5.1 개요 고정 헤드 디스크 유동 헤드 디스크 드럼 플로피디스크

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2 5.1 개요 고정 헤드 디스크 유동 헤드 디스크 드럼 플로피디스크
트랙마다 개개의 헤드를 가짐으로써 컴퓨터가 디스크 트랙과 트랙 사이의 이동을 신속히 함 많은 헤드를 필요로 하기 때문에 가격이 비쌈 논리적으로 드럼과 같다 유동 헤드 디스크 한 개의 헤드가 트랙 사이를 움직이면서 접근 오직 1개의 헤드와 헤드를 이동시키는 하드웨어만으로 구성되어 가격이 쌈 드럼 원통 모양이며 겉면에 정보를 기록 이동 헤드도 있지만 실제로는 고정 헤드를 사용 디스크보다 정보 이동 속도가 빠르나 저장 용량이 작고 일반적으로 매우 비쌈 플로피디스크 디스크 표면은 단단한 표층으로 싸여 있음 저장된 정보의 파괴 없이 입출력 헤드가 직접 디스크 표면에 위치하여 저렴 디스크 표층막(입출력 헤드)은 어느 정도 사용 후에 표층막을 다시 입히거나 교체 필요 디스크상의 정보는 구동기 번호, 표면 및 트랙 등 여러 부분으 로 나누어지는 주소에 의해 참조

3 디스크 액세스의 구성단계 많은 프로세스들이 함 께 적재되는 다중 프로 그래밍 시스템에서는 디스크 큐에 대기 중인 프로세스들이 존재 하나의 요청이 완전히 완료되면 큐로부터 새 로운 요청을 골라 처리 디스크에 대한 요청의 처리는 우선 원하는 트 랙으로 헤드를 위치시 킨 후, 회전 지연만큼 기다리고 난 후 데이터 의 이동을 수행함으로 써 끝남 전송시간 찾음시간 고정축 회전방향 잠복시간

4 5.2 목적 프로세스들이 디스크 레코드를 읽거나 쓰려는 요청을 하 는데, 이들 프로세스들이 이동헤드 디스크가 서비스할 수 있는 속도보다 더 빨리 요청을 발생시키기 때문에 대 기열, 큐가 형성 FCFS는 요청의 발생율(부하)이 높을 때에는 대기시간이 매우 김 FCFS는 탐색패턴을 갖기 때문에 연속되는 요청이 가장 안쪽의 실린더로부터 가장 바깥쪽의 실린더까지 헤드를 움직여야 되는 시간을 많이 소모 디스크 스케줄링 여러 요청을 서비스하는 가장 효율적인 방법을 결정하기 위해서 요청들을 주의 깊게 검사 대기 중인 요청들의 액세스 위치의 상호 관련성을 검사 최소의 기계적 움직임으로 요청들을 서비스할 수 있도록 요청 큐를 재배열 탐색시간 최적화, 잠복시간 최적화 처리량 : 단위 시간당 디스크의 헤드가 찾을 수 있는 자 료의 수를 최대화하는 것 평균 응답시간 : 대기시간 + 탐색시간 + 회전지연시간 응답시간의 편차, 즉 예견성을 최소화 하는 스케줄링을 목적으로 함

5 Tip. (교수님 설명참조)자기 디스크의 구조
자기 디스크의 3대 구성요소 디스크(원판) 헤드(원판의 데이터를 읽음) 액세스 암(헤드를 고정시켜주는 막대기, 지지대) 자기 디스크의 구조 트랙 : 디스크의 동심원 섹터 : 부채꼴 모양(하드디스크는 섹터단위로 기록) 실린더 : 앞뒤의 같은 트랙 번호(동일 수직선상) 섹터 : 디스크에 한 번 쓰거나 읽은 데이터 크기의 최소 단위 실린더 : 대량의 데이터를 순차적으로 저장할 때 실린더 단위로 저장 Format = 형태, 형식 -> 트랙+ 섹터 핸딤 존(안전지대) 디스크 팩 : 원판을 모아놓은 것 cmd에 Format /?라고 입력하여 디스크포맷 명령어의 옵션 확인

6 Tip. (교수님 설명참조)자기 디스크에서의 물리적 주소와 액세스 시간
자기 디스크 시스템에서 데이터의 전송 단위는 물리적으 로 섹터 단위 시스템에서 하나의 섹터를 정확히 지정하기 위해서 실린 더 번호, 표면번호, 섹터 번호가 필요 처리량 : 단위 시간당 디스크의 헤드가 찾을 수 있는 자 료의 수를 최대화 하는 것 ★자기 디스크 액세스 시간 = 탐색시간 + 회전지연시간 + 데이터전송시간 탐색시간 헤드를 해당 트랙으로 이동하는데 걸리는 시간 가장 큰 비중을 차지 속도는 10~30ms 회전 지연 시간 = 서어치 시간 해당 섹터가 헤드 아래로 회전 되어 올 때까지의 시간 데이터 전송 시간 헤드를 통해 디스크의 특정 지역에 데이터를 저장하거나 읽는데 걸리는 시간 디스크와 주기억장치 사이에 전송하는 시간

