순차접근 저장장치

Sequential Access Storage는 데이터를 순차적으로 읽고 쓰는 방식으로 동작하는 저장 장치이다. 테이프 장치는 이러한 스토리지 유형의 전형적인 예입니다. 데이터는 연속적으로 테이프에 기록되며 읽기 프로세스 중에도 순차적으로 읽힙니다. 테이프의 릴 바인딩 특성으로 인해 확장된 초기 액세스 시간이 필요합니다. 데이터에 액세스하려면 원하는 위치에 도달할 때까지 테이프를 릴에서 풀어야 합니다. 순차 액세스 저장 장치의 사용은 오늘날 하드 디스크와 플래시 메모리의 출현으로 인해 감소하고 있습니다. 그러나 이러한 장치는 특히 대기업 및 기관에서 대규모 데이터 백업에 여전히 사용됩니다. 직접 액세스 스토리지는 위치를 지정하여 데이터를 직접 읽거나 쓸 수 있는 장치입니다. 직접 액세스 저장 장치는 자기 디스크, 광디스크 및 SSD로 나눌 수 있습니다.

 

1. 직접접근 저장장치

(1) 자기 디스크

자기 디스크는 자기 디스크 표면에서 데이터를 쓰거나 읽을 수 있는 직접 액세스 저장 장치입니다. 자기 디스크는 하나 이상의 플래터가 간격을 두고 층층이 쌓인 형태이며, 각 플래터에는 쓰기 및 읽기 헤드가 팔에 연결되어 있습니다. 모든 팔은 다시 하나의 고정축에 연결됩니다. 데이터가 저장되는 각 플래터의 표면은 트랙으로 분할되며 트랙은 플래터의 중심축을 기준으로 동심원입니다. 각 트랙은 다시 섹터로 나뉘며 섹터는 일정 용량을 저장할 수 있는 아크 형태입니다. 플래터가 여러 개인 경우 각 플래터의 중심축에서 같은 거리에 있는 트랙이 모여 실린더를 형성합니다. 자기 디스크에서 데이터를 읽거나 쓰려면 원하는 트랙에 헤드를 정렬하도록 암을 배치하고 플래터를 회전하여 헤드에 원하는 섹터를 정렬해야 합니다.

 

(2) 광 디스크

광디스크는 디스크 표면에 레이저를 발사하고 반사광에 차이를 만들어 데이터를 쓰거나 읽는 데 자기가 아닌 빛을 이용하는 직접 액세스 저장 장치입니다. CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory), CD-RW(Compact Disk-Re Writable), DVD-ROM(Digital Versatile Disc-Read Only Memory), DVD-RW(Digital Versatile Disc-ReWritable), HD DVD( 고화질 DVD) 및 Blu-Ray 디스크는 모든 유형의 광디스크입니다. 동심 트랙으로 구성된 자기 디스크와 달리 이러한 광디스크는 나선형 트랙으로 구성되며 광 저장 장치에 액세스하기 위한 주소는 분, 초 및 섹터 번호로 구성됩니다.

(3) SSD

SSD(Solid State Disk)는 플래시 메모리와 같이 읽고 쓸 수 있는 메모리를 사용하여 자기 디스크와 유사하게 만든 다이렉트 드라이브이지만 전원이 공급되지 않아도 데이터가 지워지지 않습니다. 액세스할 수 있는 저장 장치입니다. SSD는 물리적 장치가 없기 때문에 자기 디스크보다 빠르고 전력 소모가 적습니다. 하지만 용량에 비해 가격이 비싸고 수명이 짧다.

 

2. 디스크 스케줄링

디스크 관리라고도 하는 디스크 스케줄링은 디스크 액세스 요청이 처리되는 순서를 효율적으로 결정하는 프로세스입니다. 다중 프로그래밍 컴퓨터 시스템에서 다중 프로세스는 디스크에 저장된 데이터를 읽거나 쓰기 위한 요청을 생성할 수 있습니다. 이러한 요청은 디스크 대기열에 배치되고 관리됩니다. 헤드 이동 및 디스크 회전과 같은 디스크 액세스와 관련된 기계적 움직임으로 인해 디스크 스케줄러는 필요한 기계적 동작을 최소화하는 것을 목표로 합니다. 이는 대기 중인 요청 간의 위치 관계를 검사하고 그에 따라 디스크 대기열을 재정렬함으로써 달성됩니다.

