1조 PPT 담당 발표담당 김지원 석광우 백현기 김성수 박광연

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1 1조 PPT 담당 발표담당 김지원 석광우 백현기 김성수 박광연
파일 구조 1조 PPT 담당 발표담당 김지원 석광우 백현기 김성수 박광연

2 목차 1장 파일의 기본 개념 2장 파일 저장 장치 1.1 파일의 종류 1.2 파일의 연산 1.3 파일 구조 선정 요소
1장 파일의 기본 개념 1.1 파일의 종류 1.2 파일의 연산 1.3 파일 구조 선정 요소 2장 파일 저장 장치 2.1 저장 장치의 계층 2.2 디스크 저장 장치 2.3 디스크 저장 장치의 특성 2.4 디스크 데이터 접근 2.5 자기 테이프 2.6 광 디스크 2.7 RAID

3 1장 파일의 기본 개념

4 1장 파일의 기본 개념 1.1 파일의 종류 정보는 데이터가 아니라 데이터를 처리한 것이 정보다. 데이터 처리 정보

5 1장 파일의 기본 개념 1.1 파일의 종류 디스크에 저장하는 데이터는 크게 파일로 구분
1장 파일의 기본 개념 1.1 파일의 종류 디스크에 저장하는 데이터는 크게 파일로 구분 파일은 어떤 응용 목적을 위해 함께 저장된 레코드 집합 레코드는 몇 개의 필드로 구성 필드: 이름을 가진 논리적 데이터의 최소 단위 애트리뷰트 또는 데이터 항목 이라고도 한다

6 1장 파일의 기본 개념 1.1 파일의 종류 파일구조는 디스크에 저장할 데이터의 표현과 데이터를 접근하기 위한 연산의 조합
1장 파일의 기본 개념 1.1 파일의 종류 파일구조는 디스크에 저장할 데이터의 표현과 데이터를 접근하기 위한 연산의 조합 데이터를 파일로 구성하는 이유 응용 프로그램이 처리 대상으로 하고 있는 데이터는 일반적으로 메인 메모리에 전부 적재하기에 데이터 양이 너무 많음 응용 프로그램은 어느 특정 시간에 데이터의 일부만 접근하기 때문에 데이터를 전부 메인 메모리에 한꺼번에 적재시킬 필요가 없다. 데이터를 어느 특정 응용 프로그램의 실행과 별도로 저장 시키면 어느 정도 데이터의 독립성을 가져 여러 응용 프로그램들이 서로 공유 가능

7 파일의 분류 (1) 파일의 기능에 따라 분류 마스터 파일 트랜잭션 파일 보고서 파일 작업 파일 프로그램 파일 텍스트 파일

8 1. 마스터 파일 보통 파일이라고 하면 마스터 파일을 말함 - 삽입 삭제 수정을 통해 영속적 데이터 레코드를 포함하고 있음 - 현재성을 정확히 유지함으로써 현실 세계에 대한 정확한 정보제공

9 2. 트랜잭션 파일 마스터 파일에 적용할 트랜잭션들을 모아 저장한 파일
트랜잭션: 논리적인 작업 단위로서 분리될 수 없는 하나의 건수로 처리되어야 하는 작업 트랜잭션의 내용 새로운 레코드 삽입 현존 레코드 삭제 현존 레코드의 내용 수정

10 3. 보고서 파일 사용자에게 정보 검색의 결과를 보여주기 위해서 데이터를 일정 형식으로 정리해서 저장하고 있는 파일 -하드 카피 보고서 출력 -단말장치 화면에 디스플레이

11 4. 작업 파일 4. 작업 파일 - 시스템에 있는 임시 파일로서
어느 한 프로그램에서 생성된 출력 데이터를 다른 프로그램의 입력 데이터로 전달하기 위해 임시로 만들어 사용하는 파일 최종 목표를 달성하는 과정에서 만들어지는 중간결과를 저장하는 파일

12 5. 프로그램 파일 - 메인 메모리나 보조 저장 장치에 저장되어 있는 데이터를 처리하기 위한 프로그램 명령어들을 저장하고 있다. 고급언어(java, c), 저급언어(어셈블리어)로 쓰여진다 프로그램은 원시 코드나 목적 코드 형태가 된다

13 6. 텍스트 파일 문자 숫자와 그래픽 데이터를 포함하고 있는 파일로서 텍스트 편집기의 입력과 출력으로 사용 하나의 텍스트 편집기나 여러 개의 텍스트 편집기에 의해 처리될 수 있게끔 저장

