Planification de disque N-Step-SCAN

Introduction

La méthode de planification de disque N-Step-SCAN (également appelée N-Step-LOOK) détermine la séquence dans laquelle les demandes d'entrée/sortie du disque sont traitées. Il s'agit d'un développement de la méthode SCAN (Elevator), qui fonctionne en déplaçant le bras à disque dans une direction particulière et en répondant aux demandes à cet endroit tant qu'il ne reçoit plus de demandes ou de requêtes de cette direction, auquel cas il change de direction.

L'algorithme N-Step-SCAN ajoute une option, N, qui spécifie le nombre de requêtes qui doivent être traitées dans une direction particulière avant la transformation. N-Step-SCAN prend en charge N demandes dans une direction particulière, qu'il y ait ou non encore des demandes dans cette direction particulière, au lieu de maintenir les demandes aussi longtemps qu'il n'y a actuellement plus de demandes dans une seule direction.

L'algorithme de planification de disque N-Step-SCAN

L'algorithme de la méthode N-Step-SCAN en détail est fourni ci-dessous -

Étudiez la position actuelle du bras du disque.
Les numéros de moniteur de disque doivent être utilisés pour placer les demandes d'E/S de disque ouvert.
Compte tenu de sa place actuelle et de la demande initiale dans l'ordre des demandes, décidez comment le bras du disque doit se déplacer.
Les services N exigent de déplacer le bras à disque dans la direction choisie.
Passez à l'étape 4 s'il y a d'autres demandes de renseignements dans le chemin actuel.
La transformation de l'orientation du bras de disque et passer à l'étape 4 s'il n'y a pas d'exigences supplémentaires dans le chemin actuel.
Jusqu'à ce que chaque demande soit satisfaite, continuez avec les étapes 4 à 6 si nécessaire.

La méthode N-Step-SCAN cherche à augmenter l'efficacité de l'agencement des disques en minimisant le nombre de modifications de guidage. Cela permet de gagner un temps précieux lors de la recherche de chemins alternatifs à travers le disque en traitant N demandes dans une direction particulière avant de modifier le chemin. Les attributs et variables de la charge de travail comme la recherche typique du temps influencent le choix du nombre N.

Cas d'utilisation de la planification de disque N-Step-SCAN

Cette méthode de planification de disque N-Step-SCAN peut être utilisée dans les instances en temps réel suivantes :

Optimisation du système de fichiers - La méthode N-Step-SCAN peut être implémentée pour optimiser le traitement des demandes d'E/S de disque lors de l'obtention de documents sur un disque. Il peut réduire la durée de recherche et améliorer l'efficacité générale du système de fichiers en établissant efficacement le cours du mouvement du bras du disque et en traitant de nombreuses demandes d'informations avant de modifier son cours.
Diffusion vidéo - La méthode N-Step-SCAN peut être utilisée pour garantir une relecture fluide dans une utilisation de visionnage audio où les informations sont examinées à partir du disque et lues aux utilisateurs en temps réel. Il améliore l'interface utilisateur en réduisant la possibilité de protéger ou de reporter les vidéos en streaming et en gérant efficacement les demandes d'E/S de disque.
Systèmes de gestion de base de données - Les plates-formes de bases de données nécessitent fréquemment d'importantes opérations d'E/S sur disque. La séquence d'obtention d'obstacles ou de documents peut être optimisée à l'aide du procédé N-Step-SCAN pour planifier les utilisations de disque dans une base de données. Cela réduit le temps de recherche et améliore l'efficacité globale de la méthode de stockage des informations.
Édition multimédia − Les programmes d'édition multimédia, y compris les programmes de modification audio et vidéo, nécessitent fréquemment des écritures et des lectures sur le disque. Ces tâches peuvent être planifiées et hiérarchisées efficacement à l'aide de la méthode N-Step-SCAN, qui améliore également l'adaptabilité des programmes d'édition et réduit la latence.

Exemple

Voici un exemple d'implémentation de l'algorithme de planification de disque N-Step-SCAN en Python.

