第十五讲设备管理、磁盘设备目的与要求：理解设备管理子系统的层次，功能及技术、了解磁盘设备。重点与难点：层次结构；设备驱动程序；缓冲技术；磁盘调度的方法；盘阵选择。6.2.2输入输出层次结构用户进程用户程序一、用户层I/O二、设备无关的I/O三、设备驱动与中断处理6.2.3.设备驱动程序I／O操作函数：这个函数实现对设备的I／O。如果对独占型设备，包含了启动I／O的指令，对分时共享型设备，该函数通常将I／O请求形成一个请求包，将其排到设备请求队列，如果请求队列空，则直接启动设备。中断处理函数：这个函数在设备I／O完成时向CPU发中断后被调用。该函数对I／O完成作善后处理，一般是找到等待刚完成I／O请求的阻塞进程，将其就绪，使其能进一步作后续工作。如果存在I／O请求队列，则启动下一个I／O请求。二.设备管理有关的数据结构描述设备、控制器等部件的表格。系统中常常为每一个部件、每一台设备分别设置一张表格，常称为设备表或部件控制块。这类表格具体描述设备的类型、标识符、进行状态，以及当前使用者的进程标识符等。建立同类资源的队列。系统为了方便对I/O设备的分配管理，通常在设备表的基础上通过指针将相同物理属性的设备联成队列（称设备队列）。面向进程I/O请求的动态数据结构。每当进程发出块I/O请求时，系统建立一张表格（称I/O请求包）。将此次I/O请求的参数填入表中，同时也将该I/O有关的系统缓冲区地址等信息填入表中。I/O请求包随着I/O的完成而删除。建立I/O队列。如请求包队列。设备表6.2.4.缓冲技术二、双缓冲6．3存储设备6.3.1.常见存储外设光学存储设备CD-ROMCD-R,CD-RWDVD等6.3.2.磁盘调度一、减少寻找时间的方法调度策略：FCFS（FirstComeFirstServed）SSTF（ShortestSeekTimeFirst）SCAN调度(电梯调度法）C-SCAN调度（一个方向响应请求）LOOK调度、C-LOOK调度（是scan和c-scan的改进，无需到物理边界）二、减少延迟时间的方法6.3.3.盘阵通过冗余提高可靠性：如建立镜像盘。通过并行性提高性能：如将原来在一个物理盘连续的数据分条分布到多盘。RAID级别RAID级别0：指用到块级条带化的磁盘阵列。RAID级别1：指磁盘镜像。RAID级别0+1：是指RAID级别0和1的结合。RAID0提供性能，RAID1提供可靠性。一般来说，它提供比RAID5更好的性能。它通常用于性能和可靠性都很重要的环境中。RAID级别1+0，其中磁盘被镜像成对，然后最后所得到的镜像对被条带化。这种RAID比起RAID0+1有理论上的优势。例如，如果在RAID0+1中单独一个磁盘失效，其他盘上的对应条带都不可访问。对于RAID1+0中的一块磁盘失效，这块单独的磁盘不可用，但它的镜像盘仍然可用。RAID级别2：RAID级别2也叫做存储类型校验码（ECC）结构。单个位的错误被存储器系统检测出来。错误校验方案存储两个或更多额外的位，可在单个位被破坏时重建数据。RAID级别3：称为bit-interleaved奇偶校验结构，在级别2上进行了改善，磁盘控制器可以检测扇区是否被正确读，因此一个单独的奇偶校验位可用来进行错误校验，也可以用于检测。RAID级别4：称为block-interleaved奇偶校验结构，运用块级条带化，像在RAID0中一样，此外，对于N个磁盘上的对应块，在另外单独的磁盘上保存奇偶校验块。RAID级别5：称为block-interleaved分布式奇偶校验，与级别4不同在于，把数据和奇偶校验分布到所有的N+1个磁盘上，而不是把数据存储在N个磁盘上，把奇偶校验值存储在另一个磁盘上。RAID5避免了在RAID4中可能出现的过度使用单独一个奇偶校验磁盘的情况。RAID级别6：RAID级别6，也叫做P+Q冗余模式，很像RAID级别5，但存储了额外的冗余信息来防止多块磁盘失效。这里不用奇偶校验，而是用到错误校验码，例如Reed-Solomon码。