14 파일의 분류(2) 프로그램의 파일 접근 목적에 따라 입력 파일: 프로그램이 판독을 위해 접근하는 파일
출력 파일: 프로그램이 기록을 위해 접근하는 파일 프로그램의 실행에 의해 만들어짐 목적 코드 입/출력 파일: 프로그램을 실행하는 과정에서 데이터의 판독과 기록을 위해 기록하는 파일

15 1장 파일의 기본 개념 1.2 파일의 연산 파일을 사용하는데 있어서 두 가지 중요한 면 파일의 사용 형식 파일 연산의 성격

16 1장 파일의 기본 개념 1.2 파일의 연산 파일은 보통 수행되는 프로그램에 따라 일괄식, 대화식으로 나뉨 일괄식: 마스터 파일을 효율적으로 접근할 수 있도록 트랜잭션들을 구성 트랜잭션들을 그룹화하여 처리하는 성능이 중요 대화식: 트랜잭션이 터미널에 도착하는 대로 구성하고 처리함 각 트랜잭션의 처리 성능이 중요

17 파일에 대한 기본 연산 일반적으로 파일에 대하여 수행할 수 있는 주요연산 파일 생성 파일 기록 파일 판독 파일 삭제
파일의 개방과 폐쇄

18 1. 파일 생성 데이터를 어떻게 조작할 것인가 하는 골격의 설계 -데이터 정의
데이터 조직의 설계, 데이터 수집 및 확인, 데이터의 적재를 총칭한다. 데이터 적재 공간 할당 데이터를 일괄 적재 한 번에 한 레코드씩 구성

19 2. 파일 기록 파일에 데이터를 기록하기 위해서는 파일 이름과 기록할 데이터를 명시 해야 한다. 파일 기록에는
기존의 레코드 내용을 변경시키는 레코드 갱신 기존의 레코드를 삽입하는 레코드 삽입 기존의 레코드를 삭제하는 레코드 삭제

20 3. 파일 판독 마스터 파일의 내용을 판독 또는 입력 판독해야 할 파일 이름과 블록을 명세 디렉터리를 조사해서 파일의 위치와 판독해야 할 레코드의 디스크 주소를 찾 아낸다 디렉터리 조사 – 파일의 위치와 레코드의 주소

21 4. 파일 삭제 파일 삭제 디렉터리로부터 파일 위치 검색 할당된 디스크 공간 반환, 디렉터리 엔트리 삭제

22 5. 파일의 개방과 폐쇄 파일의 개방 - 연산을 수행할 수 있도록 파일을 준비 - 파일 개방 후 판독이나 기록 시작
- 메인 메모리에 파일 전송을 위한 버퍼 할당 파일의 폐쇄 - 파일 사용 종료 - 버퍼의 출력 데이터를 디스크에 기록 - 할당된 버퍼를 변환

23 1장 파일의 기본 개념 1.3 파일 구조 선정 요소 메인 메모리의 데이터 구조 보조 저장 장치의 파일 구조
1장 파일의 기본 개념 1.3 파일 구조 선정 요소 메인 메모리의 데이터 구조 메인 메모리의 데이터 구조는 비교 연산 횟수로 평가 데이터 접근시간은 모두 일정한 것으로 가정 보조 저장 장치의 파일 구조 파일의 데이터 접근 시간이 메인 메모리에 비해 상당히 길다 보조 저장 장치의 접근 횟수가 프로그램 성능 평가의 주요 요소 ※파일 구조 선정의 중요성

24 파일 구조 선정 요소 파일 구조 선정 요소 가변성 활동성 사용빈도수 응답 시간 파일 크기 파일 접근 유형

25 ① 가변성 파일의 성격 가변성(Volatility) 내용이 변하지 않는 정적(Static)파일 (과거의 기록)
내용이 자주 변하는 동적(Dynamic)파일 (현재의 상황 데이터) 가변성(Volatility) 전체 레코드 수에 대해 추가되거나 삭제되는 레코드 수 가변성이 높은 동적 파일은 빠른 접근과 갱신이 필요

26 ② 활동성 파일의 활동성 주어진 기간 동안에 파일의 총 레코드 수에 대해 접근한 레코드 수의 비율
주어진 기간 동안에 파일의 총 레코드 수에 대해 접근한 레코드 수의 비율 활동성이 높으면 순차 파일 구조가 유리

