| 编写了一个请求生成函数Generate_Req()，该函数完成了对请求逻辑地址的生成，由于要符合现实情况，在生成请求的逻辑地址和逻辑长度时，要判断它们是否超过磁盘的总容量。于是就是涉及到总容量的计算：磁道×扇区×扇区大小。当请求的逻辑起始地址+逻辑长度>总容量时，不符合要求，返回并重新生成逻辑地址和逻辑长度。
（2）控制模块C：主要功能是I/O请求分配。编写了一个请求分配函数Separate_Req(std::vector)，该函数完成了地址映射，从逻辑地址及逻辑请求大小转换为物理地址及物理请求大小。单磁盘是由逻辑地址和逻辑长度直接算出对应的磁道号、扇区号和扇区个数。而对磁盘阵列，由于要分配到几个磁盘上，就涉及到条状块，即请求分配到几个磁盘上的单位大小。由此使一个请求分配到几个磁盘上，提高并行度，从而提高处理请求的效率。根据条状块就可以算出分配请求的磁道号、扇区号及扇区个数，从而实现地址的映射，算出对应的物理地址。
当一个请求被处理完后，处理时间最长的那个磁盘所对应的时间作为该请求的时间。这里用到了两个特殊处理：
只需考虑起始盘的情况，其它盘不需考虑。因为起始盘所分得的数据量总是最大的，则其处理时间理论上应该是最长的，所以可以将其处理时间作为当前请求的处理时间。
对于一个盘来说，也就是起始盘，该盘所分得的一组子请求的物理地址是连续的。所以，这里的磁道号和扇区号都只求第一个子请求的，扇区数就为几个子请求的相加。
（3）磁盘模块D：主要功能是磁盘调度和处理时间计算。编写了一个磁盘调度函数和处理时间计算函数。
首先，磁盘调度选择的是SCAN算法（即电梯调度算法），由此对请求排序，从而使处理请求时有个先后顺序，达到提高效率的目的。在这个调度算法中，会根据磁道号选择最优的处理顺序，最先处理最近及磁道号递增的请求，然后再返回来处理磁道号递减的请求。随机产生当该组请求到达时的磁头位置，保证了真实性。
然后，处理时间计算函数给定n个磁盘请求的等待队列R1,R2,…,Rn，它们对应完成时间分别为T1,T2,…,Tn。这样，它们占用磁盘的总时间为：
式中，T，T和T分别为第k个请求的查找时间，旋转延迟和传输时间。同一磁盘，请求相互依赖。第k个请求可以用参数(C,S,B)形式化，其中C，S和B分别表示要到达的柱面号、要读的起始扇区号和要读的扇区个数。TD=B/(rN)，其中N为对应磁道上的扇区数，r为旋转速度，以转/分（rpm）作为单位。用旋转一个扇区的时间作为基本时间单位τ=1/(rN)，例如HP97560，N=72，r=4002，所以τ=0.21ms。一般地，查找时间表示为查找所经历的柱面数nt的函数：
在该设计中，a=3.24，b=0.40，c=8.20，d=0.0075，n0=383。
查找和旋转时间依赖于磁盘所处磁臂和旋转位置。因此考虑两个磁盘请求且假定具有参数(C,S,B)的第k-1请求紧靠在具有参数(C,S,B)的第k个请求前。第k-1个请求完成后磁头停在柱面C处，而旋转位置在起始扇区 。第k个请求在柱面C处寻道，在C处结束。所经历寻道距离为d(R,R)=g|CC|，其中g为紧相邻磁道间距离。参数n=|CC|，得到查找时间T(|CC|)。以一个扇区作为时间单位，查找时间内盘片旋转接近 个扇区。查寻后旋转位置为 。
如果 ，则要经过旋转 个扇区后才能开始传输数据；否则要经过 个扇区才能开始传输数据。这是旋转延迟的部分。第k个请求真正用于数据传输的时间为T=τ×B，而其它时间用于磁盘定位操作，一般称之为磁盘定位时间或称为磁盘访问时间T。传输结束，旋转位置在 。第k个请求存储服务时间可以按下面的公式计算：
从上面可以看到相邻请求之间的磁道、扇区和传输的扇区数对旋转位置的依赖。得到的总的时间就是处理该组请求的处理时间。最后，将得到的单磁盘与磁盘阵列处理请求的时间并比较，就可以达到此次设计的目的。
4.性能测试与分析
按照上述设计思路，在VC++的环境下实现性能测试的模拟，运用MFC对建立好的模拟模块具体实现。为了测试多磁盘下I/O请求的性能，选择了对RAID0技术的模拟，为了使测试结果的可信性强，不但在对磁盘配置相应的性能参数要符合实际，还要有比较对象，此次设计选用了与单磁盘下执行I/O请求性能模拟的比较，在配置参数时要与多磁盘的参数相同，磁盘调度算法也要选择相同的。这样运行结果才有可比性，也就是对磁盘阵列性能近一步的分析和了解。软件的界面如图2所示。
图2软件界面
一个盘面的磁道数设定为1964个，一个扇区的大小为512B，一个磁道的扇区数为72个。需要用户输入的参数：磁盘转速（能选5400rpm或7200rpm）、磁盘个数、阵列级别（这里只实现了RAID0）、条状大小、请求类型以及请求个数。 2/3 首页 上一页 1 2 3 下一页 尾页 |
