深入Rust磁盘调度算法（从零实现SCAN与C-SCAN调度策略）

常见的磁盘调度算法

• FCFS（先来先服务）：按请求到达顺序处理，简单但效率低。
• SSTF（最短寻道时间优先）：总是选择离当前磁头最近的请求，可能导致饥饿。
• SCAN（电梯算法）：磁头单向移动，处理沿途请求，到端点后反向，避免饥饿。
• C-SCAN（循环SCAN）：磁头只在一个方向移动，到端点后跳回起点继续，提供更均匀的响应时间。

用Rust实现SCAN算法

下面我们使用Rust编写一个简单的SCAN调度器。假设磁盘磁道编号为0~199，当前磁头位置为50，初始移动方向为向右（递增方向）。

fn scan_schedule(    requests: &mut Vec<i32>,    head: i32,    direction: &str,    disk_size: i32,) -> Vec<i32> {    // 分离小于和大于当前磁头位置的请求    let mut left: Vec<i32> = requests.iter().filter(|&&x| x < &head).copied().collect();    let mut right: Vec<i32> = requests.iter().filter(|&&x| x >= &head).copied().collect();    left.sort();    right.sort();    let mut seek_sequence = Vec::new();    if direction == "right" {        // 先处理右边（递增方向）        for &track in &right {            seek_sequence.push(track);        }        // 到达最右端后，反向处理左边（递减方向）        for &track in left.iter().rev() {            seek_sequence.push(track);        }    } else {        // 先处理左边（递减方向）        for &track in left.iter().rev() {            seek_sequence.push(track);        }        // 到达最左端后，反向处理右边（递增方向）        for &track in &right {            seek_sequence.push(track);        }    }    seek_sequence}

用Rust实现C-SCAN算法

C-SCAN算法只在一个方向移动磁头，到达端点后直接跳回起点继续扫描。这种方式能提供更一致的响应时间。

fn c_scan_schedule(    requests: &mut Vec<i32>,    head: i32,    disk_size: i32,) -> Vec<i32> {    let mut left: Vec<i32> = requests.iter().filter(|&&x| x < &head).copied().collect();    let mut right: Vec<i32> = requests.iter().filter(|&&x| x >= &head).copied().collect();    left.sort();    right.sort();    let mut seek_sequence = Vec::new();    // 先处理右边（从当前磁头到最大磁道）    for &track in &right {        seek_sequence.push(track);    }    // 跳到最左端（0），然后处理左边的请求    for &track in &left {        seek_sequence.push(track);    }    seek_sequence}

完整测试示例

下面是一个完整的main函数，用于测试上述两种算法：

fn main() {    let mut requests = vec![98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67];    let head = 53;    let disk_size = 200;    println!("原始请求序列: {:?}", requests);    let scan_result = scan_schedule(&mut requests.clone(), head, "right", disk_size);    println!("SCAN调度结果: {:?}", scan_result);    let c_scan_result = c_scan_schedule(&mut requests.clone(), head, disk_size);    println!("C-SCAN调度结果: {:?}", c_scan_result);}

为什么选择Rust实现磁盘调度？

Rust以其内存安全、无垃圾回收、高性能等特性，非常适合系统级编程。通过Rust实现SCAN算法，你不仅能掌握算法逻辑，还能学习如何在不牺牲性能的前提下编写安全可靠的代码。

总结

本文详细讲解了磁盘调度的基本概念，并用Rust实现了SCAN和C-SCAN两种经典算法。这些知识对于理解磁盘I/O优化至关重要。建议读者动手运行代码，修改参数观察结果，从而加深理解。

提示：你可以将此代码集成到模拟器中，可视化磁头移动路径，进一步提升学习效果。