27 ③ 사용 빈도수 파일의 사용 빈도수 사용 빈도수와 파일 구조 일정 기간 동안의 파일의 사용 빈도수
가변성과 활동성에 밀접히 관련 사용 빈도수와 파일 구조 파일 구조에 제한되어 있는 접근 방법이 사용 빈도수에 장애 빈도수가 낮으면 순차 파일 구조 유리 빈도수가 높으면 임의 접근 구조 유리

28 ④ 응답 시간 응답 시간의 파일 구조 검색이나 갱신에 대해 요구하는 지연 시간
빠른 응답 시간 조건에는 임의 접근(Random Access) 방법 선택 정렬된 키를 이용한 순차 접근(Sequential Access) 방법 가능

29 ⑤ 파일 크기 파일 크기와 파일 구조 레코드 수와 각 레코드 길이(Record length)가 파일 크기 결정
시간이 지남에 따라 파일 크기는 성장 (레코드 길이 확장, 레코드 수 증가) 성장을 유연하게 수용할 수 있는 구조 필요

30 ⑥ 파일 접근 유형 파일 접근 유형과 파일 구조 파일 연산의 유형과 접근 형식에 따라 파일 구조 결정
Ex) 1. 파일 접근이 판독 위주 접근 ? 갱신 위주 접근 ? 2. 파일 레코드들을 순차 접근이 주도 ? 임의 접근이 주도 ?

31 2장 파일 저장 장치

32 2장 파일 저장 장치 2.1 저장 장치의 계층 저장 장치(storage device) 저장 매체(storage medium)
2장 파일 저장 장치 저장 장치의 계층 저장 장치(storage device) 저장매체 매체에 데이터를 저장하고 검색하기 위한 장치 저장 매체(storage medium) 소멸성(volatile) vs 비소멸성(novolatile) 접근 장치(access device) 데이터를 판독하거나 기록하는 장치

33 저장장치 1차 저장장치 1. 메인 메모리 -내용접근 시간은 일정하고 빠름 -프로그램/데이터를 처리하기 위한 작업 공간
2. 캐시 메모리 -메인 메모리 성능 향상 목적

34 저장장치 2차 저장장치 1. 자기 디스크 2. 광 디스크, 자기 테이프 등 -내용접근 시간이 느림
1. 자기 디스크 -내용접근 시간이 느림 -용량이 크고 싸서 주로 파일 저장에 쓰임 -저장된 데이터는 메인 메모리를 거쳐 cpu에 의해 처리 2. 광 디스크, 자기 테이프 등

35 저장장치의 유형 캐시 메모리 - 가장 빠르고 가장 비싼 저장장치 - SRAM: 데이터를 유지하기 위해 자주 재생할 필요가 없음
메인 메모리 - 프로그램 실행과 이에 필요한 데이터 유지 공간 - DRAM - 용량이 적고, 소멸성 (데이터 저장에는 부적합)

36 저장장치의 유형 플래시 메모리 - 고밀도, 고성능 메모리로서 비소멸성 - 메인 메모리와 비슷한 접근 속도
- 재기록 시 한 블록 전체를 동시에 지우고 기록 해야 함 자기 디스크 - 데이터 저장 장치의 주 매체 - 데이터 처리와 기록은 메인 메모리를 거쳐야 함 - 대용량이고 비 소멸성

37 저장장치의 유형 광 디스크 광학적으로 저장, 레이저로 판독 용량이 크고 보존 기간이 길다 DVD: 4.5GB – 15GB
자기 테이프 데이터의 백업과 보존을 위한 저장매체 순차 접근 저장 장치 테이프 쥬크 박스 (대용량 데이터 저장 가능): TB 규모

38 저장장치의 계층 고 빠름 (a) 비용 (b) 접근 속도 저 느림

39 2장 파일 저장 장치 2.2 디스크 저장 장치 1.하드 디스크 직접 접근 저장 장치 중 가장 많이 쓰이는 장치 종류 분류 기준
2장 파일 저장 장치 디스크 저장 장치 1.하드 디스크 직접 접근 저장 장치 중 가장 많이 쓰이는 장치 종류 - 하드 디스크 - 유연한 디스크 분류 기준 - 기록 표면의 수 - 데이터 전송률 - 기록/판독 헤드 이동 시간 - 접근 방법 - 회전 지연 - 밀도

