块和四个调度算法模块，共计五个模块，如图2.1所示。

图2.1程序流程图

2.1定义函数部分主要代码

此模块为整个程序代码段的主函数。它主要定义了其它的四个程序子模块。分别是：先来先服务（FCFS）算法、最短寻道时间优先（SSTF）算法、扫描调度（SCAN）算法、循环扫描（C-SCAN）算法。

#include

using

namespace std;

void FCFS(int

a[]，int n);

void SSTF(int

a[]，int n);

void SCAN(int

a[]，int n);

void CSCAN(int

a[]，int n);

2.2先来先服务（FCFS）算法

这是一种简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度，磁头访问序列不变，依次读出。此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。但此算法由于未对寻道进行优化，致使平均寻道时间可能较长。

优点：简单，公平；

缺点：效率不高，相邻两次请求可能会造成最内到最外的柱面寻道，使磁头反复移动，增加了服务时间，对机械也不利。

输入磁道号，按先来先服务的策略输出磁盘请求序列，求平均寻道长度，输出移动平均磁道数，如图2.2所示。

部分主要代码：

void FCFS(int

a[]，int n)

{

int sum=0，j，i，first=0，now;

cout<<“请输入当前磁道号：”;

cin>>now;//确定当前磁头所在位置

cout<<“磁盘调度顺序为：”<<endl;

for(

i=0;i<n;i++){

cout<<a[i]<<"

";}

for(i=0，j=1;j<n;i++，j++){

first+=abs(a[j]-a[i]);}

sum+=first+abs(now-a[0]);

cout<<endl;

cout<<"移动的总磁道数为： "<<sum<<endl;}

图2.2 先来先服务算法流程图

2.3最短寻道时间优先（SSTF）算法部分主要代码

该算法选择这样的进程，其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短，将磁道序号由小到大排列，将当前磁头位置虚拟插入，找出位置所在。判断左右两端哪个位置距离该位置较近，即为下一个访问号，并据此方向至最大值或最小值，接着磁头方向转变，跳过已访问过的磁道，顺势完成后半部分的调度。但这种调度算法却不能保证平均寻道时间最短，优先选择距当前磁头最近的访问请求进行服务，主要考虑寻道优先。

优点：改善了磁盘平均服务时间，相较于先来先服务算法（FCFS）有更好的寻道性能，使每次的寻道时间最短。

缺点：造成某些访问请求长期等待得不到服务，易造成某个进程发生“饥饿”现象。

将磁道号用冒泡法从小到大排序，输出排好序的磁道序列，输入当前磁道号，根据前磁道在已排的序列中的位置，选择扫描的顺序，求出平均寻道长度，输出移动的平均磁道数，如图2.3所示。

部分主要代码：

for(i=0;i<n;i++)

for(j=i+1;j<n;j++)

{

if(a[i]>a[j])

{

temp