操作系统----磁盘调度（电梯调度算法）

一、实验内容
模拟电梯调度算法，实现对磁盘的调度。
二、实验目的
磁盘是一种高速、大量旋转型、可直接存取的存储设备。它作为计算机系统的辅助存储器，负担着繁重的输入输出任务，在多道程序设计系统中，往往同时会有若干个要求访问磁盘的输入输出请示等待处理。系统可采用一种策略，尽可能按最佳次序执行要求访问磁盘的诸输入输出请求，这就叫磁盘调度，使用的算法称磁盘调度算法。磁盘调度能降低为若干个输入输出请求服务所须的总时间，从而提高系统效率。本实验要求学生模拟设计一个磁盘调度程序，观察磁盘调度程序的动态运行过程。
三、实验原理
模拟电梯调度算法，对磁盘调度。
磁盘是要供多个进程共享的存储设备，但一个磁盘每个时刻只能为一个进程服务。
当有进程在访问某个磁盘时，其他想访问该磁盘的进程必须等待，直到磁盘一次工作结束。
当有多个进程提出输入输出请求处于等待状态，可用电梯调度算法从若干个等待访问者中选择一个进程，让它访问磁盘。当存取臂仅需移到一个方向最远的所请求的柱面后,如果没有访问请求了,存取臂就改变方向。
假设磁盘有200个磁道，用C语言随机函数随机生成一个磁道请求序列（不少于15个）放入模拟的磁盘请求队列中，假定当前磁头在100号磁道上，并向磁道号增加的方向上移动。请给出按电梯调度算法进行磁盘调度时满足请求的次序,并计算出它们的平均寻道长度。
代码如下：

package CODE.磁盘调度;


//电梯调度算法

import sun.misc.Request;

import java.util.Random;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

//进程访问磁盘的磁道号
class Requst
{
    private int Number;  //访问的磁道号

    public Requst(int number) {
        Number = number;
    }

    public int getNumber() {
        return Number;
    }
}

class DiaoDu
{
    private Requst[] requests; //磁道请求数
    private int start;  //起始磁道号
    private int end;    //终止磁道号
    private int num;    //磁道请求数
    private int curCidao=100;  //当前磁头在100磁道

    public DiaoDu(int start, int end, int num) {
        this.start = start;
        this.end = end;
        this.num = num;
    }

    //设置请求的磁道号
    public void setRandomRequests()
    {
        requests=new Requst[num];
        Set<Integer> reqSet=new TreeSet<>(); //Set不存放重复数据，TreeSet是有序存储
        int n=num;
        //先将随机磁道号放在TreeSet中
        int randomReq=0;
        while((n--)>0)
        {
            Random random=new Random();
            randomReq=random.nextInt(end-start)+start;

            //注意：因为访问的磁道号是随机生成，但是磁道号不能重复，所以需要加此循环
            while(reqSet.contains(randomReq))
            {
                randomReq=random.nextInt(end-start)+start;
            }
            reqSet.add(randomReq);  //生成start-end之间的随机整数
            System.out.println(randomReq);
        }
        int i=0;

        //初始化每一个磁道请求
        for(int tmp:reqSet)
        {
            requests[i]=new Requst(tmp);
            i++;
        }
    }

    //电梯调度算法
    // 假定当前磁头在100号磁道上，
    // 并向磁道号增加的方向上移动。请给出按电梯调度算法进行磁盘调度时满足请求的次序,
    // 并计算出它们的平均寻道长度
    //返回平均寻道长度
    public float realSCAN()
    {
        float sum=0;
        TreeSet<Integer> bigNum=new TreeSet<>();  //存放高于当前磁道号的磁道号
        TreeSet<Integer> smallNum=new TreeSet<>();  //存放低于当前磁道号的磁道号
        for(int i=0;i<num;i++)
        {
            //存放高于当前磁道号的磁道号
            if(i<num&&requests[i].getNumber()>=curCidao)
            {
                bigNum.add(requests[i].getNumber());
            }
            //存放低于当前磁道号的磁道号
            else
            {
                smallNum.add(requests[i].getNumber());
            }
        }
        System.out.println("被访问的下一个磁道号  移动距离（磁道数）");
        //将要访问的磁道在当前位置内未距离最近者，也就是bigNum的下一个数字
        for(int tmp:bigNum)
        {
            System.out.println("     "+tmp+"             "+(tmp-curCidao));
            sum=sum+(tmp-curCidao);
            curCidao=tmp;
        }
        //自里向外地访问，直至再无更外的磁道需要访问，才将磁臂换向为子外向里，所以需要将smallNum逆序
        for(int tmp:smallNum.descendingSet())
        {
            System.out.println("      "+tmp+"           "+(curCidao-tmp));
            sum=sum+(curCidao-tmp);
            curCidao=tmp;
        }
        return sum/num;
    }
}
public class SCAN {
    private static Scanner scanner =new Scanner(System.in);
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("请输入起始磁道号:");
        int start=scanner.nextInt();
        System.out.print("请输入终止磁道号：");
        int end=scanner.nextInt();
        System.out.println("请输入磁盘请求序列数（当前磁头在100）");
        int num=scanner.nextInt();
        DiaoDu diaoDu=new DiaoDu(start,end,num);
        diaoDu.setRandomRequests();
        float avglen=diaoDu.realSCAN();
        System.out.println("平均寻道长度:"+avglen);
    }
}

测试：

请输入起始磁道号:1
请输入终止磁道号：200
请输入磁盘请求序列数（当前磁头在100）
16
60
133
147
59
89
148
156
180
95
105
57
111
42
62
179
183
被访问的下一个磁道号  移动距离（磁道数）
     105             5
     111             6
     133             22
     147             14
     148             1
     156             8
     179             23
     180             1
     183             3
      95           88
      89           6
      62           27
      60           2
      59           1
      57           2
      42           15
平均寻道长度:14.0