磁盘调度算法(Disk Scheduling)

FCFS(先来先服务): 按请求到达顺序处理,公平但磁头可能来回大幅移动,效率低。
SSTF(最短寻道优先): 优先服务离当前磁头最近的请求,减少寻道但可能导致远端请求饥饿。
SCAN(电梯算法): 磁头像电梯一样单向移动到底再折返,途中顺路服务请求,兼顾效率与公平。
C-SCAN(循环扫描): 磁头到达一端后直接快速返回起点再单向扫描,使各磁道等待时间更均匀。
LOOK / C-LOOK: SCAN 与 C-SCAN 的改进,磁头只到达最远请求处即折返,不必移到磁盘物理边缘。

磁盘调度算法(Disk Scheduling)是操作系统对排队等待的磁盘 I/O 请求进行排序处理的策略。由于机械硬盘的寻道时间取决于磁头移动距离,不同的服务顺序会显著影响响应时间与吞吐量,调度算法的目标是在效率与公平之间取得平衡。

概述

机械硬盘完成一次读写需经历寻道(磁头移动到目标磁道)、旋转延迟与数据传输,其中寻道往往最耗时。当多个请求同时到达,操作系统需决定处理顺序。经典调度算法围绕如何减少磁头总移动距离展开,同时避免某些请求长期得不到服务的饥饿问题。

磁盘调度是操作系统 I/O 子系统的重要组成部分。Linux 内核提供多种 I/O 调度器(如 deadline、CFQ、BFQ 及针对固态盘的 none/mq-deadline),在数据库服务器、文件服务器等 I/O 密集场景下选择合适调度器可优化延迟与吞吐。

问:固态硬盘还需要磁盘调度吗?答:SSD 没有磁头寻道,基于寻道距离的算法意义不大,通常采用轻量调度或不调度(none),更关注请求合并与队列深度管理。

问:电梯算法为什么叫这个名字?答:SCAN 算法磁头沿一个方向移动、顺路处理请求再折返,与楼宇电梯先向一个方向依次停靠再反向的行为类似,故得名。