본 게시물은 KOCW의 반효경 교수님의 강의를 기반으로 정리한 것입니다.
Disk Management and Scheduling
Disk Structure
logical block
- 디스크의 외부에서 보는 디스크의 단위 정보 저장 공간들
- 주소를 가진 1차원 배열처럼 취급
- 정보를 전송하는 최소 단위
Secotr
- Logical Block이 물리적인 디스크에 매핑된 위치
- Secotr 0은 최외각 실린더의 첫 트랙에 있는 첫 번째 섹터이다.
Disk Scheduling
Access Time의 구성
- Seek Time
- 헤드를 해당 실린더로 움직이는데 걸리는 시간
- Rotational Latency
- 헤드가 원하는 섹터에 도달하기까지 걸리는 회전지연시간
- Transfer Time
- 실제 데이터의 전송 시간
Disk Bandwidth
- 단위 시간 당 전송된 바이트의 수
Disk Scheduling
- Seek Time을 최소화하는 것이 목표
- Seek Time => Seek distance
Disk Management
Physical formatting (low level formatting)
- 디스크를 컨트롤러가 읽고 쓸 수 있도록 섹터들로 나누는 과정
- 각 섹터는 header + 실제 data + trailer로 구성
- header와 trailer는 secotr number, ECC 등의 정보가 저장되며 Controller가 직접 접근 및 운영
Partitioning
- 디스크를 하나 이상의 실린더 그룹으로 나누는 과정
- OS는 이것을 독립적 disk로 취급 (Logical disk)
Logical Formatting
- 파일시스템을 만드는 것
- FAT, inode, free space 등의 구조 포함
Booting
- ROM에 있는 small bootstrap loader의 실행
- sector 0을 load하여 실행
- sector 0은 full Bootstrap loader program
- OS를 디스크에서 load하여 실행
Disk Scheduling Algorithm
FCFS
- First Come First Service
SSTF
- Shortest Seek Time First
SCAN
- disk arm이 디스크의 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 이동하며 가는 길목에 있는 모든 요청을 처리한다.
- 다른 한쪽 끝에 도달하면 역방향으로 이동하며 오는 길목에 있는 모든 요청을 처리하며 다시 반대쪽 끝으로 이동한다.
- 문제점 : 실런더 위치에 따라 대기 시간이 다르다.
C-SCAN
- 헤드가 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 이동하며 가는 길목에 있는 모든 요청을 처리
- 다른쪽 끝에 도달했으면 요청을 처리하지 않고 곧바로 출발점으로 다시 이동
- SCAN보다 균일한 대기 시간을 제공한다.
N-SCAN
- SCAN을 변형한 알고리즘
- 일단 arm이 한 방향으로 움직이기 시작하면 그 시점 이후에 도착한 job은 되돌아올 때 service
LOOK and C-LOOK
- SCAN이나 C-SCAN은 헤드가 디스크 끝에서 끝으로 이동
- LOOK과 C-LOOK는 헤드가 진행 중이거나 그 방향에 더 이상 기다리는 요청이 없으면 헤드의 이동방향을 즉시 반대로 이동한다.
Disk Scheduling Algorithm의 결정
SCAN, C-SCAN 및 그 응용 알고리즘은 LOOK, C-LOOK 등이 일반적으로 디스크 입출력이 많은 시스템에서 효율적인 것으로 알려져 있음
File의 할당 방법에 따라 디스크 요청이 영향을 받음
디스크 스케쥴링 알고리즘은 필요할 경우 다른 알고리즘으로 쉽게 교체할 수 있도록 OS와 별도의 모듈로 작성되는 것이 바람직하다.
Swap Space Management
Disk를 사용하는 두 가지 이유
- Memory의 Volatile한 특성 -> FIle System
- 프로그램 실행을 위한 memory 공간 부족 -> Swap Space (swap area)
Swap - Space
- Virtual Memory System에서는 디스크를 memory의 연장 공간으로 사용
- 파일 시스템 내부에 둘 수도 있으나 별도 Partition 사용이 일반적
- 공간 효율성보다는 속도 효율성이 우선
- 일반 파일보다 훨씬 짧은 시간만 존재하고 자주 참조됨
- 따라서, block의 크기 및 저장 방식이 일반 파일시스템과 다름
RAID
RAID (Redundan Array of Independent Disks)
- 여러 개의 디스크를 묶어서 사용
RAID의 사용 목적
- 디스크 처리 속도 향상
- 여러 디스크에 block의 내용을 분산 저장
- 병렬적으로 읽어 옴 (interleaving, Striping)
- 신뢰성(Reliability) 향상
- 동일 정보를 여러 디스크에 중복 저장
- 하나의 디스크가 고장(failure)시 다른 디스크에서 읽어옴 (Mirroring, Shadowing)
- 단순한 중복 저장이 아니라 일부 디스크에 parity를 저장하여 공간의 효율성을 높일 수 있다.