Chapter 12. Disk Management and Scheduling
Disk Scheduling
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Access time의 구성
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Seek time
- 헤드를 해당 실린더로 움직이는데 걸리는 시간
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Rotational latency
- 헤드가 원하는 섹터에 도달하기까지 걸리는 회전지연시간
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Transfer time
- 실제 데이터의 전송 시간
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Disk Bandwidth
- 단위 시간당 전송된 바이트의 수
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Disk Scheduling
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seek time을 최소화하는 것이 목표
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Seek time 은 seek distance 에 비례
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Disk Scheduling
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Logical block
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디스크의 외부에서 보는 디스크의 단위 정보 저장 공간들
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주소를 가진 1차원 배열처럼 취급
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정보를 전송하는 최소 단위
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Sector
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Logical block이 물리적인 디스크에 매핑된 위치
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Sector 0은 최외곽 실린더의 첫 트랙에 있는 첫 번째 섹터이다.
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Disk Management
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Physical formatting(Low-level formatting)
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디스크를 컨트롤러가 읽고 쓸 수 있도록 섹터들로 나누는 과정
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각 섹터는 header + 실제 data (보통 512 bytes) + trailer로 구성
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header와 trailer는 sector number, ECC (Error-Correcting Code) 등의 정보가 저장되며 controller가 직접 접근 및 운영
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Partitioning
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디스크를 하나 이상의 실린더 그룹으로 나누는 과정
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OS는 이것을 독립적 disk로 취급 (logical disk)
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Logical formatting
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파일 시스템을 만드는 것
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FAT, inode, free space 등의 구조 포함
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Booting
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ROM에 있는 "small bootstrap loader" 실행
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sector 0 (boot block)을 load하여 실행
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sector 0은 "full Bootstrap loader program"
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OS를 디스크에서 load하여 실행
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Disk Scheduling Algorithm
- 큐에 다음과 같은 실린더 위치의 요청이 존재하는 경우 디스크 헤드 53번에서 시작한 각 알고리즘의 수행 결과는? (실린더의 위치는 0-199이다) 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
FCFS (First Come First Served)
대단히 비효율적
SSTF(Shortest Seek Time First)
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현재의 헤드 위치에서 제일 가까운 위치에 있는 헤드부터 처리 -> 이동 거리는 줄어듦
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starvation 문제 (계속 낮은 주소에서만 처리하게 됨)
SCAN (=엘리베이터 스케쥴링)
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disk arm이 디스크의 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 이동하며 가는 길목에 있는 모든 요청을 처리한다.
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다른 한쪽 끝에 도달하면 역방향으로 이동하며 오는 길목에 있는 모든 요청을 처리하며 다시 반대쪽 끝으로 이동한다.
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문제점: 실린더의 위치에 따라 대기 시간이 다르다
C-SCAN
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SCAN의 문제점을 해결하기 위한 알고리즘
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헤드가 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 이동하며 가는 길목에 있는 모든 요청을 처리
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다른쪽 끝에 도달했으면 요청을 처리하지 않고 곧바로 출발점으로 다시 이동
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SCAN보다는 균일한 대기 시간을 제공한다.
N-SCAN
- SCAN의 변형 알고리즘
- 일단 arm이 한 방향으로 움직이기 시작하면 그 시점 이후에 도착한 job은 되돌아올 때 service
LOOK & C-LOOK
- SCAN이나 C-SCAN은 헤드가 디스크 끝에서 끝으로 이동
- LOOK과 C-LOOK은 헤드가 진행 중이다가 그 방향에 더 이상 기다리는 요청이 없으면 헤드의 이동방향을 즉시 반대로 이동한다
- C-LOOK
Disk-Scheduling Algorithm의 결정
- SCAN, C-SCAN 및 응용 알고리즘은 LOOK, C-LOOK 등이 일반적으로 디스크 입출력이 많은 시스템에서 효율적인 것으로 알려져 있음
- File의 할당 방법에 따라 디스크 요청이 영향을 받음
- 디스크 스케줄링 알고리즘은 필요할 경우 다른 알고리즘으로 쉽게 교체할 수 있도록 OS와 별도의 모듈로 작성되는 것이 바람직하다
Swap-Space Management
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Disk를 사용하는 2가지 이유
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memory의 volatile한 특성 -> file system
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프로그램 실행을 위한 memory 공간 부족 -> swap space (swap area)
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Swap - Space
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Virtual memory system에서는 디스크를 memory의 연장 공간으로 사용
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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
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RAID
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RAID (Redundant Array of Independent Disks)
- 여러 개의 디스크를 묶어서 사용
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RAID의 사용 목적
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디스크 처리 속도 향상
- 여러 디스크에 block의 내용을 분산 저장
- 병렬적으로 읽어옴 (속도 향상시킴)
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신뢰성(reliability) 향상
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동일 정보를 여러 디스크에 중복 저장
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하나의 디스크가 고장시 다른 디스크에서 읽어옴. (Mirroring, shadowing)
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단순한 중복 저장이 아니라 일부 디스크에 parity를 저장하여 공간의 효율성을 높일 수 있다.
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