[운영체제] 디스크 스케줄링

쉽게 배우는 운영체제 교재에 대한 TIL입니다.

 

이전 포스팅에서 언급했듯이 디스크의 데이터 전송 시간 중에서 탐색 시간이 가장 많은 비중을 차지하기 때문에 하드디스크의 성능을 높이려면 탐색 시간을 최소화해야 한다. 디스크 스케줄링은 트랙의 이동을 최소화하여 탐색 시간을 줄이는 데 목적이 있다.

 

앞으로 소개될 모든 디스크 스케줄링 기법은 아래 그림과 같은 트랙 접근 순서를 가지고, 트랙은 0에서 24까지 총 25개로 구성된다고 가정할 것이므로 참고하고 읽어주길 바란다.

 

 

FCFS 디스크 스케줄링 (First Come First Service)

요청이 들어온 트랙 순서대로 서비스하는 가장 단순한 디스크 스케줄링 방식이다.

 

 

위 그림은 FCFS 디스크 스케줄링의 동작을 보여준다. 헤드가 이동한 총거리는 65로 헤드는 매우 큰 폭으로 바쁘게 움직이는 것을 알 수 있다.

 

SSTF 디스크 스케줄링 (Shortest Seek Time First)

현재 헤드가 있는 위치에서 가장 가까운 트랙부터 서비스한다. 만약 다음에 서비스할 두 트랙의 거리가 같다면 먼저 요청받은 트랙을 서비스한다.

 

 

위 그림은 SSTF 디스크 스케줄링의 동작을 보여준다. 가장 먼저 15번 트랙을 서비스한 후 디스크 서비스 큐를 검색하여 가장 가까이 있는 14번 트랙으로 이동한다. 14번 트랙을 서비스 한 다음에는 같은 거리에 있는 11번과 17번 트랙 중 먼저 요청한 17번 트랙으로 이동한다.

 

헤드가 이동한 총거리는 31로 FCFS 디스크 스케줄링과 비교했을 때 반 이상 줄어든 것을 확인할 수 있다. 하지만, 헤드가 중간에 위치하고 있으면 가장 안쪽이나 가장 바깥쪽에 있는 트랙을 서비스할 확률이 낮아지기 때문에 아사 현상을 일으킬 수 있다는 단점이 존재한다.

 

블록 SSTF 디스크 스케줄링

SSTF 디스크 스케줄링의 아사 현상을 어느 정도 해결한 방법이다. 디스크 서비스 큐에 있는 트랙 요청을 아래 그림과 같이 일정한 블록 형태로 묶는다.

 

 

SSTF 디스크 스케줄링에서는 현재 트랙에서 가장 먼 트랙을 디스크 서비스 큐의 맨 끝으로 이동시키지만 블록 SSTF 방식에서는 트랙이 속해 있는 블록의 끝으로 이동시킨다. 이는 SSTF 디스크 스케줄링에 에이징을 적용한 것이다. 아래 그림은 블록의 크기를 3으로 한 블록 SSTF 디스크 스케줄링의 동작을 보여준다.

 

 

헤드가 이동한 총거리는 51로 에이징을 사용하여 아사 현상을 완화한다는 장점이 있지만 FCFS 디스크 스케줄링만큼 성능이 좋지 못하다는 단점이 존재한다.

 

SCAN 디스크 스케줄링

SSTF 디스크 스케줄링의 아사 현상 문제를 완화하기 위한 또 다른 기법이다. SCAN 디스크 스케줄링에서는 헤드가 한 방향으로만 움직이면서 서비스한다. 헤드가 움직이기 시작하면 맨 마지막 트랙에 도착할 때까지 방향을 전환하지 않고 계속 가던 방향으로만 가면서 요청받은 트랙을 서비스한다.

 

 

위 그림에서 볼 수 있듯이 헤드가 가장 가까운 트랙부터 서비스하는 SSTF 디스크 스케줄링의 방식을 따르면서 한 방향으로만 움직이다가 0번 트랙에 도달하면 방향을 바꾸어 24번 트랙 방향으로 움직이면서 나머지 트랙을 서비스한다.

 

헤드가 이동한 총거리는 38로 SSTF 디스크 스케줄링 방식보다는 성능이 조금 떨어지지만 아사 현상을 완화하고 FCFS 디스크 스케줄링보단 우수하기 때문에 많이 사용되는 기법 중 하나이다.

 

C-SCAN 디스크 스케줄링 (Circular SCAN)

 SCAN 디스크 스케줄링이 아사 현상을 완화한다고는 하지만 가장 안쪽이나 가장 바깥쪽 트랙을 한 번씩 방문하는 동안 중간에 있는 트랙은 두 번씩 방문하여 상대적으로 불이익을 받는다. 이러한 공평성 위배를 해결한 것이 C-SCAN 디스크 스케줄링이다. 아래 그림과 같이 헤드가 한쪽 방향으로 움직일 때는 요청받은 트랙을 서비스하고 반대 방향으로 돌아올 때는 서비스하지 않고 이동만 한다.

 

 

헤드가 이동한 총거리는 46으로 SCAN 디스크 스케줄링보다는 성능이 좋지 않다.

 

LOOK 디스크 스케줄링

SCAN 디스크 스케줄링의 불필요한 부분을 제거하여 효율을 높인 기법이다. SCAN 디스크 스케줄링에서는 트랙 요청이 없어도 헤드가 0번 트랙이나 가장 마지막 트랙에 도착한 후에야 방향을 바꾸지만, LOOK 디스크 스케줄링에서는 더 이상 서비스할 트랙이 없으면 헤드가 끝까지 가지 않고 중간에서 방향을 바꾼다.

 

 

헤드가 이동한 총거리는 35로 SCAN 디스크 스케줄링보다 성능이 좋아 SCAN 디스크 스케줄링을 개선한 것으로 많이 사용되고 있다.

 

C-LOOK 디스크 스케줄링 (Circular LOOK)

C-SCAN 디스크 스케줄링의 LOOK 버전이다.

 

 

헤드가 이동한 총거리는 38로 C-SCAN 디스크 스케줄링보다 성능이 좋다.

 

SLTF 디스크 스케줄링 (Shortest Latency Time First)

앞서 소개한 디스크 스케줄링과는 조금 다른 기법이다. 지금까지는 트랙을 따라 움직이는 헤드의 탐색 시간을 줄이는 방법이었지만 SLTF 디스크 스케줄링은 헤드 지지대를 고정하고, 모든 트랙을 읽을 수 있는 여러 개의 헤드를 지지대를 부착하는 저장장치에 적용되는 기법이다.

 

이 교재에서 소개는 되었지만 구글이나 ChatGPT에 검색하면 관련 자료가 잘 나오지 않는 것으로 보아 널리 알려진 디스크 스케줄링 기법은 아닌 것 같다.