7 플로피 디스크의 소개 종류 디스크의 형태 밀도 단위 디스크 용량(Kb) = 트랙수 * 섹터수
3.5인치 5.25인치 8인치 디스크의 형태 단면 양면 밀도 단위 2DD(양면 배밀도) 2HD(양면 고밀도) 디스크 용량(Kb) = 트랙수 * 섹터수 디스크 용량(Byte) = 트랙수 * 섹터수 * 클러스터

8 RAID(1) 복수 배열 독립 디스크 데이터를 분할해서 복수의 자기 디스크 장치에 대해 병 렬로 데이터를 읽음
여러 개의 하드디스크를 1개의 하드디스크처럼 사용 가 능(속도 향상) SCSI하드처럼 빠른 속도를 저렴한 가격으로 구현하기 위해 등장한 기술 목적 데이터 전송 속도 향상 대용량 디스크 확장 기능 I/O 요구 처리율 향상 결함 허용도 향상 관리 방법 미러링/이중화(복수 디스크에 데이터를 처리) 스트라이핑(비트/블록 단위로 차례별로 디스크를 처리) 패리티(데이터와 별개의 디스크를 처리) 스패닝/스캐터링(스트라이핑과 유사한 처리. 디스크를 이용할 수 없을 때 그 다음 디스크에서 처리)

9 RAID(2) 종류 : RAID0, RAID1, RAID2, RAID3, RAID4, RAID5, RAID0+1 RAID0
데이터가 여러 개의 디스크에 분산되어 저장되는 방법 스트라이프라고도 함 2개의 하드를 1개의 하드처럼 쓸 수 있는 기능 최소 드라이브 수는 2개 장점 데이터의 전송 속도는 매우 높으나 데이터의 중복성 없음 병렬로 구성된 디스크의 일부에 장애가 발생할 경우 복구 불가 업무에 제한적 이용 단점 데이터의 안전성에 문제 RAID1 미러 기능. 즉, 첫 번째 하드의 내용과 똑같이 2번째 하드를 그대로 항상 복사 여러 개의 디스크에 데이터를 복제하여 기록함으로써 한 디스크로부터 데이터의 사용이 가능 장점 : 매우 안전하고 저렴하게 사용가능 단점 : 디스크 가용율이 50%

10 RAID(3) RAID2 해밍코드라는 특수 기법을 사용하여 디스크 장애에 대한 인지와 대응을 하는 RAID 기술로 학문적인 수준의 관심권에만 머물 뿐 실용화 되지는 않는 기술 이 레벨은 더 이상 사용되지 않는다 (Ecc=타원곡선 암호와 기법 사용) RAID3 여러 개의 디스크에 데이터를 나누어 기록하고 정해진 디스크에 패리티 정보를 저장 Block, Byte, Bit 단위로 저장 패리티를 사용, 디스크를 병렬로 처리 최소 드라이브 개수는 3개 장점 : 높은 데이터 전송량과 소량의 패리티 디스크 소요에 있다 단점 : 임의 쓰기 성능이 나쁘고 임의 읽기 성능은 좋다 RAID4 RAID3과 유사, 용량이 작은 파일의 전송 시 성능을 향상시키도록 고안 각 디스크는 패리티 블록을 공유 패리티를 처리하기 위해 별도의 디스크를 사용 장점 : 읽기 성능이 매우 좋고, 블록 읽기 성능이 좋다 단점 : 쓰기 성능이 나쁘고, 병목현상으로 실용화 시키기 부적합

11 RAID(4) RAID5 RAID0+1 RAID3나 RAID4의 단점을 보완, 패리티 정보를 여러 개의 디스크에 나누어 기록
Write Penalty로 인한 성능 저하를 극소화 시킴 최소 3개의 하드디스크로부터 SCSI의 경우 통상 7개까지 사용가능 장점 : 고장나더라도 교체해주면 복구 가능 단점 : 디스크 재구성이 매우 느리고 쓰기 성능은 패리티 정보를 끊임없이 갱신해야 함 RAID0+1 속도와 안정성을 모두 만족 4개의 하드로 구현 가능 RAID0과 RAID1을 합해놓은 것 디스크 가용율이 50%

12 5.3 스케줄링의 종류(1) 5.3.1 FCFS 스케줄링(First-Come-First-Served)
먼저 도착한 요청이 먼저 서비스 받음(실행 예정순서가 고정되므로 공평) 더 높은 우선순위를 가진 요청이 도착하더라도 요청의 순서 변함없음 장점 : 일단 요청이 도착하면 공평하고 가장 간단 단점 : 시간을 많이 소모하고, 탐색 패턴을 최적화하려는 시도가 없음 부하가 커질 경우 요청들이 포화상태가 되어 응답시간이 길어짐 편차는 작으나 헤드의 축이 먼 거리를 열심히 왔다 갔다 하기 때문에 별효과 없음 5.3.2 SSFT 스케줄링(Shortest Seek Time First) 탐색거리가 가장 짧은 요청이 큐의 제일 앞에 있지 않다 하더라도 먼저 서비스를 받음 탐색 패턴은 고도로 편중되어 안쪽이나 바깥쪽 트랙이 가운데 트랙보다 훨씬 서비스를 덜 받을 수 있음 FCFS보다 처리량이 더 많고 보통의 부하에서 평균 응답시간은 대체로 더 짧음 단점 : 안쪽과 바깥쪽 트랙을 차별 대우하기 때문에 응답시간에 큰 편차가 생김 일괄처리 시스템에서 유용, 대화형 시스템에서는 채택 불가능