40 (1)자기 디스크의 물리적 특성 디스크 팩 디스크 구동기 디스크 제어기 -디스크 원반의 모음 (6~20개의 원반)
-원반 직경: 10.5치, 14인치 (소형 1~3.5인치) -면당: 수천 ~ 14,000개 이상의 트랙 -기록 표면: 양면 사용 (맨 위/아래 면 제외) -회전 속도: 3,600 ~ 7,200 rpm 디스크 구동기 -제어기, 접근 암, 판독/기록 헤드, 팩 회전 장치 -고정식, 탈착식 디스크 제어기 -원하는 데이터가 어느 구동기, 어느 면, 어느 주소에 있는지 판독 -버퍼 관리 -오류 발견/수정 -판독/기록 관리

41 (1) 자기 디스크의 물리적 특성

42 (2) 데이터 저장 디스크의 구성 -트랙: 갭으로 분리된 섹터들로 구성 -섹터: 기록과 판독 작업의 최소 단위
-실린더: 지름이 같은 모든 트랙 블록 -디스크와 메인 메모리 사이에 전송되는 데이터의 논리적 단위 -블록은 하나 이상의 섹터로 구성

43 (3) 유동 헤드 디스크와 고정 헤드 디스크 유동 헤드 디스크 고정 헤드 디스크 -각 기록 면마다 판독/기록 헤드가 있음
-판독/기록시 헤드가 원하는 트랙에 위치하도록 액세스 암을 이동 -전송시간: 데이터를 동일 면 보다는 동일 실린더에 저장하는 것이 더 효율적 고정 헤드 디스크 -기록면의 각 트랙마다 하나의 판독/기록 헤드가 있음 -판독/기록을 위해 헤드를 이동시킬 필요가 없음

44 (4)윈체스터 디스크 윈체스터 디스크 기록면, 접근 장치,R/W헤드가 함께 밀봉 기록밀도가 높음 – 헤드가 디스크에 근접
보편적인 하드디스크는 윈체스터 디스크임 특성 용량: 수 GB- 수십 GB 회전속도: 5400 – rpm 전송률: 5 – 50MB/sec

45 2. 플로피 디스크 유연한 디스크 저장장치 직경: 3½(5¼ )인치 회전속도: 360rpm 3.5 인치 5.25 인치
80트랙, 18섹터/트랙, 512B/섹터: 1.44MB 5.25 인치 80트랙, 15섹터/트랙,512B/섹터: 1.2MB 수직축 기록: 저장용량을 늘리기 위한 신기술 – 표면과 수직방향으로 자화시켜 각 자화점의 표면 폭을 축소시킴. 밀도 50배 이상 향상

46 2장 파일 저장 장치 2.3 디스크 저장 장치의 특성 디스크의 특성 요소 회전 속도 디스크 드라이브의 원반 수
2장 파일 저장 장치 디스크 저장 장치의 특성 디스크의 특성 요소 회전 속도 디스크 드라이브의 원반 수 기록 면당 트랙 수 트랙당 섹터 수 섹터(트랙)당 바이트 수

47 2장 파일 저장 장치 2.4 디스크 데이터 접근 디스크에 저장된 데이터 처리 메인 메모리에서만 연산 작업이 가능
2장 파일 저장 장치 디스크 데이터 접근 디스크에 저장된 데이터 처리 메인 메모리에서만 연산 작업이 가능 디스크와 메인 메모리 사이에 데이터 블록 전송이 필요 블록은 하나이상의 섹터로 구성 블록이 위치하는 트랙이 포함된 실린더에 헤드가 위치 디스크가 회전하면서 블록이 포함된 섹터들을 헤드가 인식, 판독/기록 데이터 접근 시간 탐구 시간 회전 지연 시간 전송 시간

48 1. 탐구 시간: s - 원하는 데이터가 있는 실린더(트랙)에 R/W헤드를 위치시키는데 걸리는 시간
헤드 이동 거리와 시간 관계는 비선형적 속도 평가로 평균 탐구 시간을 사용 s = c +  · i c : 접근장치가 처음 가동하는데 걸리는 일정한 시간  : 단위 거리 이동 시간 i : 트랙간의 간격을 단위로 이동한 거리 c +  < 1 회전

49 2. 회전 지연 시간: r 탐구완료에서 데이터 전송 시작까지의 지연
목표 트랙에서 판독/기록 헤드 밑에 블록의 첫 번째 섹터가 위치할 때까지의 시간 분당 디스크 회전 수: rpm 디스크 회전속도(ms): rpm/(60x1000) 1회전 소요 시간(ms) : 3,600 rpm : ms 5,400 rpm : ms 2r = (60x1000)/rpm r = 1/2∙(1회전 시간)

