Disk Scheduling Algorithms in OS (Operating System) [Hindi]

हार्ड डिस्क शेड्यूलिंग क्या है? (What is Disk Scheduling Algorithms?)

हार्ड डिस्क ड्राइव (HDD) डेटा Access Requests की एक निरंतर Stream प्राप्त करता है। ये अनुरोध विभिन्न Applications से आते हैं और ऑपरेटिंग सिस्टम (OS) को यह तय करना होता है कि उन्हें किस Order में पूरा करना है। इस निर्णय को लेने में हार्ड डिस्क शेड्यूलिंग एल्गोरिदम एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे अनुरोधों को एक Queue में व्यवस्थित करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि डेटा तक पहुंच यथासंभव तेज और कुशल हो।

हार्ड डिस्क शेड्यूलिंग के उद्देश्य (Objectives of Disk Scheduling)

Disk Scheduling Algorithm
Hard Disk Scheduling Algorithm

हार्ड डिस्क शेड्यूलिंग के दो प्राथमिक उद्देश्य हैं:

  1. सीक समय कम करना (Reduce Seek Time): सीक समय वह समय होता है जो हार्ड डिस्क Head को एक ट्रैक से दूसरे ट्रैक पर जाने में लगता है। कम सीक समय तेज डेटा पहुंच में योगदान देता है।
  2. डिस्क आर्म की गति कम करना (Minimize Disk Arm Movement): डिस्क आर्म की गति वह दर है जिस पर वह एक ट्रैक के पार जा सकता है। डिस्क आर्म की गति कम करने से Overall डेटा Access Time कम हो जाता है।

कुछ अन्य Keywords, जो Disk Scheduling Algorithms मे इस्तेमाल किए जाते है :-

  • Transfer Time:- Transfer time वह समय होता है जो data Transfer मे लगता है । यह निर्भर करता है की Disk की rotation speed कितनी है ओर साथ ही कितना bytes data Transfer किया जा रहा है ।
  • Disk Access Time:- यह कुल seek time + Rotational Latency + Transfer Time का योग है ।
Disk Access Time = Seek Time + Rotational + Transfer Time 
Total Seek Time =  Total Head Movement*Seek Time 
  • Disk Response Time:- Response Time किसी अनुरोध द्वारा अपने I/O ऑपरेशन को Execute करने की प्रतीक्षा में बिताया गया औसत Time है। Average Response Time सभी Requests का Response Time है।Variance रिस्पांस टाइम यह माप है कि औसत Response Time के संबंध में personal request को कैसे पूरा किया जाता है। इसलिए डिस्क शेड्यूलिंग एल्गोरिदम जो न्यूनतम Variance Response Time देता है वह बेहतर है।

प्रमुख हार्ड डिस्क शेड्यूलिंग एल्गोरिदम (Major Disk Scheduling Algorithms)

कई हार्ड डिस्क शेड्यूलिंग एल्गोरिदम मौजूद हैं, प्रत्येक अपने स्वयं के लाभ और कमियों के साथ। चुनने के लिए कुछ सबसे आम एल्गोरिदम यहां दिए गए हैं:

Disk Scheduling Algorithm
Hard Disk Drive for Disk Scheduling Algorithm
  • फर्स्ट-कम, फर्स्ट-सर्व्ड (FCFS): यह एक सरल एल्गोरिथम है जो अनुरोधों को प्राप्त होने वाले Queue में पूरा करता है। यह लागू करने में आसान है लेकिन Seek Time को कम करने में कम कुशल हो सकता है, खासकर यदि अनुरोध भौगोलिक रूप से बिखरे हुए हों।
  • शॉर्टेस्ट सीक टाइम फर्स्ट (SSTF): यह एल्गोरिथम उन अनुरोधों को प्राथमिकता देता है जो वर्तमान हार्ड डिस्क Head Position के सबसे निकट हैं। यह सीक समय को कम करने में बेहतर है, लेकिन यह किसी भी दिशा में हेड को आगे-पीछे ले जा सकता है, जिससे संभावित रूप से डेटा पहुंच में देरी हो सकती है।
  • स्कैन (SCAN): यह एल्गोरिथम हार्ड डिस्क हेड को एक निर्धारित दिशा (बाहर या अंदर) में ले जाता है, जैसे-जैसे अनुरोध मिलते हैं। एक बार हेड अंतिम ट्रैक पर पहुंच जाता है, तो यह दिशा बदल देता है और दूसरी दिशा में जाना शुरू हो जाता है। स्कैन Request को समान रूप से Distribute करने के लिए उपयुक्त है, लेकिन इसकी वजह से हेड को पूरे ट्रैक क्षेत्र को कवर करना पड़ सकता है, जिससे देरी हो सकती है।
  • सी-स्कैन (C-SCAN): SCAN एल्गोरिथम का एक Version, C-SCAN हेड को अंतिम ट्रैक तक पहुँचने के बाद उसे रीसेट नहीं करता है। इसके बजाय, यह वहीं रहता है और अगले अनुरोध की प्रतीक्षा करता है। यह स्कैन से थोड़ा अधिक कुशल हो सकता है क्योंकि हेड को हर बार अंतिम ट्रैक से वापस लौटने की आवश्यकता नहीं होती है।