 

(1) SSTF 스케줄링

SSTF는 Shortest Seek Time First의 약자입니다. 현재 헤드 위치에서 검색 시간이 가장 짧은 요청을 선택하는 인기 있는 디스크 스케줄링 알고리즘입니다. 즉, 현재 헤드 위치에 가장 가까운 요청을 먼저 처리합니다. SSTF 알고리즘은 평균 검색 시간을 줄이고 시스템의 처리량을 향상하는 데 효율적입니다. 그러나 현재 헤드 위치에서 멀리 떨어진 요청에 대한 기아 상태가 발생할 수 있습니다.

 

(2) SCAN 스케줄링

SCAN은 엘리베이터 알고리즘이라고도 알려진 또 다른 인기 있는 디스크 스케줄링 알고리즘입니다. 건물 위아래로 이동하는 엘리베이터와 유사하게 디스크 헤드가 디스크 표면을 가로질러 이동하는 방식에서 이름이 유래되었습니다. SCAN 알고리즘은 해당 방향의 마지막 요청에 도달할 때까지 한 방향으로 모든 요청을 서비스한 다음 방향을 변경하고 반대 방향으로 요청을 서비스합니다. 이 알고리즘은 요청에 대한 대기 시간을 최소화하는 데 효율적이지만 현재 헤드 위치에서 멀리 있는 요청에 대한 탐색 시간이 길어질 수 있습니다.

 

(3) N-Step SCAN 스케줄링

N-Step SCAN 알고리즘은 SCAN 알고리즘의 변형입니다. 이는 현재 헤드 위치에서 멀리 떨어진 요청이 긴 대기 시간을 경험할 수 있는 SCAN 알고리즘의 한계의 영향을 줄이기 위해 설계되었습니다. N-Step SCAN 알고리즘은 디스크를 N개의 섹션으로 나누고 각 섹션에 개별적으로 SCAN 알고리즘을 적용합니다. 이를 통해 각 섹션의 요청이 효율적으로 처리되어 현재 헤드 위치에서 멀리 떨어진 요청에 대한 대기 시간이 줄어듭니다.

 

(4) C-SCAN 스케줄링

C-SCAN은 원형 스캔을 의미합니다. 해당 방향의 마지막 요청에 도달할 때까지 한 방향으로 모든 요청을 서비스하는 SCAN 알고리즘의 변형입니다. 그러나 방향을 바꾸는 대신 디스크 헤드를 디스크의 다른 쪽 끝으로 이동하고 모든 요청을 반대 방향으로 서비스합니다. C-SCAN 알고리즘은 모든 요청이 서비스되도록 보장하며 특히 현재 헤드 위치에서 멀리 떨어진 요청에 대한 대기 시간을 줄이는 데 효율적입니다.

 

(5) LOOK 및 C-LOOK 스케줄링

LOOK 및 C-LOOK은 각각 SCAN 및 C-SCAN 알고리즘의 변형입니다. 그들은 요청을 처리하는 방식에서 상대방과 다릅니다. 한 방향으로 모든 요청을 서비스한 후 방향을 바꾸는 대신 LOOK 알고리즘은 현재 헤드 위치 방향의 요청만 서비스하고, C-LOOK 알고리즘은 현재 헤드 위치 방향의 요청만 서비스합니다. 해당 방향으로 더 이상 요청이 없을 때까지 헤드 위치를 지정합니다. 두 알고리즘 모두 요청 대기 시간을 줄이는 데 효율적이지만 현재 헤드 위치에서 멀리 떨어진 요청에 대한 탐색 시간이 길어질 수 있습니다.

 

(6) SLTF 스케줄링

SLTF는 Shortest Latency Time First의 약자입니다. 디스크가 요청된 섹터를 디스크 헤드 위치로 회전시키는 데 걸리는 시간인 지연 시간이 가장 짧은 요청을 선택하는 디스크 스케줄링 알고리즘입니다. SLTF 알고리즘은 현재 헤드 위치와 동일한 섹터에 있는 요청에 대한 대기 시간을 줄이는 데 효율적입니다. 그러나 현재 헤드 위치에서 멀리 떨어진 요청에 대한 기아 상태가 발생할 수 있습니다.