50 회전 지연 시간

51 3. 전송 시간 전송 시간 블록의 섹터들과 이들 사이의 갭들이 헤드 밑을 회전하며 통과하는데 걸리는 시간 전송률
-초당 데이터가 전송되는 속도(MBps)

52 4. 블록의 판독 Giga 디스크로부터 16,384B 크기의 블록 판독 블록 전송 시간
분당 회전수 7200rpm (8.33ms/rotation) 헤드의 트랙간 이동 시간(1.001ms) 헤드의 최대 이동시간- (16,384 트랙을 이동하는 시간: 17.38ms) 블록 전송 시간 16,384B는 4개의 섹터(4096B)와 3개의 갭으로 구성 트랙의 10%는 갭, 90%가 섹터 트랙은128개의 섹터와 128개의 갭으로 구성 블록의 아크 각도 : 36도 x (3/128) + 324도 x (4/128) = 10.97도 전송 시간 (10.97/360) x8.33 = 0.25ms

53 4. 블록의 판독 블록의 판독 시간 최소 블록 판독 시간 : 블록의 위치가 헤더의 위치와 일치한 경우: 0.25ms
최대 블록 판독 시간 : 헤드의 최대 이동 시간(블록이 가장 바깥쪽 실린더에 위치하고 헤드는 가장 안쪽에 위치)과 최대 회전 지연 시간이 필요한 경우: = 25.96ms 평균 블록 판독 시간 (a) 블록 전송 시간 : 0.25ms (b) 평균 회전 지연 시간 : 4.17ms = (8.33/2) (c) 평균 탐구 시간 : 전체 트랙 수(16384)의 1/3 을 이동하는 시간: 6.46ms = (1+5461/1000=6.46ms) 출발과 정지를 위해 1ms 1000실린더 이동에 1ms 걸림 평균 블록 판독 시간 = = 10.88ms

54 5. 블록의 기록과 갱신 블록의 기록 블록의 갱신 블록 갱신 시간 디스크에서의 직접 갱신은 불가능
블록의 기록은 블록을 디스크로부터 메인 메모리로 전송하는 대신 메인 메모리로부터 디스크 블록으로 전송하는 것만 다르고 다른 과정은 블록의 판독과 동일 블록의 갱신 디스크에서의 직접 갱신은 불가능 메인 메모리로 블록 이동 메인 메모리에서 블록 사본을 갱신 갱신된 블록 사본을 디스크에 재기록 블록 갱신 시간 블록 판독 시간 + 블록 사본 갱신 시간 + 블록 재기록 시간 메인 메모리 내에서의 블록 갱신 시간은 보통 무시

55 6. 블로킹 블록(block) 블록의 크기 보통 512byte, 1KB, 4KB 너무 크면 불필요한 데이터 전송을 야기
디스크와 메인 메모리 사이의 데이터 전송의 단위 : 물리적 레코드(physical record) 트랙 길이 = b(# of blocks in a track) x B(block size) (블록의 크기 <= 트랙의 길이) 블록의 크기 보통 512byte, 1KB, 4KB 너무 크면 불필요한 데이터 전송을 야기 과다한 버퍼 할당으로 메모리의 효율성 저하

56 (1) 블로킹 인수 (blocking factor) : Bf
메인 메모리와 I/O 효율을 위해 몇 개의 논리적 레코드를 하나의 물리적 레코드(블록)에 저장시키는 것 논리적 레코드(logical record)는 사용자가 데이터를 저장하기 위한 논리적 단위 블로킹 인수 (Bf): 한 블록에 포함시킬 수 있는 논리적 레코드 수 R : 레코드 크기 (fixed or variable) B : 블록 크기 Bf = B/R

57 블로킹을 이용한 레코드 판독과 기록

58 블로킹 방법 고정 길이 블로킹 신장된 가변 길이 블로킹 비신장된 가변 길이 블로킹
고정 길이 레코드(fixed length records)를 블록에 저장 Fixed length block 신장된 가변 길이 블로킹 신장된 가변 길이 레코드(spanned variable length records)를 블록에 저장 → fixed length block (with spanning) ★ 신장(spanned) : 한 레코드가 인접한 몇 개의 블록에 걸쳐 저장 비신장된 가변 길이 블로킹 고정 또는 가변 길이 레코드(fixed or variable length records)를 블록에 저장 레코드는 블록들에 분할 저장될 수 있음 → fixed length block (with no spanning)

