장치 관리 방법

주로 여기는 최근 기출에 나온 부분만 작성하거나 중요하다고 생각하는 부분만 작성할 예정이다.

앞의 내용은 운영체제 과목을 들을 때 다들 들은 것들이라 기억이 잘 나지 않는 부분만 작성하겠다.

1. 디스크 관리

(1) 디스크 관리의 개념

- 디스크는 가장 많이 사용하느느 보저기억장치 중 하나로마치 레코드판을 여러 개 중쳡해서 높은 것과 비슷하다. 헤드가 임이의 섹터를 랜덤하게 참조할 수 있고 빠르게 데이터를 읽을 수 있으며 Main Memory보다 많은 양의 데이터를 저장할 수 있다.

(2) 디스크 접근 시간

Disk 접근 시간	세부 내용
탐색 시간 (Seek Time)	현 위치에서 특정 실린더로 디스크 헤드가 이동하는데 걸리는 시간
회전 지연시간 (Rotation Delay Time)	가고자 하는 섹터가 디스크 헤드까지 도달하는데 걸리는 시간
전송 시간 (Transfer Time)	데이터를 전송하는데 걸리는 시간

(3) Disk Scheduling   3회 보안기사

▶ FCFS(First-Come First Served)

▶ SSTF(Shortest-Seek Time First)

- 탐색 거리가 가장 짧은 트랙에 대한 요청을 먼저 서비스

- 현재 Head 위치에서 가장 가까운 요청을 우선적으로 처리

- 장점 : 전반적인 Seek time감소

- 단점 : Starvation 현상 발생 가능

▶ SCAN(엘리베이터 알고리즘)

- SSTF가 갖는 탐색 시간의 편차를 해소하기 위한 기법

- Head가 이동하는 방향의 모든 요청을 서비스하고, 끝까지 이동한 후 역방향의 서비스 Head항상 끝까지 이동

2.파일 시스템

- 사용자가 생성한 파일을 저장소에 ㅓ떻게 저장하고 관리할 것인지를 결정하는 것

- 윈도우의 FAT, NTFS, 리눅스의 EXT 등이 존재

(1) FAT(File Allocation Table)

1) FAT16

- 대부분의 MS운영체제에서 호환, 단순한 구조

- 최대 단일 파일 크기 2GB

- 암호화 및 압축이 불가능

- 파일명의 최대 길이는 영문 8자

- 클러스터당 1,632KB 할당, 내부 단편화 발생함

2) FAT32

- FAT16을 보강한 것으로, 최대 2TB

- 암호화 및 압축이 불가능

- 파일명의 최대 길이 영문 256자

- 클러스터당 4KB 사용하여 내부 단편화 줄임

(2) NTFS(New Technology File System) 4,6회 보안기사

- 암호화 및 압축을 지원, 대용량 파일 시스템 지원

- 가변 클러스터 크기(512~64KB), Default는 4KB

- 트랜잭션 로깅을 통한 복구/오류 수정이 가능

- Windows NT이상에서 지원

(3) EXT(Extended File System) 13, 14회 보안기사

1)EXT

- MINIX File System을 보완하여, 최대 2GB까지 파일 시스템 크기 지원

- 255byte 파일명 지원

- 접근 제어, inode 수정, Time stamp 수정 불가능

- 사용할수록 단편화 심해짐

2)EXT2

- 파일 시스템은 2GB, 볼륨 크기는 32TB까지 지원, 서브 디렉토리 개수 제한이 32,768개로 대폭 증가

- FSCK를 이용한 파일 시스템 오류 수정 지원

- 캐시의 데이터를 디스크에 저장 중 오류 발생시 파일 시스템에 손상이 올 수 있음(Sync 이전 데이터 손실)

- FSCK를 이용한 파일 복구에 시간이 많이 소요됨(전체 섹터 검사)

3)EXT3

- EXT2에 저널링 기능을 추가 및 온라인 파일 시스템이 증대

- 파일 시스템 변경 시 저녈에 먼저 수정 내용을 기록(갑작스런 다운 시 빠르게 오류 복구)

