在了解I / O调度之前，获得I / O操作的概述很重要。
I / O操作如何执行?
操作系统中有一部分代码专用于管理输入/输出，以提高系统的可靠性和性能。一种计算机系统包含CPU和一个以上连接到公共总线通道的设备控制器，通常称为设备驱动程序。这些设备驱动程序提供了与I / O设备的接口，用于与系统硬件进行通信，从而促进了通信的轻松性，从而提供了对共享内存的访问。
通用总线控制器
操作系统中的I / O请求：
I / O请求由设备驱动程序与I / O设备内部的某些系统程序协作进行管理。操作系统使用三个简单的部分来满足请求：
- I / O流量控制器：跟踪所有设备，控制单元和通信通道的状态。
- I / O调度程序：执行OS用来分配和访问设备，控制单元和通信通道的策略。
- I / O设备处理程序：服务于设备中断并负责数据传输。
操作系统中的I / O调度：
调度用于有效利用计算机资源，避免死锁并为队列中等待的所有进程提供服务。要了解有关CPU调度的更多信息，请参阅《操作系统中的CPU调度》。
I / O流量控制器具有3个主要任务：
- 主要任务是检查是否至少有一条路径可用。
- 如果存在多个路径，则必须决定选择哪个路径。
- 如果所有路径都被占用，则其任务是分析哪条路径最早可用。
I / O调度程序功能类似于过程调度程序，它分配设备，控制单元和通信通道。但是，在I / O请求的负载很重的情况下，调度程序必须决定首先应处理哪个请求，为此，我们要由OS管理多个队列。
进程调度程序<和I / O调度程序之间的主要区别是I / O请求不会被抢占：通道程序一旦启动，就可以继续完成。尽管这是可行的，因为程序相对较短(50到100 ms)。一些现代的操作系统允许I / O Scheduler服务和更高优先级的请求。用简单的话来说，如果一个I / O请求具有更高的优先级，那么它们将在其他具有较低优先级的I / O请求之前得到服务。 I / O调度程序与I / O流量控制器协同工作，以跟踪当前I / O请求正在服务的路径。
I / O设备处理程序管理I / O中断(如果有)和调度算法。很少有I / O处理算法是：
- FCFS [先来先服务]。
- SSTF [最短搜寻时间优先]。
- 扫描
- 看
- N步扫描
- 扫描
- C-LOOK
每种调度算法都旨在最大程度地减少手臂移动，平均响应时间，响应时间差异。下面介绍了所有I / O调度算法的概述：
- 先到先服务[FCFS]
它是最简单的设备调度算法之一，因为它易于编程并且对用户(I / O设备)基本公平。唯一的障碍可能是高寻道时间，因此任何其他可以超过最小寻道时间的算法都适合进行调度。 - 最短搜寻时间优先[SSTF]：
在流程调度中，它使用与“最短作业优先”相同的思想，即最先处理最短的流程，而较长的流程必须等待轮到。与I / O调度中的SJF概念进行比较，可以满足最接近被服务轨道(在磁盘上行进距离最短的轨道)的轨道的请求。相对于FCFS的主要优势在于，它可以最大程度地缩短总寻道时间。它支持易于到达的请求，并将旅行推迟到那些不方便的地方。 - 扫描算法：
SCAn使用状态标志来指示机械臂的方向，它指示机械臂是朝磁盘中心移动还是向另一侧移动。该算法将臂从磁盘末端移动到中心磁道，从而以其方式为每个请求提供服务。当它到达最内层的轨道时，它会反转方向并朝磁盘上的外层轨道移动，从而再次满足其路径中的每个请求。 - LOOK [电梯算法] ：
这是SCAN算法的一种变体，除非有待处理的请求，否则arm不一定会一直到达磁盘的任一侧。在服务之前，它会先等待一个请求。一个大问题出现了：“为什么我们应该在扫描中使用LOOK?”。与SCAN相比，LOOK的主要优点在于它可以丢弃I / O请求的不确定延迟。 - 扫描的其他变化：
- N步扫描：它将保留所有待处理的请求，直到机械臂开始返回。新请求被分组以进行下一个循环周期。
- C-SCAN [Circular SCAN](循环扫描) ：当手臂在向内循环过程中为请求服务时，它提供了统一的等待时间。要了解更多信息，请参阅SCAN和C-SCAN之间的区别。
- C-LOOK [C-SCAN的优化版本] ： Arm不一定返回到编号最小的轨道，而是从要服务的最低请求返回的。它优化了C-SCAN，因为如果不需要，臂不会移动到磁盘末端。要了解更多信息，请参阅C-LOOK和C-SCAN之间的区别。