59

60 (2) 레코드와 블록 블록 헤더(block header) 고정 길이 블록킹 가변 길이 블록킹 블록 헤더가 추가된 블록 구조
블록 내의 레코드 수, 블록 ID, 블록 수정 날짜, 블록 내에서의 레코드 시작점과 끝점 식별 등 정보 저장 블록 헤더가 추가된 블록 구조 고정 길이 블록킹 레코드 길이만 알면 레코드 구분 가능 가변 길이 블록킹 레코드 사이에 분리 표시 (레코드 끝 마크; end-of-record marker) 각 레코드 앞에 길이 지시자 (length indicator) 블록 헤더에 위치 테이블 (position table)

61 (2) 레코드와 블록 레코드 설계시 고려(제약) 사항 메인 메모리 바이트 주소(4의 배수) 특성 레코드 헤더
각 필드는 레코드의 오프셋(offset)으로 표현 가능 (a) 학생 레코드 레이 아웃

62 (3) 블로킹의 고려 사항 적재 밀도 (loading density) 균형 밀도 (equilibrium density)
갱신(삽입)을 위한 블록 내에 자유 공간의 할당 실제 데이터가 저장된 공간과 자유 공간을 포함한 총 공간과의 비율 균형 밀도 (equilibrium density) 레코드 자체의 확장과 축소 상당히 긴 기간 동안 시스템을 운용하고 안정시킨 뒤에 예상되는 저장 밀도 집약성 (locality) 상호 연관된 레코드들의 물리적 근접성 같은 블록, 트랙, 실린더

63 2장 파일 저장 장치 2.5 자기 테이프 자기 테이프 (Magnetic Tape)
2장 파일 저장 장치 자기 테이프 자기 테이프 (Magnetic Tape) 개방 릴 테이프(open reel tape), 테이프 카트리지(tape cartridge) 산화 제2철 (ferric-oxide)이 입혀진 1.5/1000인치 정도의 얇은 테이프 길이 : 300~3,600ft (보통 2,400ft) 폭 : ½인치, ¼인치 (주로 ½인치) 7-트랙, 9-트랙 릴 (reel) : 10 ½”

64 (1) 자기 테이프 저장장치 구조 자기 테이프 구조 테이프 구동기(tape drive) 판독/기록 헤드
판독/기록 : 테이프의 자화 표면과 헤드의 자속 (magnetic flux) 사이의 상호 작용

65 (2) 데이터 표현과 기록 밀도 데이터 표현 기록 밀도 자화된 방향에 따라 0/1의 값
테이프가 기록/판독 헤드를 통과하는 속도 : 200ips(인치/초) 기록 : 충전된 코일에 의해 자화 판독 : 자화가 코일에 전류를 유도하여 감지 기록 밀도 1인치당 비트수(bpi : bits per inch) 1바이트 : 한 컬럼에 수직으로 기록할 수 있는 비트로 이루어진 단위, 보통 8비트로 하나의 문자를 표현 9트랙 테이프 : 8트랙의 데이터 + 1트랙의 오류제어 비트(parity bit) 1,600bpi, 6,250bpi, 30,000bpi(최근)

66 (3) 블록 블록 또는 물리적 레코드(physical record) 블록 간 갭(IBG; inter-block gap)
메모리와 테이프 사이의 데이터 입출력 단위 크기 : 4000B – 20000B 버퍼의 크기를 감안하여 결정 블로킹을 이용 블로킹 인수는 테이프의 활용도와 접근 시간에 영향 블록 간 갭(IBG; inter-block gap) 테이프 이동 속도 조절 (0.3~0.75inch) 가속 시간과 감속 시간 제공

67 블록 간 갭(IBG) 가속 시간과 감속 시간을 합한 것이 IBG 시간

68 블로킹

69 테이프에서의 블로킹 6250bpi 테이프에 100B 크기의 레코드 24000개 기록 테이프의 판독/기록 시간
하나의 레코드를 하나의 블록으로 기록 ((100/6250)+0.3) x / 12(인치) = 632ft 632 ft중에 5%인 32ft(100/6250 x / 12)만 실제로 데이터 기록용으로 사용되고 95%인 600ft는 IBG로 사용 5개의 레코드를 하나의 블록으로 저장 ( 5 x (100/6250) + 0.3) x (24000/5)/12 = 152ft 152ft중에 21%만 데이터 저장에 사용되고 79%가 IBG로 사용 테이프의 판독/기록 시간 200 inch/sec, 갭을 통해 출발 정지 시간은 15초 하나의 레코드를 하나의 블록으로 기록한 경우 ((100/6250) x 24000)/ x0.15 = sec 5개의 레코드를 하나의 블록으로 저장한 경우 ((5x(100/6250) x (24000/5))/200 + (24000/5) x 0.15 = sec

