[운영체제] 디스크 스케쥴링(Disk Scheduling)은 어떻게 일어날까

 

 

 

 

디스크의 구조

 

 

디스크 스케쥴링을 알아보기 전에 디스크의 구조에 대해 자세히 알아보자.

 

디스크는 아래와 같이 구성된다.

 

 

디스크는 크게 track과 sector로 구성된다.

먼저 track은 한 면에 존재하는 것으로 위 그림에서 원의 안쪽으로 들어갈수록 트랙 번호가 커진다.

약간 달리기 경주할 때 track으로 생각하면 쉽다.

 

sector는 각 트랙에 존재하는 부분으로 한 sector를 읽음으로써 보통 데이터를 가져올 수 있다.

cylinder는 같은 위치에 있는 트랙들을 의미하고, surface는 디스크의 한 면을 의미한다.

디스크를 읽기 위해서는 디스크 암을 통해서 읽어야 한다. 이때, 디스크의 head에서 sector 값을 직접적으로 읽는다.

 

sector와 sector 사이에는 보이지 않는 책선이 존재한다. 이러한 책선에서 보통 데이터가 오류가 있는지 없는지 검증하는 오류 검사를 진행한다. 그렇기 때문에 너무 많은 데이터를 담도록 sector를 두지는 않는다.

 

디스크는 보통 다음과 같은 구조로 각 요소들을 둔다.

 

• 1개의 disk pack = 1개 이상의 disk
• 1개의 disk = 1~2개의 surface
• 1개의 surface = 20 ~ 1500 tracks
• 1 track = 4 ~ 20개의 sectors
• 1 sectors = 32 ~ 4096개의 blocks
• 1 block = 하나 이상의 sectors
• Rotation 속도 = 3600 ~ 7200 rpm(3600 rpm은 1초에 60번 회전한다.)

디스크를 읽는 순서는 하나의 트랙에 있는 섹터(블록)를 전부 돈 후에 그다음 cylinder를 돈다. 이후 다시 안쪽 트랙으로 들어간다.

 

이러한 방식 덕분에 연속적인 블록 배열을 표현할 수 있는 것이다.

 

 

 

 

 

 

 

디스크 I/O 전송 시간

 

 

 

_Wait for Device_는 디스크가 충분히 1초에 60번 돌아갈 때까지 걸리는 시간을 의미한다.

_Seek Time_은 원하는 트랙으로 이동하기까지 걸리는 시간을 말하며,

_Rotational Delay_는 암이 원하는 Sector까지 이동하는 데 걸리는 시간을 말한다.

_Data Transfer_는 Sector에서 데이터를 실제로 읽는 데 걸리는 시간이다.

 

_Access Time_은 _Seek Time_과 _Rotational Delay_를 합한 것을 말한다.

CPU입장에서는 실제로 _Seek Time_를 줄이는 것이 성능을 향상할 수 있는 요소이기 때문에 이를 줄이는 것이 중요하다.

 

따라서 디스크 스케쥴링을 통해 _Seek Time_을 줄일 수 있도록 해야 한다.

 

 

 

 

디스크 스케쥴링 : FIFO

 

트랙이 온 순서대로 처리하는 것이다.

 

 

 

하지만, 트랙을 처리하기 위해 너무나 많은 거리를 거쳐야 한다. _Access Time_이 커져 성능이 안 좋아지는 것이다.

이를 해결하기 위해 나온 것이 SSTF(Shortest Seek Time First)이다.

 

 

 

디스크 스케쥴링 : SSTF

 

 

 

이 방식은 제일 가까운 트랙을 찾아가는 방식이다.

 

하지만, 우선순위에 기반한 방식이기 때문에 만약 트랙 넘버가 치우쳐진 트랙들이 많다면, 뒤에 있는 트랙들은 Starvation으로 인해 접근하지 못하는 상황이 발생한다.

 

이런 문제점을 해결하기 위해 SCAN이라는 방식을 사용한다.

 

 

 

 

디스크 스케쥴링 : SCAN

 

 

SCAN은 Elevator Algorithm 또는 Look Policy라고도 불린다.

 

한 방향으로 움직이는 것이 특징인데, 이렇게 하면 Starvation 문제를 해결할 수 있다.