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linux操作系統(tǒng)原理知識
一、磁盤的調(diào)度算法
磁盤是可被多個進程共享的設(shè)備。常用的磁盤調(diào)度算法有：先來先服務(wù)、最短尋道時間優(yōu)先、掃描算法和循環(huán)掃描算法等。
1、先來先服務(wù)FCFS算法：這是一種最簡單的磁盤調(diào)度算法。它根據(jù)進程請求訪問磁盤的先后次序進行調(diào)度，平均尋道時間可能較長。
2、最短尋道時間優(yōu)先SSTF算法：該算法總是為那些與當(dāng)前磁頭所在的磁道距離最近的請求服務(wù)，這種調(diào)度算法有較好的平均尋道時間，被廣泛采用。但它可能導(dǎo)致某些進程長時間的得不到服務(wù)(稱之為饑餓現(xiàn)象)
3、掃描(SCAN)算法：SCAN算法不僅考慮到欲訪問的磁道與當(dāng)前磁道的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭的當(dāng)前移動方向，避免了饑餓現(xiàn)象的出現(xiàn)。又稱為電梯調(diào)度算法。
4、循環(huán)掃描CSCAN(Circular SCAN)算法：這是SCAN算法的一種變種算法，CSCAN算法規(guī)定磁頭只能單向運動，當(dāng)磁頭運動到最外面的被訪問磁道時，磁頭立即返回到最里面的欲訪的磁道。
5、N-Step-SCAN算法
在SSTF、SCAN及CSCAN這幾種算法中，都可能出現(xiàn)磁臂停留在某處不動的情況。例如，有一個或幾個進程對某一磁道有著較高的訪問頻率，反復(fù)請求對某一磁道進行I/O，從而壟斷了整個磁盤設(shè)備，把這一現(xiàn)象稱為“磁臂粘著”。N步SCAN算法是將磁盤請求隊列分成若干個長度為N的子隊列，磁盤調(diào)度將按FCFS算法依次處理這些子隊列，又按SCAN算法處理隊列中的每一個請求，這樣就可避免出現(xiàn)粘著現(xiàn)象。當(dāng)N值取得很大時，會使其性能接近于SCAN算法;當(dāng)N=1時，該算法退化為FCFS算法。
二、外碎片和內(nèi)碎片
外碎片，操作系統(tǒng)自己浪費的空間一般是外碎片，比如動態(tài)內(nèi)存分配時用戶需求多少空間，操作系統(tǒng)就分配多少空間，此時會產(chǎn)生外碎片;再比如分段內(nèi)存管理中每個段的大小不一，又要連續(xù)分配，此時容易產(chǎn)生外碎片。用戶自己浪費的空間一般是內(nèi)碎片，比如分頁機制中，操作系統(tǒng)給用戶分配的是整頁的空間，用戶可能使用不完，此時剩余的空間就是內(nèi)碎片�？傊绻脩粢嗌倬徒o多少的內(nèi)存管理機制一般是外碎片，給用戶分配整頁或整塊空間的內(nèi)存管理機制一般是內(nèi)碎片。
三、操作系統(tǒng)的時空互換
為了提升系統(tǒng)的性能，操作系統(tǒng)往往會在時間、空間上進行折衷。比如快表的引入雖然增加了存儲空間的管理，但卻換取了訪存時間的降低;再比如虛擬存儲器技術(shù)，由于內(nèi)存空間有限，為了提升內(nèi)存空間，只能利用置換等方法降低程序運行的速度，從而提升存儲空間的大小，屬于時間換空間;再比如，硬盤的對換區(qū)，為了提升訪問硬盤數(shù)據(jù)的速度，對換區(qū)的管理采用連續(xù)空間分配的機制，雖然浪費了空間，但速度卻提升了，屬于空間換時間。因此如果速度提升了，一般就是空間換時間，如果速度變慢了，一般就是時間換空間。那么緩沖區(qū)是什么呢?應(yīng)該是空間換時間，因為設(shè)備和cpu并行工作了，速度提升了。
四、頁面抖動和工作集
在頁面置換過程中的一種最糟糕的情形是，剛剛換出的頁面馬上又要換入主存，剛剛換入的頁面馬上就要換出主存，這種頻繁的頁面調(diào)度行為稱為抖動，抖動會大大降低系統(tǒng)效率。工作集(或駐留集)是指在某段時間間隔內(nèi)，進程要訪問的頁面集合。經(jīng)常被使用的頁面需要在工作集中，而長期不被使用的頁面要從工作集中被丟棄。為了防止系統(tǒng)出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，需要選擇合適的工作集大小。工作集模型的原理是：讓操作系統(tǒng)跟蹤每個進程的工作集，并為進程分配大于其工作集的物理塊。
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