70 (4) 테이프 카트리지 QIC(Quarter-inch cartridge) DAT(digital audio tape)
송신 릴과 수신 릴을 하나의 카트리지 내에 장착해 둔 휴대형 소형 매체 QIC(Quarter-inch cartridge) 가장 오래된 형태 용량 : 7~70GB, 전송률 : 4~6MBps DAT(digital audio tape) 음향 기기용으로 개발 폭 : 4mm, 용량 : 4~40GB, 전송률 : 4~6MBps DLT(digital linear tape) 대용량 : 10~80GB, 고전송률 : 12MBPS

71 2장 파일 저장 장치 2.5 광 디스크 광 디스크 : CD-ROM 저장 원리 : CD-ROM에 데이터 기록 방법 물리적 특성
2장 파일 저장 장치 광 디스크 광 디스크 : CD-ROM 저장 원리 : CD-ROM에 데이터 기록 방법 레이저 빔으로 금속성 표면에 구멍(pit)을 만드는 방법이 보통 EFM(eight to fourteen modulation) : 1 바이트(8비트)를 14개의 채널비트로 변환하여 저장 물리적 특성 중심에서 바깥까지 약 3마일의 단일 나선형 트랙으로 구성 위치에 관계없이 저장 밀도 일정 중심에서 바깥 방향으로 순차 판독 균일 선형 속도(CLV – Constant Linear Velocity) 방식 섹터가 모두 같은 시간 내에 판독 안쪽 섹터와 바깥쪽 섹터의 회전 속도가 다름 실제 순차 판독시간 77분, 저장 용량은 650MB

72 광 디스크 섹터 CD-ROM의 장단점 섹터당 2,352B 초당 75개 의 섹터 (150KB/sec) 판독 주소 표현 방식 장점
시작부터 해당 섹터까지의 경과 시간 <분:초:섹터번호> CD-ROM의 장단점 장점 가격이 저렴하고, 대용량(650MB) 대량 생산 가능 보존성이 좋음 단점 자기 디스크보다 탐구 시간이 길다(회전 속도 가변) 임의 접근이 신속하지 못함 판독 전용

73 광 디스크 CD-WO와 CD-MO DVD(digital video disk) CD-WO(write once)
WORM(Write-Once-Read-Many)의 CD 버전 한 번만 기록, 판독은 무한정 가능 CD-MO(magneto optic) 광자기 디스크(MOD :Magneto Optic Disk)의 CD 버전 소거 가능한 광 디스크 백업 장치로 유망 DVD(digital video disk) 양면 사용, 밀도와 저장 방식 개선 CD의 7배 이상 : 4.7 ~ 17GByte 영화나 비디오 저장 매체로 개발 컴퓨터 저장 매체 (DVD-ROM Disk)로 이용

74 2장 파일 저장 장치 2.7 RAID RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)
디스크의 성능과 신뢰성을 증진 시키는 디스크 조직 기법 많은 수의 저가 소형 디스크를 이용 고도의 신뢰성 고속의 데이터 전송 대용량 데이터 저장 많은 수의 디스크를 병렬로 작동 데이터 판독, 기록 속도 개선 다중 디스크에 정보를 중복 저장 신뢰성 증가

75 디스크의 신뢰성(1) 디스크의 장애간 평균시간(MTTF : mean time to failure)
단일 디스크 : 100,000시간 (11.4년) 100개의 디스크 어레이 : 100,000/100= 1000시간 (41.66일) 신뢰성 문제 해결을 위해 Mirroring 기법(디스크 중복) 이용 미러링된 디스크 시스템의 장애간 평균 시간은 개별 디스크의 장애간 평균 시간과 수리간 평균 시간(MTTR: mean time to repair)에 의존 MTTR : 디스크 교체와 복구시간