- 온라인 조각 모음 불필요

- 디스크 조각화를 최소화

저널링 파일 시스템

- 파일 시스템 오류 수정을 위한 파일 시스템 

4)EXT4

- 16TB까지 파일 시스템 지원, 볼륨은 1EB까지 지원

- Block Mapping방식 및 Extends 방식을 지원

- 저널 Checksum 기능 추가 안정성 강화됨

- 하위 호환성 : ext3, ext2 지원

- Delayed Allocation : 디스크에 쓰이기 전까지 블록 할당을 미루는 기술, 단편화 예방에 효과적

- 온라인 조각 모음 : 조각화 방지를 위한 커널 레벨의 기술

- Persistend pre-allocation : 파일 전체만큼의 공간을 사전 할당, 스트리밍, 데이터베이스에 유용

3. RAID  7,10회 보안기사

- RAID는 디스크 고장 시 그대로 복구할 수 있도록 2개 이상의 디스크에 데이터를 저장하는 기술, 디스크의 기계적인 장애로부터 데이터를 안정적으로 지킬 수 있음

(1) RAID(Redundant Array of Independent Disks)의 개념

- RAID 기법은 저용량, 저성능, 저가용성인 디스크를 배열 구조로 중복 구성함으로써 고용량, 고성능, 고가용성 디스크를 대체

- 데이터 부산 저장에 의한 동시 액세스 가능, 병렬 데이터 채널에 의한 데이터 전송 시간이 단축됨

(2) RAID 0(Stripe, Concatenate)

- 최소 2개의 디스크로 구성

- 작은 디스크를 모아 하나의 큰 디스크로 만드는 기술, 장애 대응이나 복구 기능은 별도로 구성

- Disk Striping 은 데이터를 나누어 저장하지만 중복 저장하지는 않기 때문에 디스크 장애 발생 시 복구할 수 없음

(3) RAID 1(Mirroring)

- 여러 디스크에 데이터를 완전 이중화 하여 저장하는 방식, 가장 좋은 방식이지만 비쌈

- 디스크 장애시에 복구 가능, R/W가 병렬적으로 실행되어 속도가 빠름

(4) RAID 2 (Hamming Code ECC)

- ECC(Error Correction Code) 기능이 없는 디스크의 오류 복구를 위해 개발됨

- Hamming Code를 이용해 데이터 복구

- RAID 2는 별도의 디스크에 복구를 위한 ECC저장

(5 RAID 3 (Parity ECC)

- Parity 정보를 별도 Disk에 저장(Byte 단위 I/O)

- 1개 디스크 장애 시 Parity를 통해 복구 가능

- RAID 0으로 구성된 데이터 디스크의 입출력 성능은 향상되나, Parity 계산 및 별도 디스크 저장으로 Write 성능 저하

(6) RAID 4 (Parity ECC, Block 단위 I/O)

- Parity 정보를 별도 Disk에 저장

- 데이터는 Block 단위로 데이터 디스크에 분산 저장

- 1개 디스크 장애 시 Parity를 통해 복구 가능

- RAID 0 으로 구성된 데이터 디스크의 입출력 성능은 향상되나 , Parity 계산 및 별도 디스크 저장으로 Write 성능 저하

- 1개 디스크 오류에도 장애 복구 가능. Hot Spare Disk를 이용해 데이터 복구

- RAID 4는 RAID 3와 동일하나 Parity를 Block 단위로 관리하는 것만 차이남

(7) RAID 5(Parity ECC, Parity 분산 저장) 7회, 10회, 13회 보안기사

- 분산 Parity를 구현해 안정성 향상

- 최소 3개 디스크 요구, 일반적으로는 4개

(8) RAID 6(Parity ECC, Parity 분산 복수 저장)

- 분산 Parity가 적용된 RAID 5의 안정성 향상을 위해 Parity를 다중화 해 저장

- 대용량 시스템에서 장애 디스크가 복구되기 전에 추가적인 장애가 발생되면 복구가 불가능한 문제를 해결하기 위해 개발

- 장애가 발생된 상황에서 추가적인 디스크 장애가 발생해도 정상 동작

RAID이미지 출처 : https://jwprogramming.tistory.com/24