디스크관리

디스크란?#

• Logical Block

  • 디스크의 외부에서 보는 디스크의 단위 정보 저장 공간들
  • 주소를 가진 1차원 배열처럼 취급됨
  • 정보를 전송하는 최소 단위
• Sector

  • Logical Block이 물리적인 디스크에 매핑된 위치
  • Sector 0은 최외각 실린더의 첫 트랙에 있는 첫 번째 섹터

디스크 관리#

• Phgysical Formatting (a.k.a Low-Level formatting)

  • 디스크를 컨트롤러가 읽고 쓸 수 있는 섹터들로 나누는 과정
  • 옛날엔 사용자가 직접 했지만 하드 용량이 커지며 공장에서 포맷팅이 되어서 나옴
  • 각 섹터는 header + Data(보통 512 bytes) + trailer로 구성된다
  • header와 trailer는 sector number, ECC(Error-Correcting Code) 등의 정보가 저장되며 컨트롤러가 직접 접근 및 운영
• Partitioning

  • 디스크를 하나 이상의 실린더 그룹으로 나누는 과정
  • C드라이브나 D드라이브로 나누는 과정임
  • OS는 이것을 독립적 Disk로 취급 (Logical Disk)
• Logical fromatting

  • 파일 시스템을 만드는것
  • 각 OS마다 다름(FAT, inode, fee spcae 등)
• Booting

  • Rom에 있는 “small bootstrap loader”의 실행
  • Sector 0 (boot block)을 로드하여 실행
  • Sector 0는 “full Bootstrap loader program”
  • OS를 디스크에서 로드

디스크 스케줄링#

• Access Time의 구성

  • Seek time ⇒ 가장 오래걸림!

    • 헤드를 해당 실린더로 움직이는데 걸리는 시간
  • Rotational latency

    • 헤드가 원하는 섹터에 도달하기까지 걸리는 회전지연시간
  • Transfer time

    • 실제 데이터의 전송 시간
• Disk bandwitdh

  • 단위 시간 당 전송된 바이트 수
• Disk Scheduling

  • Seek time을 최소화하는 것이 목표

디스크 스케줄링 알고리즘#

• 전제 조건

  • 53번 헤드에서 시작해 아래 큐의 요청을 처리된 결과 (실린더의 위치는 0~199)
  • 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67

FCFS (First Come First Service)#

• 그냥 들어온 순서대로 처리하는 알고리즘

SSTF (Shorest Seek Time First)#

• 현재 Head위치에서 제일 가까운 요청부터 처리함
• 기아 문제 발생

SCAN (A.K.A. 엘리베이터 스케줄링)#

• 가장 간단하면서도 기발한 스케줄링 방법
• Disk arm이 디스크의 한쪽 끝에서 다른 한쪽 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: 실린더 위치에 따라서 대시시간이 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 대기시간을 제공한다.

N-SCAN#

• SCAN의 변형 알고리즘
• 일단 arm이 한 방향으로 움직이기 시작하면 그 시점 이후에 도착한 Job은 되돌아올 때 service

LOOK & C-LOOK#

• SCAN과 다르게 헤드가 진행중이다 더이상 기다리는 요청이 없으면 즉시 반대로 이동한다.

Disk-Scheduling Alogrithm의 결정#

• SCAN/C-SCAN 및 LOOK/C-LOOK 등이 일반적으로 디스크 입출력이 많은 시스템에서 효율적인 것으로 알려져 있음
• File의 할당 방법에 따라 디스크 요청이 영향을 받음
• 디스크 스케줄링 알고리즘은 필요한 경우 다른 알고리즘으로 쉽게 교체할 수 있도록 OS와 별도로 모듈로 작성되는것이 바람직하다.

Swap Space Management#

• Disk를 사용하는 이유

  • Memory의 volatitle(휘발성)한 특성 → file system
  • 프로그램 실행을 위한 memory 공간 부족 → swap space (swap area)
• Swap Space

  • Virtual memory system에서는 디스크를 memory의 연장 공간으로 사용
  • 파일시스템 내부에 둘 수도 있으나 별도 partition 사용이 일반적

    • 공간효율성 보다는 속도 효율성이 우선
    • 일반 파일보다 훤씬 짧은 시간만이 존재하고 자주 참조됨
    • 따라서, Block의 크기 및 저장 방식이 일반 파일시스템과 다름

Raid (Redundant Array of Independent Disks)#

• Raid의 사용 목정

  • 디스크 처리 속도 향상

    • 여러 디스크에 block의 내용을 분산 저장
    • 병렬적으로 읽어 옴(interleaving, striping)
  • 신뢰성 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.