10장 보조기억장치 관리

Part 1
1.보조 기억 장치

블록 단위 접근, 저속 접근, [순차적 저장장치/무작위 접근 저장장치]

DAS, NAS, SAN

2.자기 디스크

원반(platter), arm, head

sector < track < cylinder

접근시간 : 

- 탐색시간 : 적절한 트랙 위로 

- 회전 지연시간 : 섹터 위로

- 전송 시간

디스크 입출력 시스템 : 호스트 버스 어댑터, 디스크 컨트롤러, 디스크

Part 2
3.디스크 스케줄링

: 디스크 드라이브에 대한 접근시간(access time)을 줄일 수 있도록 디스크에 대한 서비스 요청(request)을 효과적으로 관리하는 것

성능 척도 : 1 처리량↑, 2 평균 응답시간↓, 3 응답시간의 분산↓

 

탐색시간 최적화방법

1) 선착순(First-Come-First-Served, FCFS) 스케줄링

: 먼저 도착한 요청이 우선적으로 서비스 받게 처리

공평, 무기한 대기x // 처리량↓

2) 최단 탐색시간 우선(Shortest Seek Time First, SSTF) 스케줄링

: 현재 head의 위치에서 탐색거리가 가장 짧은 요청 먼저 처리

처리량↑, 평균 응답시간↓ // 응답시간의 분산↑, 공평성x, 무기한 대기o // 일괄처리 시스템에 적합
3) SCAN 스케줄링

: 현재 head의 진행방향에서 가장 가까이 있는 요청 먼저 처리 

헤드를 트랙 끝까지(0이나 99) 이동

무기한 대기x, 처리량↑, 평균 응답시간↓ // 진행 방향 반대쪽 끝요청들의 응답시간↑
4) C-SCAN (Circular SCAN) 스케줄링

: 헤드는 항상 바깥쪽 실린더에서 안쪽 실린더로 이동하면서 가장 가까이 있는 요청 먼저 처리 

대기 시간 균등화 // 0->99 이동
5) FSCAN (Freeze SCAN) 스케줄링

: SCAN 스케줄링 방식에서 도중에 도착하는 요청은 다음 주기에 처리
6) N-Step SCAN 스케줄링

: 요청 대기열의 처음 N개의 요청 단위로 SCAN 방식처리
7) LOOK 스케줄링 (엘레베이터 알고리즘)

: SCAN과 유사하나, 현재 진행방향에 요청이 없으면 마지막 실린더까지 가지 않고 방향 전환
8) C-LOOK 스케줄링

: C-SCAN + LOOK

 

 

9) 최단 지연시간 우선(Shortest-latency-time-first, SLTF) 스케줄링

: 현재 실린더에서 회전지연이 가장 적은 것 먼저 처리
10 최단 위치이동 시간 우선(Shortest-positioning-time-first, SPTF) 스케줄링

: 위치이동 시간(탐색시간+회전지연시간)이 가장 짧은 요청부터 처리, 무기한대기o

11) 최단 접근시간 우선(Shortest-access-time-first, SATF) 스케줄링

: 접근시간(위치이동시간+전송시간)이 가장 짧은 요청부터 처리, 무기한대기o
12) 마감시간(deadline) 디스크 스케줄링

: 무기한대기를 피하기 위해 디스크 요청에 대한 마감시간을 부여하고 그 이내에 처리

13) 완전공정 대기열(CFG) 디스크 스케줄링

: 

4.디스크 캐시

Part 3
5.RAID(redundant array of independent disks)

성능 개선, 신뢰도 개선

RAID 0 : 스트리핑(파일을 여러 개의 조각(strip)으로 나누어 디스크들에 분산 저장)

병렬 접근으로 성능↑ // 신뢰도↓

RAID 1 : 미러링(복사본 유지)

RAID 2 : 

bit수준 hamming ECC Parity 사용, bit수준 스트리핑

RAID 3 : RAID 0 + parity disk 1개

bit수준 XOR ECC parity

RAID 4 : RAID 3과 유사, block수준 스트리핑

RAID 5 : RAID 4와 유사, 패리티 정보를 디스크에 분산 저장

RAID 6 : RAID 5와 유사, 2bit의 parity 정보가 디스크에 분산 저장

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12. 저장장치인 NAS와 SAN 비교하여 설명

네트워크 연결 저장장치(NAS)는 네트워크를 통해 연결된 저장장치로써 NFS와 같이 client-server 방식으로 파일단위 접근 제어를 한다.

광저장장치 네트워크(SAN)에서는 전체 저장장치가 하나의 파일시스템으로 간주되며 파일을 블록 단위로 접근한다.

 

13. SCAN 방식이 SSTF  방식보다 응답 시간의 편차가 적은 이유

SCAN 방식은 헤드가 한 방향으로 계속 이동하면서 요청을 처리하므로, 요청들이 디스크 트랙에 균등하게 분포되는 경향이 있습니다. 이에 비해 SSTF 방식은 가장 가까운 요청을 우선 처리하기 때문에 특정 영역에 요청이 몰릴 수 있습니다.

 

14. SSFT에서 무기한 대기가 발생할 수 있는 상황

특정 트랙과 다른 트랙 간의 이동 거리가 매우 큰 경우, SSFT 알고리즘은 가장 가까운 요청을 우선 처리하기 때문에 이동 거리가 큰 트랙의 요청은 무한히 대기하게 됩니다. 

 

17. 

디스크 캐시의 목적 : 디스크가 여유로워질 때까지 디스크에 기록할 데이터를 잠시 보관한다

write-through caching(수정 시 바로 디스크에도 기록), write-back caching(수정 내용을 디스크 캐시에 저장했다가 주기적으로 디스크에 기록)

 

18. RAID 2에서 블록이 수정될 때 어떤 방식으로 해밍 오류 정정 코드 블록을 계산하는지 설명