इसके इलवा भी और भी की तरह के Algorithm है जो Disk Scheduling मे काम आते है जैसे :- LOOK , C-LOOK, RSS, LIFO(Last In First Out), N-Step SCAN, F-SCAN

हार्ड डिस्क शेड्यूलिंग एल्गोरिदम चुनना (Choosing a Disk Scheduling Algorithms)

सर्वोत्तम हार्ड डिस्क शेड्यूलिंग एल्गोरिदम का चुनाव कई कारकों पर निर्भर करता है, जिनमें शामिल हैं:

  • अनुरोधों का प्रकार (Type of Requests): यदि अनुरोध Random रूप से प्राप्त होते हैं, तो SSTF या SCAN जैसे Algorithm बेहतर विकल्प हो सकते हैं। यदि अनुरोध sorted हैं, तो FCFS पर्याप्त हो सकता है।
  • डिस्क ड्राइव का प्रकार (Type of Disk Drive): कुछ Driver दूसरों की तुलना में Fast सीक समय प्रदान करते हैं। यदि ड्राइव में Fast Seek Time है, तो SSTF या SCAN बेहतर विकल्प हो सकते हैं। धीमी गति वाले ड्राइव के लिए, FCFS अधिक कुशल हो सकता है।
  • प्रणाली का समग्र कार्यभार (Overall System Workload): यदि सिस्टम Heavy Load का अनुभव कर रहा है, तो SSTF या SCAN जैसे एल्गोरिदम बेहतर विकल्प हो सकते हैं। यदि सिस्टम हल्के भार का अनुभव कर रहा है, तो FCFS पर्याप्त हो सकता है।
Disk Scheduling Algorithm Qualitybaba
HDD – Algorithm

यहां कुछ सामान्य दिशानिर्देश दिए गए हैं जो आपको उपयुक्त एल्गोरिदम चुनने में मदद कर सकते हैं:

  • यदि आपके पास कम संख्या में अनुरोध हैं, तो FCFS एक अच्छा विकल्प हो सकता है।
  • यदि आपके पास उच्च संख्या में अनुरोध हैं और सीक समय महत्वपूर्ण है, तो SSTF या SCAN बेहतर विकल्प हो सकते हैं।
  • यदि आपके पास उच्च संख्या में अनुरोध हैं और सीक समय उतना महत्वपूर्ण नहीं है, तो LOOK या C-SCAN बेहतर विकल्प हो सकते हैं।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि कोई भी “सर्वश्रेष्ठ” एल्गोरिदम नहीं है जो सभी स्थितियों में काम करेगा। सर्वोत्तम विकल्प आपके Specific सिस्टम और आवश्यकताओं पर निर्भर करेगा।

कुछ अतिरिक्त विचार (Additional Considerations)

  • आपके सिस्टम में कितनी मेमोरी उपलब्ध है? यदि आपके पास सीमित मेमोरी है, तो FCFS या SCAN जैसे सरल एल्गोरिदम बेहतर विकल्प हो सकते हैं।
  • आपके सिस्टम में कितने प्रोसेसर हैं? यदि आपके पास मल्टी-प्रोसेसर सिस्टम है, तो आप एक एल्गोरिदम का उपयोग करना चाह सकते हैं जो समानांतर अनुरोधों को संभाल सकता है, जैसे कि LOOK या C-SCAN.
  • क्या आपके पास कोई विशेष आवश्यकताएं हैं? यदि आपको डेटा तक पहुंच के लिए निश्चित समय सीमा की आवश्यकता है, तो आपको एक एल्गोरिदम चुनने की आवश्यकता होगी जो उन समय सीमा को पूरा कर सके।

निष्कर्ष (Conclusion)

हार्ड डिस्क शेड्यूलिंग एल्गोरिदम (Disk Scheduling Algorithms) डेटा तक पहुंच की गति और Efficiency को प्रभावित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। अपनी आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त एल्गोरिदम चुनने से आपके सिस्टम performance और Overall Response Time बेहतर हो सकता है।

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