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- /chapter4-设备管理/实验7--磁盘调度算法--SSTF/代码实现.cpp
- /chapter4-设备管理/实验7--磁盘调度算法--SSTF/实验结果示例.rst
- /appendix4/SSTF.png

chapter4-设备管理/实验7--磁盘调度算法--SSTF/代码实现.cpp

+#include <iostream>
+#include <vector>
+#include <algorithm>
+#include <stdexcept>
+#include <fstream>
+
+using namespace std;
+
+// 磁盘请求类，包含请求的ID和目标磁道号
+class DiskRequest {
+public:
+    int id;
+    int track;
+    DiskRequest(int id, int track) : id(id), track(track) {}
+};
+
+// 磁盘调度器类
+class DiskScheduler {
+private:
+    vector<DiskRequest> requestQueue; // 请求队列
+    int currentTrack; // 当前磁头所在的磁道
+    ofstream logFile; // 日志文件
+
+public:
+    DiskScheduler() : currentTrack(0) {
+        logFile.open("sstf_log.txt", ios::out);
+        if (!logFile.is_open()) {
+            throw runtime_error("无法打开日志文件");
+        }
+    }
+
+    ~DiskScheduler() {
+        if (logFile.is_open()) {
+            logFile.close();
+        }
+    }
+
+    // 添加请求到队列
+    void addRequest(const DiskRequest &request) {
+        requestQueue.push_back(request);
+        logFile << "请求已添加: ID=" << request.id << ", 磁道=" << request.track << "\n";
+    }
+
+    // 处理所有请求
+    void processRequests() {
+        while (!requestQueue.empty()) {
+            auto closestRequest = findClosestRequest();
+            logFile << "处理请求: ID=" << closestRequest.id << ", 磁道=" << closestRequest.track << "\n";
+            moveToTrack(closestRequest.track);
+            logFile << "请求已完成: ID=" << closestRequest.id << "\n";
+            cout << "已处理请求: 磁道=" << closestRequest.track << endl;
+            removeRequest(closestRequest);
+        }
+    }
+
+    // 找到距离当前磁头最近的请求
+    DiskRequest findClosestRequest() {
+        if (requestQueue.empty()) {
+            throw runtime_error("请求队列为空");
+        }
+        auto closest = requestQueue.begin();
+        int minDistance = abs(closest->track - currentTrack);
+        for (auto it = requestQueue.begin(); it != requestQueue.end(); ++it) {
+            int distance = abs(it->track - currentTrack);
+            if (distance < minDistance) {
+                closest = it;
+                minDistance = distance;
+            }
+        }
+        return *closest;
+    }
+
+    // 将磁头移动到指定的磁道
+    void moveToTrack(int track) {
+        if (track < 0) {
+            throw invalid_argument("磁道号不能为负数");
+        }
+        logFile << "从磁道 " << currentTrack << " 移动到磁道 " << track << "\n";
+        currentTrack = track;
+    }
+
+    // 从请求队列中移除已处理的请求
+    void removeRequest(const DiskRequest &request) {
+        auto it = find_if(requestQueue.begin(), requestQueue.end(), [&request](const DiskRequest& r) {
+            return r.id == request.id;
+        });
+        if (it != requestQueue.end()) {
+            requestQueue.erase(it);
+        } else {
+            throw runtime_error("请求未找到，无法移除");
+        }
+    }
+
+    // 打印当前磁头所在的磁道
+    void printStatus() const {
+        cout << "当前磁道: " << currentTrack << "\n";
+    }
+};
+
+int main() {
+    try {
+        DiskScheduler scheduler;
+
+        // 添加一些请求
+        scheduler.addRequest(DiskRequest(1, 98));
+        scheduler.addRequest(DiskRequest(2, 183));
+        scheduler.addRequest(DiskRequest(3, 37));
+        scheduler.addRequest(DiskRequest(4, 122));
+        scheduler.addRequest(DiskRequest(5, 14));
+        scheduler.addRequest(DiskRequest(6, 124));
+        scheduler.addRequest(DiskRequest(7, 65));
+        scheduler.addRequest(DiskRequest(8, 67));
+
+        // 处理所有请求
+        scheduler.processRequests();
+
+        // 打印最终状态
+        scheduler.printStatus();
+
+    } catch (const exception &e) {
+        cerr << "错误: " << e.what() << "\n";
+    }
+
+    return 0;
+}

chapter4-设备管理/实验7--磁盘调度算法--SSTF/原理解释.rst

+SSTF（Shortest Seek Time First）
+===============================
+
+原理
+----
+
+SSTF（Shortest Seek Time First）调度算法是一种磁盘调度算法，它优先处理离当前磁头位置最近的请求，以最小化磁头的移动时间。该算法通过选择寻道时间最短的请求来减少平均寻道时间。
+
+执行过程
+--------
+
+1. **请求到达**：
+   
+   - 当系统中的进程需要进行磁盘操作时，会向磁盘调度器发出读写请求。
+   - 这些请求会按照它们的目标磁道号记录下来。
+
+2. **选择最近请求**：
+   
+   - 磁盘调度器从所有未处理的请求中选择离当前磁头位置最近的请求。
+   - 寻找最小的磁道差值，即绝对值最小的目标磁道号与当前磁头位置之差。
+
+3. **请求处理**：
+   
+   - 处理选定的请求，移动磁头到该请求的目标磁道。
+   - 将该请求标记为已处理，并从未处理的请求列表中移除。
+
+4. **重复过程**：
+   
+   - 重复步骤2和步骤3，直到所有请求都被处理完毕。
+
+优点
+----
+
+- **减少平均寻道时间**：通过优先处理最近的请求，SSTF算法可以显著减少磁头的总移动距离，从而降低平均寻道时间。
+- **提高效率**：相比FCFS算法，SSTF通常能更有效地利用磁盘，提高系统的响应速度。
+
+缺点
+----
+
+- **可能导致饥饿**：如果有大量的请求集中在某个磁道附近，离该区域较远的请求可能会长时间得不到处理，从而导致饥饿问题。
+- **实现复杂**：相比于FCFS算法，SSTF需要实时计算每个请求与当前磁头位置的距离，增加了实现的复杂度。
+
+示例
+----
+
+假设请求到达的顺序和它们所在的磁道如下：
+
+- 请求1：磁道98
+- 请求2：磁道183
+- 请求3：磁道37
+- 请求4：磁道122
+- 请求5：磁道14
+- 请求6：磁道124
+- 请求7：磁道65
+- 请求8：磁道67
+
+当前磁头位置在磁道53，按照SSTF算法的处理顺序如下：
+
+1. 从53到65（最近的请求）
+2. 从65到67
+3. 从67到37
+4. 从37到14
+5. 从14到98
+6. 从98到122
+7. 从122到124
+8. 从124到183
+
+通过这种顺序，SSTF算法减少了磁头的总移动距离。
+

chapter4-设备管理/实验7--磁盘调度算法--SSTF/实验结果示例.rst

+
+.. image:: ../../../appendix4/SSTF.png
+   :width: 400px
+   :alt: Process States Diagram