24. Disk Management and Scheduling 1

Disk Structure

 

• Logical block
  • 디스크의 외부에서 보는 디스크의 단위 정보 저장 공간들
  • 주소를 가진 1차원 배열처럼 취급
  • 정보를 전송하는 최소 단위
• Sector
  • Logical block이 물리적인 디스크에 매핑된 위치
  • Sector 0은 최외곽 실린더의 첫 트랙에 있는 첫 번째 섹터이다.

Disk Management

• Physical formatting(Low-level formatting)
  • 디스크를 컨트롤러가 읽고 쓸 수 있도록 섹터들로 나누는 과정
  • 각 섹터는 header+ 실제 data(보통 512bytes) + trailer로 구성
  • header와 trailier는 sector number, ECC(Error-Correcting Code)등의 정보가 저장되며 controller가 직접 접근 및 ㅇ운영
• Partitioning
  • 디스크를 하나 이상의 실린더 그룹으로 나누는 과정
  • OS는 이것을 독립적 disk로 취급(logical disk)
• Logical formatting
  • 파일 시스템을 만드는 것
  • FAT, inode, free space 등의 구조 포함
• Booting
  • ROM에 있는 "small bootstrap loader"의 실행
  • sector 0(boot block)을 load하여 실행
  • sector 0은 "full Bootstrap loader program"
  • OS를 디스크에서 load하여 실행

 

Disk Scheduling

• Access time의 구성
  • Seek time
    • 헤드를 해당 실린더로 움직이는데 걸리는 시간
  • Rotational latency
    • 헤드가 원하는 섹터에 도달하기까지 걸리는 회전지연시간
  • Transfer time
    • 실제 데이터의 전송 시간
• Disk bandwidth
  • 단위 시간 당 전송된 바이트의 수
• Disk Scheduling
  • seek time을 최소화하는 것이 목표
  • Seek time != seek distance

 

Disk Scehduling Alogorithm

큐에 다음과 같은 실린더 위치의 요청이 존재하는 경우, 디스크 헤드 53번에서 시작한 알고리즘의 수행 결과는? (실린더 위치는 0-199)

 

98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67

 

• FCFS(First Come First Service)
  • 총 head의 이동: 640 cylinders
    • queue = 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
    • head starts at 53
• SSTF(Shortest Seek Time First)
  • starvation 문제 발생 가능
  • 총 head의 이동: 236 cylinders
    • queue = 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
    • head starts at 53
• SCAN
  •  
  • disk arm이 디스크의 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 이동하며 가는 길목에 있는 모든 요청을 처리한다.
  • 다른 한쪽 끝에 도달하면 역방향으로 이동하며 오는 길목에 있는 모든 유청을 처리하며 다시 반대쪽 끝으로 이동한다.
  • 문제점 : 실린더 위치에 따라 대기 시간이 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 대기 시간을 제공한다.
• N-SCAN
  • SCAN의 변형 알고리즘
  • 일단 arm이 한 방향으로 움직이기 시작하면 그 시점 이후에 도착한 job은 되돌아올 때 service
• LOOK
• C-LOOK
  • SCAN이나 C-SCAN은 헤드가 디스크 끝에서 끝으로 이동
  • LOOK와 C-LOOK은 헤드가 진행 중이다가 그 방향에 더 이상 기다리는 요청이 없으면 헤드의 이동방향을 즉시 반대로 이동한다

Disk-Scheduling Algorithm의 결정

• SCAN, C-SCAN 및 그 응용 알고리즘은 LOOK, C-LOOK 등이 일반적으로 디스크 입출력이 많은 시스템에서 효율적인 것으로 알려져 있음
• File의 할당 방법에 따라 디스크 요청이 영향을 받음
• 디스크 스케줄링 알고리즘은 필요할 경우 다른 알고리즘으로 쉽게 교체할 수 있도록 OS와 별도의 모듈로 작성되는 것이 바람직하다.