76 디스크의 신뢰성(2) 보통 평균 55년에서 110년 정도 데이터 손실간 평균 시간을 갖는 미러링 디스크 시스템이 지원

77 디스크 병렬성 데이터 스트라이핑을 통해 전송률을 개선 - 데이터를 똑같은 크기로 분할하여 여러 디스크에 차례로 분산 저장
- 스트라이핑 단위: 비트, 블록 - 비트 레벨 스트라이핑 각 바이트의 비트를 여러 디스크에 분할저장 4개의 디스크로 구성된 디스크 어레이 -블록 레벨 스트라이핑 파일의 블록들을 여러 디스크에 차례로 분산 저장 D디스크 어레이 d개의 디스크로부터 d개의 블록을 병렬로 판독할 수 있어서 d배의 전송률을 제공

78 RAID 레벨 C (a) RAID 0 : 비중복 스트라이핑 (b) RAID 1 : 미러드 디스크(copy)
(c) RAID 2 : 메모리-스타일 에러 교정 코드(p) P P (d) RAID 3 : 비트-인터리브드 패리티 (e) RAID 4 : 블록-인터리브드 패리티 P P P P P P P P P P P (f) RAID 5 : 블록-인터리브드 분산 패리티 (g) RAID 6 : P+Q 추가

79 RAID 0 레벨 RAID 레벨 0: 비중복 스트라이핑
데이터 스트라이핑 기법을 사용하되 미러링이나 패리티 비트와 같은 추가 정보를 유지하지 않는 디스크 어레이를 말한다. 드라이브 수 ↑, MTTF↓신뢰성이 약함 추가 정보가 없기 때문에 기록 성능은 높음 (a) RAID 0 : 비중복 스트라이핑

80 RAID 1 레벨 RAID 1 레벨: 미러드 디스크 하나의 블록은 두 개의 상이한 디스크에 저장하여 미러드 디스크 유지
기록은 기본 디스크에 먼저 수행한 뒤 미러 디스크에 수행 데이터 판독은 두 디스크에 분산시켜 수행 C C C C (b) RAID 1 : 미러드 디스크(copy)

81 RAID 2 레벨 RAID 2 레벨: 메모리-스타일 에러 교정 코드
메모리 시스템의 각 바이트는 1로 설정된 비트수가 짝수냐 또는 홀수냐를 나타내는 패리티 비트가 있다. 한 비트가 손상되면 저장된 패리티와 일치 하지 않게 되 단일 비트 에러를 검출할 수 있다. 에러 교정을 위한 추가 디스크 사용 P P P (c) RAID 2 : 메모리-스타일 에러 교정 코드(p)

82 RAID 3 레벨 RAID 3 레벨: 비트-인터리브드 패리티
디스크 드라이브의 기능으로 장애가 있는 디스크를 탐지하고 단일 패리티 비트로 에러 검출/에러 교정 손실된 데이터를 회복할 수 있음 P (d) RAID 3 : 비트-인터리브드 패리티

83 RAID 4 레벨 RAID 4 레벨: 블록-인터리브드 패리티
디스크의 손상된 블록을 회복하기 위해 해당 패리티 블록을 별도의 디스크로부터 판독하여 사용 소규모의 여러 독립적 기록 연산은 병렬로 수행할 수 없음 P (e) RAID 4 : 블록-인터리브드 패리티

84 RAID 5 레벨 RAID 5 레벨: 블록-인터리브드 분산 패리티
패리티 블록은 모든 디스크에 분산되어있지만 데이터 블록과 해당 패리티 블록이 동일한 디스크에 저장되지는 않는다. P P P P P (f) RAID 5 : 블록-인터리브드 분산 패리티

85 RAID 6 레벨 RAID 6 레벨: P+Q 추가 두 개의 디스크가 동시에 고장 났을 때도 회복 가능
(g) RAID 6 : P+Q 추가

86 RAID 레벨의 선택 RAID 레벨0 - 데이터 손실이 중요하지 않은 고성능 응용에서 사용 RAID 레벨1
- 디스크 고장 시 데이터 재구성이 용이 - 최고의 기록 성능 제공 – 데이터베이스의 로그 파일 저장에 이용 - 높은 오버헤드 때문에 레벨3이나 5를 선호 RAID 레벨2와4 - 레벨 3과 5에 포함 RAID 레벨3와5 - 레벨 3: 고도의 데이터 전송이 필요할 때 - 레벨 5: 대부분의 데이터베이스 시스템에서와 같이 임의 판독이 중요할 때 RAID 레벨6 - 고도의 신뢰성이 요구되는 환경