操作系统磁盘调度

在操作系统中，磁盘调度是指如何安排磁盘上数据的读写顺序，以尽可能地优化磁盘的使用效率。通常情况下，磁盘调度算法主要有以下几种：

先来先服务（FCFS）

先来先服务（FCFS）是最简单的磁盘调度算法。它按照磁盘请求的顺序进行处理，先到达的请求先处理。但是，因为磁盘上的数据通常是分散存放的，因此处理FCFS算法可能会导致寻道时间（磁头移动到数据的位置）较长，造成延迟。

最短寻道时间优先（SSTF）

最短寻道时间优先（SSTF）算法选取最近的磁道进行读写操作。相比FCFS算法，它能够减少磁头移动的距离，提高磁盘IO效率。然而，因为它只考虑了最近的磁道，可能会导致较远的磁道被忽略，造成长时间等待。

扫描算法（SCAN）

扫描算法，也叫电梯算法，是按照一个方向顺序扫描磁道并读取数据，直到最后一个磁道，然后掉头返回，再扫描直到最前面的磁道，然后掉头返回，反复循环。扫描算法对数据的访问具有平均化、均衡化的特征，能够减少等待时间，但是需要的磁盘IO时间较长。

循环扫描算法（C-SCAN）

循环扫描算法（C-SCAN）与扫描算法类似，但是扫描到最后一个磁道后直接返回到第一个磁道，而不是像扫描算法一样返回到最前面的磁道。循环扫描算法能够避免长时间等待，但是与扫描算法一样，需要的磁盘IO时间较长。

最高响应比优先（HRRN）

最高响应比优先（HRRN）算法根据等待时间和服务时间的比值来排序请求。该算法优先处理等待时间比较长的请求，可以避免磁盘饥饿和长时间等待的情况。

总的来说，不同的磁盘调度算法各有各的优缺点，适用于不同的场景。在实际应用中，需要根据实际情况综合考虑选择相应的磁盘调度算法。

# 以SCAN算法的Python实现为例

class DiskSchedule:
    def __init__(self, queue, head):
        self.queue = queue # 请求队列
        self.head = head # 磁头位置

    def scan(self):
        distance = 0
        MAX = 199 # 磁盘最大编号
        MIN = 0 # 磁盘最小编号

        # 排序并找到最小与最大的磁道
        queue = sorted(self.queue)
        left = [request for request in queue if request < self.head]
        right = [request for request in queue if request >= self.head]
        left = sorted(left, reverse=True)
        right = sorted(right)
        order = right + left
        
        # 计算总距离
        for index, request in enumerate(order):
            if index == 0:
                distance += abs(request - self.head)
            else:
                distance += abs(request - order[index-1])

        return distance

queue = [98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67]
head = 53
scheduler = DiskSchedule(queue, head)
distance = scheduler.scan()
print(distance) # 201

以上代码实现了SCAN算法的Python版本。给定一个请求队列和磁头起始位置，程序先将请求队列排序并找到最小和最大磁道，然后按顺序处理请求并计算总的磁头移动距离。该算法能够处理磁道不连续的情况，并能够避免长时间等待的情况。具体使用时需要根据实际情况进行定制。