13 5.3 스케줄링의 종류(2) 5.3.3 SCAN 스케줄링(엘리베이터 알고리즘) 5.3.4 N단계 SCAN 스케줄링
데닝이 SSTF가 갖는 응답시간에 있어서의 차별대우와 큰 편차를 극복하기 위해 개발 진행 방향상의 가장 짧은 거리에 있는 요청을 선택 어떤 방향의 진행이 시작될 당시 대기 중이던 요청들만 서비스 처리량과 평균응답시간을 개선, 차별대우를 많이 없앴고, 훨씬 낮은 편차 가짐 헤드가 한쪽 끝에 이르러 방향을 바꾸어야 할 시점에서 요청 밀도가 높은 쪽은 최초의 시작부분이며, 나중에 처리된 헤드 바로 뒷부분은 비교적 밀도가 낮다 밀도가 높은 쪽의 요청이 오랜 시간 대기 5.3.4 N단계 SCAN 스케줄링 SCAN과 같이 안팎으로 움직이나 진행 도중 도착한 요청들이 한데 모아져서 다음의 반대 방향 진행 때 최적으로 서비스할 수 있도록 배열됨 처리량과 평균 응답시간에서 좋은 실행 효율 응답 시간의 편차가 작음 현재 헤더가 위치하는 실린더에 대해 많은 수의 요청이 계속 도착하는 경우 다른 요청들은 무한정 기다려야 되는 가능성 배제

14 5.3 스케줄링의 종류(3) 5.3.5 C-SCAN 스케줄링 부하가 적은 경우에는 SCAN이 가장 적합하고,
가장 안쪽과 가장 바깥쪽의 실린더의 차별대우를 없앰 항상 바깥쪽 실린더에서 안쪽 실린더로 움직이면서 가장 짧은 탐색시간을 갖는 요청을 서비스 응답시간의 편차 아주 작음 회전시간 최적화 대기시간 균등화 실제로 사용하지 않고, 보통 헤드는 각 방향으로 요청에 따르는 거리만큼 만을 이동하고 현재 방향에서 더 이상의 요청이 없다면 헤드의 이동 방향이 바뀌는 방식 사용 SCAN과 C-SCAN의 이런 형태를 LOOK, C-LOOK이라 함(요청을 검사한다는 의미) 부하가 적은 경우에는 SCAN이 가장 적합하고, 부하가 중간 정도인 경우부터 많은 경우까지는 C- SCAN이 가장 적합 예션바흐 기법 매우 부하가 큰 항공 예약 시스템에 의해 개발 탐색시간뿐 아니라 회전지연시간도 최적화하려고 했던 최초의 기법들 중의 하나

15 기본적인 디스크 스케줄링 정책 종류 방법 특징 FCFS 스케줄링 대기 큐를 재배열하지 않고 들어 온 순서대로 처리
오버헤드가 큼 SSTF 스케줄링 현재 헤드의 위치에서 가장 가까운 요청을 서비스 응답 시간의 편차가 크므로 대화형 시스템에 부적합(탐색시간 최적화) SCAN 스케줄링 헤드가 디스크 표면을 앞뒤로 왔다 갔다 하면서 지나는 길에 있는 요청을 서비스. 헤드는 현재 진행 방향을 더 이상의 요청이 없을 때에만 방향 바꿈 SSTF가 갖는 응답 시간에 있어서의 차별 대우와 큰 편차를 해결 N-Step SCAN 스케줄링 헤드는 SCAN에서와 같이 양 방향으로 움직이나 진행 중에 도착하는 모든 요청들은 한데 모아 처리 SCAN의 지연과 무한연기를 해결 응답시간 편차가 적음 C-SCAN 스케줄링 헤드는 트랙의 안쪽으로, 한 방향으로만 움직인다. 안쪽에 더 이상 요청이 없으면 가장 바깥쪽에 있는 요청을 서비스하고 다시 안쪽으로 진행 SCAN의 가장 안쪽과 바깥쪽의 실린더에서 차별대우를 해결 (SCAN의 대기시간의 균등화) 예션바흐 기법 헤드는 C-SCAN처럼 움직이나 모든 실린더는 그 실린더에 요청이 있든지 없든지 전체 트랙이 한 바퀴 회전할 동안의 서비스를 받음 회전 시간 최적화를 처음으로 시도 SLTF 스케줄링 일단 디스크 헤드가 특정 실린더에 도착하면 도착한 순서에 관계없이 대기 큐에 지정된 순서대로 서비스를 받음 회전 시간 최적화 섹터 큐잉 드럼과 같은 고정 헤드 장치를 스케줄링 할 때 사용하는 것으로써 탐색 시간 없고 회전 지연 시간만 존재 고정 헤드장치 알고리즘