用户层I/O软件
小部分I/O系统软件放在了用户应用层上。 库函数（与应用程序链接） 假脱机技术（虚拟设备）
1、系统调用与库函数
不允许运行在用户态的应用进程，去直接调用运行在核心态（系统态）的OS过程。
应用进程在运行时，又必须取得OS所提供的服务。
于是： OS在用户层中引入了系统调用，应用程序可以通过它，间接调用OS中的I/O过程，对I/O设备进行操作。
2、设备分配中的虚拟技术 —— SPOOLing技术
多道程序技术，专门利用程序模拟脱机I/O的外围机，完成设备I/O操作。
组成：
使用举例：
当用户进程请求打印输出时,SPOOLing系统同意为它打印输出,但并不真正立即把打印机分配给用户进程,而只为它做两件事:
1.由输出进程在输出井中为之请求一个空闲磁盘块区,并将要打印的数据送入其中.
2.输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表,并将用户的打印要求填入其中,再将该表挂在请求打印队列上.
打印输出过程：
1.如果打印机空闲,输出进程将从请求打印队列的队首取出一张请求打印表,根据表中的要求将要打印的数据,从输出井传送到输出缓冲区,再由打印机进行打印.
2.打印完毕后,输出进程再查看请求打印队列中是否还有等待打印的请求表,如此下去,直至请求打印队列为空,输出进程才将自己阻塞起来
3.仅当下次再由打印请求时,输出进程才被唤醒.
Spooling的特点：
1、提高了I/O的速度。利用输入输出井模拟成脱机输入输出，缓和了CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾。
2、将独占设备改造为共享设备。并没有为进程分配设备，而是为进程分配一存储区和建立一张I/O请求表。
3、最终，实现了虚拟设备功能。多个进程可“同时”使用一台独占设备。
缓冲区管理
I/O控制方式减少CPU对I/O的干预提高利用率；
缓冲则通过缓和CPU和I/O设备速度不匹配矛盾，增加CPU和I/O设备的并行性，提高利用率。
现代OS中，几乎所有的I/O设备与处理机交换数据时，都用了缓冲区。
1、单缓冲
每当用户进程发出一I/O请求时，OS在主存中为之分配一个缓冲区。 CPU和外设轮流使用，一方处理完后等待对方处理。
单位：字符设备输入时，缓冲区用于暂存用户输入/输出的一行数据；块设备输入则是成块数据。
2、双缓冲
进一步加快输入和输出速度，提高设备利用率制，也称缓冲对换（Buffer Swapping）
输入：数据送入第一缓冲区，装满后转向第二缓冲区。
读出：OS从第一缓冲区中移出数据，送入用户进程，再由CPU对数据进行计算。
优点：两个缓冲区，CPU和外设不再针对一块交替 可能实现连续处理无需等待对方。前提是CPU和外设对一块数据的处理速度相近。
3、多缓冲
磁盘存储器的性能和调度
磁盘调度方法:
1、FCFS
先来先服务。磁盘I/O执行顺序按磁盘请求的先后顺序。
2、最短寻道时间优先SSTF
选择从当前磁头位置出发移动最少的磁盘I/O请求 使每次磁头移动时间最少。 不一定是最短平均柱面定位时间，但比FIFO算法有更好的性能。 对中间的磁道有利，但可能会有进程处于饥饿状态（I/O请求总不被执行）。
3、SCAN扫描
虑距离的同时，更优先考虑方向。
规定磁头移动方向：自里向外，再自外向里移动。 后续的I/O磁道请求，哪个在规定方向上距离最近，就先执行哪个。
如当前为100，后续要求55，86，95，180，165，105
先由内向外：选最近的105执行，再判断剩余的，选165，180。
再由外向内：95，86，55
4、CSCAN 循环扫描
为了解决scan的问题：容易错过与当前磁道距离近，但方向不一致的磁道。
修改：将SCAN规定的移动方向改为“单向移动”由里向外后，再由里向外。
如当前为100，后续要求55，86，95，180，165，105
先由内向外：选最近的105执行，再判断剩余的，选165，180。
再由内向外：55,86,95
5、N-Step-SCAN
例题：
假设一个活动头磁盘有２００道，编号从０－１９９。
当前磁头正在１５５道上服务，并且在此之前完成的是１７３道的访盘请求。
现有如下访盘请求序列（磁盘号）：７５，１６８，８１，１３８，８７，１４３，１８７，１２９，１９８，４４。试给出采用下列算法后磁头移动的顺序和移动总量(总磁道数)。
1.最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法。
2.扫描法（SCAN）磁盘调度算法（假设沿磁头移动方向不再有访问请求时, 磁头就沿相反方向移动。 44到0磁道的移动忽略不计）
答：
1、若采用SSTF 那么磁头的移动顺序为155 143 138 129 168 187 198 87 81 75 44
三段（155~129）、（168~198）、（87~44）
移动的总磁道数为155-129+198-168-129+198-44=2４９
2、若采用SCAN 那么磁头的移动顺序为 155 143 138 129 87 81 75 44 168 187 198
两段（155~44）、（44~198）
移动的总磁道数为155-44+198-44=265