OS SCAN和C-SCAN算法

简介

• OS SCAN算法，又称为Elevator算法或LOOK算法，是一种操作系统磁盘调度算法。该算法优化了FCFS算法的问题，能够更好地满足磁盘访问请求的需求。其基本思想是先按一定方向进行扫描，并在扫描到头（或尾）时转换扫描方向再继续扫描。

• C-SCAN算法是SCAN算法的一种改进版本，它的基本思想是在磁道号为1和最大磁道号之间来回移动，而不是像SCAN算法那样在最小磁道号和最大磁道号之间来回移动。

算法说明

OS SCAN算法

• OS SCAN算法中，我们会先将所有需要执行的磁盘访问请求按照某种顺序排列起来，通常情况下是按照磁头所在位置进行排序。然后，我们会按照某个方向依次执行这些请求，直到扫描到磁道的最头部（或尾部）时，我们就会将扫描方向反转过来，然后继续执行请求。这样，我们可以保证磁头在磁道之间来回移动，并尽可能减少磁头移动的距离。

• OS SCAN算法实现的流程如下：

  1. 将所有磁盘访问请求按照某种顺序进行排序。
  2. 确定磁头的初始位置以及扫描的方向。
  3. 按照设定的扫描方向依次执行磁盘访问请求。
  4. 当扫描到磁道的最头部或尾部时，反转扫描方向并继续执行请求。
  5. 直到所有请求都被执行完毕为止。

C-SCAN算法

• C-SCAN算法中，我们会将所有需要执行的磁盘访问请求按照某种顺序排列起来，并将磁头移动到最小的磁道号，从最小的磁道号开始执行请求。当磁头扫描到磁盘的最大磁道时，我们会将磁头移动到最小的磁道号，然后继续执行请求。这样，我们可以保证磁头来回移动的距离尽可能地短。

• C-SCAN算法实现的流程如下：

  1. 将所有磁盘访问请求按照某种顺序进行排序。
  2. 将磁头移动到最小的磁道号，从最小的磁道号开始执行请求。
  3. 当磁头扫描到磁盘的最大磁道时，将磁头移动到最小的磁道号，并重新开始执行请求。
  4. 直到所有请求都被执行完毕为止。

示例代码

OS SCAN算法

def os_scan(disk_queue, start_sector):
    """
    OS SCAN algorithm
    :param disk_queue: a queue of disk access requests
    :param start_sector: the initial position of the disk head
    :return: a list of disk access requests executed order
    """
    direction = "up"  # initial direction
    executed = []  # executed disk access requests
    up_queue = []  # up direction queue
    down_queue = []  # down direction queue

    for i in disk_queue:
        if i < start_sector:
            down_queue.append(i)
        else:
            up_queue.append(i)

    up_queue.sort()
    down_queue.sort(reverse=True)

    while up_queue or down_queue:
        if direction == "up":
            for i in up_queue:
                executed.append(i)
                start_sector = i
            up_queue = []
            direction = "down"
        else:
            for i in down_queue:
                executed.append(i)
                start_sector = i
            down_queue = []
            direction = "up"

    return executed

C-SCAN算法

def c_scan(disk_queue, start_sector):
    """
    C-SCAN algorithm
    :param disk_queue: a queue of disk access requests
    :param start_sector: the initial position of the disk head
    :return: a list of disk access requests executed order
    """
    executed = []  # executed disk access requests
    queue = []  # disk queue
    for i in disk_queue:
        queue.append(i)
    queue.sort()
    index = queue.index(start_sector)

    # execute requests in one direction
    for i in range(index, len(queue)):
        executed.append(queue[i])
    executed.append(queue[0])
    for i in range(1, index):
        executed.append(queue[i])

    return executed

以上代码为Python实现，分别演示了OS SCAN和C-SCAN算法的实现过程。在使用时，我们只需要传入一个磁盘请求队列以及磁头的初始位置，就可以得到执行磁盘访问请求的顺序了。这些函数可以直接调用，也可以进一步进行封装以供其他模块使用。