디스크 스케줄링, 운영 체제에서 디스크 입출력(I/O) 요청을 효율적으로 처리하기 위해 사용되는 알고리즘입니다. 여러 개의 입출력 요청이 발생했을 때, 특정 기준에 따라 요청을 처리하는 순서를 결정하여 디스크 접근 시간을 줄이고 성능을 향상시키는 것이 목표입니다.
디스크 스케줄링 알고리즘의 필요성
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디스크 입출력은 시스템에서 가장 느린 작업 중 하나이므로, 효율적인 스케줄링이 필요함.
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입출력 요청이 많을 경우, 올바른 스케줄링을 통해 응답 시간을 단축하고 처리 속도를 높일 수 있음.
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불필요한 디스크 이동을 줄여 하드디스크의 수명을 연장할 수 있음.
주요 디스크 스케줄링 알고리즘
디스크 스케줄링에는 다양한 방식이 있으며, 각 알고리즘마다 장점과 단점이 존재합니다.
| 알고리즘 | 설명 |
|---|---|
| FCFS (First-Come, First-Served) | 요청 순서대로 처리하는 방식, 단순하지만 비효율적일 수 있음 |
| SSTF (Shortest Seek Time First) | 가장 가까운 요청을 먼저 처리하여 탐색 시간을 최소화함 |
| SCAN (Elevator Algorithm) | 헤드가 한 방향으로 이동하며 요청을 처리한 후, 끝에 도달하면 반대 방향으로 이동 |
| C-SCAN (Circular SCAN) | SCAN과 유사하지만, 끝에 도달하면 다시 처음으로 이동하여 요청을 처리 |
| LOOK | SCAN과 유사하지만, 가장 먼 요청까지만 이동하여 불필요한 움직임을 줄임 |
| C-LOOK | LOOK과 유사하지만, 끝에 도달하면 다시 처음으로 이동 |
알고리즘별 상세 설명
FCFS (First-Come, First-Served)
가장 단순한 알고리즘으로, 요청이 들어온 순서대로 처리합니다. 구현이 간단하지만, 요청이 순차적으로 배치되지 않은 경우 탐색 시간이 길어질 수 있습니다.
SSTF (Shortest Seek Time First)
가장 가까운 트랙에 위치한 요청을 먼저 처리하는 방식으로, 탐색 시간을 최소화합니다. 하지만 특정 요청이 계속해서 우선 처리되어 일부 요청이 무한정 대기할 수 있는 기아 현상(Starvation) 이 발생할 가능성이 있습니다.
SCAN (엘리베이터 알고리즘)
디스크 헤드가 한 방향으로 이동하면서 요청을 처리한 후, 끝에 도달하면 반대 방향으로 이동하여 다시 요청을 처리하는 방식입니다. 디스크 엘리베이터 알고리즘이라고도 불리며, SSTF보다 공정한 처리 방식입니다.
C-SCAN (Circular SCAN)
SCAN과 유사하지만, 끝에 도달하면 다시 처음으로 돌아가서 요청을 처리합니다. 특정 방향으로만 스캔하여 일관된 응답 시간을 보장합니다.
LOOK
SCAN 알고리즘과 유사하지만, 마지막 요청까지만 이동한 후 반대 방향으로 변경하여 불필요한 움직임을 줄입니다.
C-LOOK
LOOK 알고리즘과 유사하지만, 끝까지 이동한 후 처음으로 돌아가 요청을 처리합니다.
디스크 스케줄링 알고리즘 비교
각 알고리즘의 장점과 단점을 비교하면 다음과 같습니다.
| 알고리즘 | 장점 | 단점 |
| FCFS | 구현이 단순하고 공정함 | 탐색 시간이 길어질 수 있음 |
| SSTF | 탐색 시간이 최소화됨 | 기아 현상이 발생할 가능성이 있음 |
| SCAN | 전체적으로 공정한 분배 가능 | 응답 시간이 일정하지 않을 수 있음 |
| C-SCAN | 일정한 응답 시간 보장 | 다시 처음으로 돌아가야 하므로 이동 거리가 증가 |
| LOOK | 불필요한 이동 최소화 | 응답 시간이 일정하지 않을 수 있음 |
| C-LOOK | LOOK보다 응답 시간이 일정함 | 다시 처음으로 돌아가야 하므로 이동 거리가 증가 |
결론
디스크 스케줄링 알고리즘은 시스템 성능을 향상시키는 중요한 요소 중 하나입니다. 사용자의 요구 사항과 시스템 환경에 따라 적절한 알고리즘을 선택하는 것이 필요합니다. 일반적으로 SSTF는 탐색 시간을 최소화하지만, 기아 현상이 발생할 수 있으며, SCAN과 C-SCAN은 보다 공정한 방식으로 동작합니다.
디스크 RAID(Redundant Array of Independent Disks)