簡介
硬碟作為現在計算機內部最後的機械儲存部件，速度相比較記憶體和cache而言會慢好幾個數量級。但所幸的是，硬碟的成本是遠遠低於記憶體的。因此硬碟作為永久儲存器是比較合適的，所幸的是為了克服硬碟慢速帶來的問題，作業系統會對硬碟的使用有乙個優化，下面讓我們先來看硬碟的原理。
乙個典型的硬碟如圖所示，**網路。
由上圖可以看到，硬碟上磁碟進行高速旋轉，磁頭臂在磁碟上來回移動進行資料的讀取和寫入。這也是為什麼我們說硬碟是乙個機械部件的原因。通過圖2我們可以更抽象的來看磁碟讀取資料的方式。磁碟由圓心向外被劃分為多個磁軌，所謂擺臂在磁軌上來回移動也就是擺臂在磁軌間的來回移動。
磁碟讀寫資料所花的時間
在了解了硬碟的基本原理之後，不難推算出，磁碟上資料讀取和寫入所花費的時間可以分為三個部分。
1.尋道時間
所謂尋道時間，其實就是磁臂移動到指定磁軌所需要的時間，這部分時間又可以分為兩部分：
尋道時間=啟動磁臂的時間+常數*所需移動的磁軌數
其中常數和驅動器的的硬體相關，啟動磁臂的時間也和驅動器的硬體相關
2.旋轉延遲
旋轉延遲指的是把扇區移動到磁頭下面的時間。這個時間和驅動器的轉數有關，我們通常所說的7200轉的硬碟的轉就是這個。
平均旋轉延遲=1/(2*轉數每秒)
比如7200轉的硬碟的平均旋轉延遲等於1/2*120≈4.17ms
旋轉延遲只和硬體有關。
3.傳輸時間
傳輸時間指的是從磁碟讀出或將資料寫入磁碟的時間。
這個時間等於：所需要讀寫的位元組數/每秒轉速*每扇區的位元組數
磁碟排程演算法
通過上面硬碟讀寫資料所分的三部分時間不難看出，大部分引數是和硬體相關的，作業系統無力優化。只有所需移動的磁軌數是可以通過作業系統來進行控制的，所以減少所需移動的磁軌數是減少整個硬碟的讀寫時間的唯一辦法。
因為作業系統內可能會有很多程序需要呼叫磁碟進行讀寫，因此合理的安排磁頭的移動以減少尋道時間就是磁碟排程演算法的目的所在，幾種常見的磁碟排程演算法如下。
1.先來先服務演算法(fcfs)
這種演算法將對磁碟的io請求進行排隊，按照先後順序依次排程磁頭。這種演算法的特點是簡單，合理，但沒有減少尋道時間
2.最短尋道時間演算法(ssft)
這種演算法優先執行所需讀寫的磁軌離當前磁頭最近的請求。這保證了平均尋道時間的最短，但缺點顯而易見：離當前磁頭比較遠的尋道請求有可能一直得不到執行，這也就是所謂的「飢餓現象」。
3.掃瞄演算法(scan)
這種演算法在磁頭的移動方向上選擇離當前磁頭所在磁軌最近的請求作為下一次服務物件，這種改進有效避免了飢餓現象，並且減少了尋道時間。但缺點依然存在，那就是不利於最遠一端的磁軌訪問請求。
3.迴圈掃瞄演算法(cscan)
也就是俗稱的電梯演算法，這種演算法是對最短尋道時間演算法的改進。這種演算法就像電梯一樣，只能從1樓上到15樓，然後再從15樓下到1樓。這種演算法的磁頭排程也是如此,磁頭只能從最裡磁軌到磁碟最外層磁軌。然後再由最外層磁軌移動到最裡層磁軌，磁頭是單向移動的，在此基礎上，才執行和最短尋道時間演算法一樣的，離當前磁頭最近的尋道請求。這種演算法改善了scan演算法，消除了對兩端磁軌請求的不公平。
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