[정보처리기사] 디스크 스케줄링(FCFS, SSTF, SCAN, CSAN, LOOK, C-LOOK) & RAID

 

 

1. 디스크 스케줄링

디스크 스케줄링은 트랙의 이동을 최소화하여 탐색 시간을 줄이는 데 목적이 있다.

 

​2. 디스크 스케줄링의 종류

2-1. FCFS(First Come First Service)

요청이 들어온 순서대로 스케줄링

https://yeongunheo.tistory.com/entry/%EB%94%94%EC%8A%A4%ED%81%AC-%EC%8A%A4%EC%BC%80%EC%A5%B4%EB%A7%81Disk-scheduling-FCFSSSTF-SCAN

 

 

2-2. SSTF(Shortest Seek Time First)

최소 탐색 시간 우선 스케줄링, 현현재 헤드의 위치에서 가장 가까운 트랙을 우선적으로 탐색하는 디스크 스케줄링 기법이다. 하지만 요청이 몰려 있는 구역이 우선 처리되면서 특정 요청이 계속 무시되는 기아 현상(starvation)이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 디스크 스케줄링에서는 SCAN, C-SCAN 등의 기법이 활용되기도 한다.

 

2-3. SCAN (엘리베이터 알고리즘)

디스크 헤드가 한쪽 방향의 끝까지 이동하면서 요청을 처리한 후, 반대 방향으로 이동하며 다시 요청을 처리하는 방식이다.
헤드가 왕복하며 움직이므로 엘리베이터 스케줄링이라고도 불린다. 가장 중요한 점은 처음 탐색 위치에서 끝까지 이동한 후, 같은 경로로 되돌아온다는 것이다. 이 방식은 SSTF의 기아 현상(starvation) 문제를 완화하며, 요청이 고르게 처리되는 장점이 있다. 이것과 비슷한 방식이 C-SCAN이고, SCAN을 개선한 방식이 LOOK 방식이다.

 

2-4. C-SCAN (순환 엘리베이터 알고리즘)

한 쪽 방향으로만 처리된다. 한 쪽 방향 끝까지 쭉 빠지고 반대방향 끝으로 간 후 다시 같은 방향으로 빠진다. 

 

디스크 헤드가 한쪽 방향으로 이동하며 요청을 처리한 후, 끝에 도달하면 반대편 끝으로 이동하여 다시 같은 방향으로 탐색하는 방식이다. SCAN 방식과 달리, 되돌아가는 동안에는 요청을 처리하지 않고 한 번에 반대편 끝으로 이동한다.
이러한 순환 구조 덕분에 요청이 균등하게 처리되며, 기아 현상(starvation) 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
헤드의 이동이 일정한 방향성을 가지므로, 평균 탐색 시간이 일정하고 예측 가능하다는 장점이 있다.

 

2-5. LOOK (SCAN을 개선한 방법)

SCAN 스케줄링을 개선한 방식으로, 디스크 헤드가 요청이 있는 마지막 트랙까지만 이동한 후 방향을 바꿔 반대쪽 요청을 처리한다. 즉, 맨 끝까지 이동하지 않고 요청이 존재하는 범위 내에서만 탐색하여 불필요한 이동을 줄인다.
헤드가 앞뒤로 왕복하며 움직이는 방식이므로 엘리베이터 알고리즘과 유사하지만, 더 효율적이다.

 

2-6. C-LOOK (C-SCAN + LOOK)

C-LOOK은 C-SCAN을 개선한 방식으로, 디스크 헤드가 요청이 있는 마지막 트랙까지만 이동한 후, 반대편 요청이 있는 가장 안쪽 트랙으로 바로 이동하여 같은 방향으로 탐색을 이어가는 방식이다. 즉, C-SCAN처럼 끝까지 이동하지 않고, LOOK처럼 요청이 있는 범위까지만 탐색하여 불필요한 이동을 줄인다.

---

3. 디스크 스케줄링 관련 용어 정리

 

✔️ 탐색 시간(Seek Time)
디스크 헤드가 요청된 트랙으로 이동하는 데 걸리는 시간
디스크 스케줄링의 성능을 좌우하는 중요한 요소

✔️ 회전 지연 시간(Rotational Latency)
디스크가 회전하여 원하는 섹터가 헤드 아래로 도달하는 데 걸리는 시간
평균적으로 디스크의 한 바퀴 회전 시간의 절반 정도가 소요됨

✔️ 전송 시간(Transfer Time)
데이터를 디스크에서 메모리로 전송하는 데 걸리는 시간
디스크의 회전 속도와 데이터 크기에 따라 달라짐

 

Access 시간 ​= Seek time + Latency time + Transfer time

Seek time : 자기 디스크 장치에서 헤드를 원하는 데이터가 기록된 트랙까지 위치시키는 데 걸리는 시간
Latency time : 디스크가 회전하여 섹터가 헤드 밑에 올 때까지 걸리는 시간
Transfer time : 데이터를 읽거나 쓰는 시간

 

---

4. RAID(Redundant array of Independent Disks)

RAID는 자동으로 백업하고 장애 발생 시 복구하는 시스템이다.

동일한 규격의 디스크 여러 개로 구상하며, 장애가 발생했을 때 데이터를 복구하는 데 사용된다.

데이터 보호와 성능 향상 목적에 따라 다양한 RAID 수준(Level)이 존재한다.
RAID 1(미러링)과 RAID 5(패리티 기반 분산 저장)는 대표적인 데이터 보호 방식이며, RAID 0(스트라이핑)은 속도 향상을 위해 사용된다. RAID는 백업과는 다르며, 하드웨어 또는 소프트웨어 방식으로 구현할 수 있다.

 

출처: 꿈꾸는 라이언 정처기

 

---

 

같이 보면 좋은 자료

보안뉴스_뉴스

[운영체제] 디스크 스케줄링의 개념과 종류(FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN, C-LOOK)