Dans cet exemple, nous simulons l'algorithme de planification de disque N-Step-SCAN. L'algorithme traite les requêtes d'E/S du disque dans un ordre spécifique, en traitant N requêtes dans une direction particulière avant de changer de direction. La sortie montre les requêtes traitées par lots en fonction du comportement de l'algorithme.

def n_step_scan(current_position, requests, n):
   direction = 1  # 1 for moving towards higher block numbers, -1 for moving towards lower block numbers

   # Sort the requests in ascending order
   sorted_requests = sorted(requests)

   while len(sorted_requests) > 0:
      processed_requests = []
        
      # Handle N requests in the current direction
      for i in range(n):
            if current_position in sorted_requests:
               sorted_requests.remove(current_position)
               processed_requests.append(current_position)

            current_position += direction

      if len(processed_requests) > 0:
         print("Processing requests:", processed_requests)
        
      # Change direction if there are no more requests in the current direction
      if len(sorted_requests) == 0:
         break
        
      direction *= -1  # Change the direction
        
   print("All requests processed.")

# Example usage
current_position = 50
requests = [40, 45, 55, 58, 60, 70, 75, 80]
n = 3

n_step_scan(current_position, requests, n)

Saisir

current_position - La position actuelle du bras de disque.

requêtes - Une liste de requêtes d'E/S de disque.

n - Le nombre de requêtes à traiter dans une direction particulière avant de changer de direction.

Sortir

Processing requests: [55, 58, 60]
Processing requests: [70, 75, 80]
Processing requests: [40, 45]
All requests processed.

Remarque - Dans cet exemple d'implémentation, nous supposons un scénario simplifié avec un seul bras de disque et une disposition de disque linéaire. En pratique, les algorithmes de planification de disque sont plus complexes et prennent en compte divers facteurs tels que le temps de recherche, les priorités des requêtes et les caractéristiques physiques du disque.

Avantages de la planification de disque N-Step-SCAN

Quelques avantages du système de planification de disque N-Step-SCAN incluent-

Temps de recherche réduit - Par rapport aux algorithmes SCAN conventionnels, l'algorithme N-Step-SCAN réduit le temps de recherche en traitant de nombreuses requêtes en un seul guidage avant de modifier le chemin.
Équité dans les demandes de service - Lors du traitement des demandes d'E/S de disque de chaque côté du disque, N-Step-SCAN garantit l'équité.
Débit amélioré - L'efficacité peut être augmentée par la capacité de la méthode à traiter plusieurs requêtes dans une direction particulière avant la commutation.
Implémentation simple - Comparativement parlant, la mise en œuvre de N-Step-SCAN est plus simple que celle d'algorithmes de gestion du temps disque plus complexes.
Adaptable à différentes charges de travail - En modifiant la valeur de N, la méthode N-Step-SCAN peut être modifiée pour s'adapter à diverses charges de travail et fonctionnalités de structure.

Inconvénients de la planification de disque N-Step-SCAN

Quelques inconvénients du système de planification de disque N-Step-SCAN incluent-

Temps de recherche sous-optimal − Même si la méthode N-Step-SCAN accélère les temps de recherche par rapport aux algorithmes SCAN conventionnels, elle entraîne parfois des temps de recherche loin d'être idéaux.
Manque d'adaptabilité - Le nombre total de demandes à traiter dans une direction est représenté par N, et la méthode N-Step-SCAN appelle au choix d'une valeur initiale pour N.
Inefficace pour les requêtes inégalement réparties - La méthode N-Step-SCAN peut produire une maintenance inégale si les requêtes d'E/S du disque sont dispersées de manière incohérente sur l'ensemble du disque.
Manque d'adaptation dynamique - L'algorithme N-Step-SCAN s'exécute selon un modèle établi qui implique la gestion de N demandes dans une seule direction avant de basculer.
Considération limitée des priorités de demande − Les principaux objectifs de la technique N-Step-SCAN sont de réduire le temps de recherche et de fournir une maintenance équitable de la demande.

Conclusion

Les caractéristiques et spécifications uniques de l'équipement doivent être soigneusement prises en compte lors de la réflexion sur la mise en œuvre de l'algorithme N-Step-SCAN. Il est important de prendre en compte des aspects tels que la répartition de la charge de travail, le temps de recherche typique, l'adaptabilité de la structure et les spécifications des priorités. Il est également conseillé de comparer la méthode à diverses techniques de planification de disque pour trouver celle qui convient le mieux au cas d'utilisation spécifique. Les principaux objectifs de la méthode N-Step-SCAN sont de réduire le temps de recherche et de fournir une maintenance à la demande équitable. Cela ne rend peut-être pas encore compte de l’importance relative des diverses demandes.