디스크 구조
디스크 관리의 최소단위 : sector
디스크 외부에서는 논리적 블록 단위로 바라봄
이 블록이 섹터에 매핑되어 들어가 있는 것
1차원 배열처럼 취급
정보를 전송하는 최소 단위
디스크 컨트롤러는 logical block이 물리적인 디스크에 매핑된 위치
sector0은 최외곽 실린더의 첫 트랙에 있는 첫 번째 섹터
부팅과 관련된 정보 저장
디스크 관리
physical formatting
- 디스크를 컨트롤러가 읽고 쓸 수 있도록 섹터들로 나누는 과정
- 각 섹터는 header + 실제 data + trailer로 구성
- header와 trailer는 sector number, ECC(Error-Correcting Code)등의 정보가 저장되며 컨트롤러가 직접 접근 및 운영
Partitioning
- 디스크를 하나 이상의 실린더 그룹으로 나누는 과정
- OS는 이것을 독립적 disk로 취급(논리적 디스크)
Logical formatting
- 파일 시스템을 만드는 것
- FAT, inode, free space등의 구조 포함
Booting
- ROM에 있는 small bootstrap loader의 실행
- sector 0 을 로드하여 실행
- sector 0 은 full Bootstrap loader program
- OS를 디스크에서 로드하여 실행
디스크 스케줄링
엑세스 타임의 구성
-
seek time
헤드를 해당 실린더로 움직이는데 걸리는 시간 -
rotational latency
헤드가 원하는 섹터에 도달하기까지 걸리는 회전지연시간 -
transfer time
실제 데이터의 전송 시간Disk bandwidth
디스크 성능을 나타낼 때 사용
단위시간 당 전송된 바이트의 수
높아지려면 가능한 seek time을 줄여야 함Disk Scheduling
seek time을 최소화하는 것이 목표
seek timeDisk Scheduling Algorithm
FCFS 들어온 순서대로 처리 - 안쪽 바깥쪽 비효율적
SSTF Shortest Seek Time First - 현재 헤더 위치에서 제일 가까운 것을 먼저 처리 : starvation 문제 있음
SCAN 디스크 헤드는 항상 가장 안쪽에서 바깥쪽으로 이동하면서 가는 길목에 요청이 있으면 처리하고 지나감 : 비교적 공정, 디스크 헤더 이동거리 측면에서 효율적 하지만 실린더 위치에 따라 대기 시간이 다르다는 문제점C-SCAN 헤드가 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 이동하며 가는 길목에 있는 모든 요청을 처리
다른쪽 끝에 도달했으면 요청을 처리하지 않고 곧바로 출발점으로 다시 이동. SCAN에 비해 이동거리를 길어질 수 있지만 균일한 대기시간을 제공한다.N-SCAN 지나가면서 이미 큐에 있는 요청은 처리, 중간에 들어온 애들은 다음 텀에 처리 큐에 들어온 요청들의 대기시간 편차를 줄일 수 있음
SCAN, C-SCAN의 비효율 줄임
LOOK 더이상 요청이 없으면 방향을 바꿈
C-LOOK C-SCAN을 그런 방식으로
Disk Scheduling Algorithm의 결정
File 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
Disk를 사용하는 이유
- 메모리는 휘발성이기 때문에, 파일 시스템처럼 영속적으로 데이터를 유지해야 하는 경우 비휘발성의 디스크를 사용해야 함
- 프로그램 실행을 위한 메모리 공간 부족: 메모리의 연장 공간으로 swap area로 디스크를 사용함
Swap-Space
버추얼 메모리 시스템에서는 디스크를 메모리 연장 공간으로 사용
파일시스템 내부에 둘 수도 있으나 별도 파티션 사용이 일반적
공간 효율성보다는 속도 효율성이 우선
일반 파일보다 훨씬 짧은 시간만 존재하고 자주 참조됨
따라서 block의 크기 및 저장 방식이 일반 파일 시스템과 다름
RAID
Redundant Array of Independent Disks
여러 개의 디스크를 묶어서 사용하는 것
사용 목적
-
디스크 처리 속도 향상
여러 디스크에 블록의 내용을 분산 저장
병렬적으로 읽어 옴(Interleaving, striping) -> 빠른 서비스 -
신뢰성 향상
동일 정보를 여러 디스크에 중복 저장
하나의 디스크가 고장시 다른 디스크에서 읽어옴(Mirroring, Shadowing)
단순한 중복 저장이 아니라 일부 디스크에 parity(오류 해결정도를 위한 간단한 중복)를 저장하여 공간의 효율성을 높일 수 있다
