面试题答案
一键面试- 缓存机制：
- 设备缓存：在设备端设置缓存，如磁盘的高速缓存。设备在进行读写操作时，优先与缓存交互。例如，磁盘先将频繁读写的数据块暂存于缓存中，下次读写相同数据时，直接从缓存获取，减少对总线的访问次数。
- 操作系统缓存：操作系统层面建立统一的缓存管理机制，对各设备的数据进行缓存。比如，文件系统缓存，将近期访问过的文件数据缓存起来，当再次请求该数据时，无需通过总线从存储设备读取。
- I/O 调度：
- 优化调度算法：采用合适的I/O调度算法，如电梯调度算法（SCAN）。该算法会按照请求的磁道号顺序，像电梯运行一样依次处理请求，减少磁头移动距离，降低设备读写操作对总线的频繁占用。
- 优先级调度：根据设备和任务的优先级分配总线资源。例如，对于实时设备（如音频、视频设备）的I/O请求，赋予较高优先级，优先满足其对总线带宽的需求，确保实时数据的流畅传输。
- 设备异步操作：
- 异步 I/O：允许设备进行异步I/O操作。操作系统发起I/O请求后，无需等待操作完成，可继续执行其他任务。例如，在向磁盘写入数据时，操作系统将写请求发送给磁盘设备后，可立即处理其他事务，磁盘在后台完成数据写入后，通过中断通知操作系统操作完成，从而提高总线的利用率。
- DMA（直接内存访问）：启用DMA技术，让设备直接与内存进行数据传输，无需CPU频繁干预。例如，网卡在接收网络数据时，通过DMA控制器直接将数据从网卡缓存传输到内存指定区域，减少CPU与总线之间的数据传输压力，释放总线带宽供其他设备使用。
- 设备分时复用：
- 时间片分配：为不同设备分配特定的时间片来使用总线。操作系统根据设备的需求和重要性，合理划分总线使用时间。例如，在每个时间片内，轮流让不同设备进行读写操作，避免某个设备长时间独占总线，提高总线资源的公平性和利用率。
- 动态调整：根据设备的实时负载情况，动态调整时间片分配。对于当前I/O操作频繁的设备，适当增加其时间片长度；对于负载较轻的设备，减少时间片，以灵活适应系统运行状态，优化总线性能。