OS-11) 보조 저장 장치

topics 700-컴퓨터과학 704 운영체제
types 이론 학습
tags

보조 저장 장치

디스크는 데이터를 저장하는 물리적인 매체
드라이브는 디스크를 읽고 쓰는 장치

HDD

자기 디스크(magnetic disks)라고도 함. 플로피 디스크가 이후에 나오면서 HDD로 부르는 걸로 바뀌었다.

  • 드라이브가 초당 60-250 회전
  • 디스크는 보통 30GB ~ 3TB 용량
  • 디스크는 제거, 교체 가능하다
  • 디스크 컨트롤러와 컴퓨터의 호스트 컨트롤러는 버스를 통해 통신함

단면도

300

성능

용어 설명
전송률 드라이브와 컴퓨터 사이의 데이터 흐름의 비율
대역폭 전송된 총 바이트 수를 총 전송 시간으로 나눈 값
seek time 디스크 암을 목표 실린더까지 이동시키는 시간
rotational latency 목표 섹터가 디스크 헤더 아래에 올 때까지 회전하는 데 걸리는 시간

계산 공식:

Access Latency = Average access time = average seek time + average latency

Average I/O time = Access Latency + (amount to transfer / transfer rate) + controller overhead

평균 입출력 시간 = 평균 접근 시간 + (전송량/전송률) + 컨트롤러 오버헤드

일반적인 성능

항목 값
전송률 6 GB/sec
seek time 3 ~ 12ms
평균 지연 시간 rpm에 따라 바뀜. 높으면 적어짐

SSD

Solid-State Disks

특징 설명
신뢰성 더 좋을 수 있다
MB당 비용 더 비싸다
생명주기 더 짧다
용량 더 적다

SAN & NAS

SAN (Storage Area Network)

  • 저장장치를 위한 별도의 네트워크로 관리하는 것
  • 대용량 저장장치 환경에 일반적
  • 다수의 호스트가 복수의 저장장치 배열에 부착된다
  • 엄청 비쌈

NAS (Network Attached Storage)

  • 저장장치를 네트워크에 연결
  • 지역적인 연결이 아님
  • 호스트와 저장장치 사이의 원격 프로시저 콜(RPC)로 구현
    • IP 네트워크상에서 TCP or UDP로 구현

디스크 스케줄링

FCFS (First-Come, First-Served)

디스크 요청을 도착한 순서대로 처리하는 알고리즘이다.

특징 설명
구현 간단하다
성능 요청이 몰릴 경우 저하될 수 있다
스타베이션 없다

예시:

  • 요청 순서: 55, 14, 99, 25
  • 처리 순서: 55 → 14 → 99 → 25

SSTF (Shortest Seek Time First)

현재 헤드 위치에서 가장 가까운 트랙의 요청을 먼저 처리하는 알고리즘이다.

특징 설명
장점 평균 탐색 시간을 줄일 수 있다
단점 특정 요청이 오랫동안 처리되지 않을 가능성이 있다 (스타베이션 문제)

예시:

  • 요청 순서: 55, 14, 99, 25
  • 현재 헤드 위치: 50
  • 처리 순서: 55 → 25 → 14 → 99

SCAN (Elevator Algorithm)

디스크 헤드가 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 이동하면서 모든 요청을 처리한 후, 방향을 바꾸어 반대 방향으로 이동하면서 요청을 처리하는 알고리즘이다.

특징 설명
이동 범위 디스크의 양쪽 끝까지 이동하며 요청을 처리
균형 탐색 시간의 균형이 잘 맞음

예시:

  • 요청 순서: 55, 14, 99, 25
  • 현재 헤드 위치: 50, 방향: 증가
  • 처리 순서: 55 → 99 → 25 → 14

C-SCAN (Circular SCAN)

디스크 헤드가 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 이동하면서 요청을 처리한 후, 끝에 도달하면 반대 방향의 시작점으로 이동하여 요청을 처리하는 알고리즘이다.

특징 설명
방향 SCAN의 변형으로, 한 방향으로만 요청을 처리
분포 일정한 탐색 시간 분포를 유지

예시:

  • 요청 순서: 55, 14, 99, 25
  • 현재 헤드 위치: 50, 방향: 증가
  • 처리 순서: 55 → 99 → 14 → 25

LOOK

SCAN과 비슷하지만, 디스크의 끝까지 가지 않고 마지막 요청까지 이동한 후 반대 방향으로 이동하면서 요청을 처리하는 알고리즘이다.

특징 설명
장점 끝까지 이동하지 않으므로 탐색 시간이 절약됨
효율 SCAN보다 효율적

C-LOOK

C-SCAN과 비슷하지만, 디스크의 끝까지 가지 않고 마지막 요청까지 이동한 후 처음 요청으로 돌아가서 처리하는 알고리즘이다.

특징 설명
장점 끝까지 이동하지 않으므로 탐색 시간이 절약됨
효율 C-SCAN보다 효율적

디스크 관리

종류 설명
물리적인 포맷팅 디스크 컨트롤러가 읽고 쓸 수 있도록 디스크를 섹터로 나눈다
논리적인 포맷팅 하나 이상의 실린더 그룹으로 분할하고 각 그룹을 논리적인 디스크로 취급

스왑 공간

가상 메모리 디스크 공간을 메인 메모리의 확장처럼 사용한다.

  • 현재는 일반적이지 않음
  • 공간을 확보하거나 별도의 파티션에 생성
  • 스왑 공간의 사용을 추적하기 위해 swap maps를 사용

관련 문서