10. [os] 입출력 시스템과 저장장치

입출력 버스의 구조

  • 현대의 컴퓨터는 CPU와 메모리를 연결하는 메인버스, CPU와 그래픽카드를 연결하는 그래픽 버스, 고속 입출력 버스저속 입출력 버스를 사용한다.

직접 메모리 접근

  • CPU의 도움 없이도 메모리에 접근할 수 있도록 입출력 제어기에 부여된 권한으로, 입출력 제어기에는 직접 메모리에 접근하기 위한 DMA 제어기가 마련되어 있다.

하드웨어 인터럽트

  • 주변장치의 입출력 요구하드웨어의 이상 현상CPU에 알려주는 역할을 하는 신호이다. CPU가 요청한 작업을 완료했을 때, 키보드로 데이터를 입력받았을 때, 네트워크 카드에 새로운 데이터가 도착했을 때, 하드웨어에 이상이 발생했을 때 등 다양한 경우에 인터럽트가 발생한다.

디스크 장치의 전송 시간

  • 하드디스크에서 데이터를 가져오는 데 걸리는 총시간은 탐색 시간, 회전 지연 시간, 전송시간의 총 합이다

디스크 장치관리

  • 디스크 장치를 사용하는 데에는 파티션, 포매팅, 조각모음과 같은 관리 기법이 필요하다. 파티션디스크를 논리적으로 분할하는 작업이고, 포매팅디스크 표면을 초기화하는 작업이며, 조각모음은 디스크에 파일을 저장했다 지우기를 반복함으로써 중간중간에 생긴 빈 공간을 하나로 모으는 작업이다.

네트워크 저장장치

  • 네트워크를 사용하는 저장장치는 어떻게 구성하느냐에 따라 DAS, NAS, SAN으로 구분된다.
  • DAS서버와 같은 컴퓨터직접 연결된 저장장치를말하고, NAS는 기존의 저장장치를 LAN이나 WAN 에 붙여서 사용하는 방식이며, SAN데이터 서버, 백업 서버, RAID 등의 장치를 네트워크로 묶고 데이터 접근을 위한 서버를 두는 형태이다.

디스크 스케줄링 기법

  • FCFS 디스크 스케줄링: 가장 단순한 디스크스케줄링 방식으로, 트랙 요청이 들어온 순서대로 서비스한다.

  • SSTF 디스크 스케줄링: 현재 헤드가 있는 위치에서 가장 가까운 트랙부터 서비스한다. 만약 다음에 서비스할 두 트랙의 거리가 같다면 먼저 요청받은 트랙을 서비스한다

  • 블록 SSTF 디스크 스케줄링: SSTF 디스크 스케줄링의 공평성 위배를 어느 정도 해결한 방법으로, SSTF 디스크 스케줄링에 에이징을 적용한 것이다

  • SCAN 디스크 스케줄링: SSTF 디스크 스케줄링의 공평성 위배 문제를 완화하기 위해 만들어진 기법으로, 헤드가 움직이기 시작하면 맨 마지막 트랙에 도착할 때까지 뒤돌아가지 않고 계속 앞으로만 전진하면서 요청받은 트랙을 서비스한다.

  • C-SCAN 디스크 스케줄링: 헤드가 한쪽 방향으로 움직일 때는 요청받은 트랙을 서비스하지만 반대 방향으로 돌아올 때는 서비스하지 않고 헤드만 이동한다.

  • LOOK 디스크 스케줄링: 더 이상 서비스할 트랙이 없으면 헤드가 끝까지 가지 않고 중간에서 방향을 바꾼다.

  • C-LOOK 디스크 스케줄링: C-SCAN 디스크 스케줄링의 LOOK 버전이다. 더 이상 서비스할 트랙이 없으면 헤드가 중간에서 방향을 바꾼다.

  • SLTF 디스크 스케줄링: 헤드가 고정된 저장장치에서 사용하는 스케줄링 기법으로, 작업 요청이 들어온 섹터의 순서디스크가 회전하는 방향에 맞추어 다시 정렬한 후 서비스 한다.

RAID

  • 자동으로 백업을 하고 장애가 발생하면 이를 복구하는 시스템으로, 동일한 규격의 디스크를 여러 개 모아 구성하며 장애가 발생했을 때 데이터를 복구하는 데 사용된다. 디스크를 구성하는 방식에 따라 RAID 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 0+1, 10, 50, 60 등이 있다.

  1. 전원 이상이나 기계적인 오류 때문에 발생하는 인터럽트는 무엇인가?

    • 외부 인터럽트(하드웨어 인터럽트)
  2. 숫자를 0으로 나누거나 자신의 주소 공간을 벗어나서 작업을 하는 것과 같이 프로세스의 오류와 관련된 인터럽트는 무엇인가?

    • 내부 인터럽트(예외 사항 인터럽트)
  3. 자발적 인터럽트로서 사용자의 의지로 발생시키는 인터럽트는 무엇인가?

    • 시그널
  4. 인터럽트의 처리 방법을 함수로 만들어놓은 것을 무엇이라 하는가?

    • 인터럽트 핸들러
  5. 하드디스크에서 사용하는 방식으로, 디스크가 일정 속도로 회전하며 모든 트랙의 섹터 개수가 같고 섹터의 크기가 각각 다른 방식은 무엇인가?

    • 각속도 일정 방식
  6. CD에서 사용하는 방식으로, 어느 트랙이나 시간당 디스크 이동 거리가 같고 섹터의 크기가 일정한 방식은 무엇인가?

    • 선속도 일정 방식의 섹터
  7. 하드디스크 장치의 데이터 전송 시간 중, 현재 위치에서 원하는 트랙까지 이동하는 데 걸리는 시간을 무엇이라 하는가?

    • 탐색 시간
  8. 하드디스크 장치의 데이터 전송 시간 중, 디스크가 회전하여 원하는 섹터를 만날 때까지 걸리는 시간을 무엇이라 하는가?

    • 회전 지연 시간
  9. 네트워크 저장장치 중 저장장치를 네트워크상에 두고 여러 클라이언트가 네트워크를 통해 접근함으로써 공유 데이터의 관리 및 데이터의 중복 회피가 가능한 기법은 무엇인가?

    • NAS(Network Attached Storage)
  10. 현재 헤드가 있는 위치에서 가장 가까이 있는 트랙부터 서비스하는 디스크 스케줄링 기법은 무엇인가?

    • SSTF 디스크 스케줄링 (Shortest Seek Time First disk scheduling)
  11. 서비스를 요청한 트랙을 일정 단위로 묶어 SSTF 방식으로 서비스하는 디스크 스케줄링 기법은 무엇인가?

    • 블록 SSTF 디스크 스케줄링
  12. 헤드가 움직이기 시작하면 맨 마지막 트랙에 도착할 때까지 뒤돌아가지 않고 계속 앞으로 전진하는 디스크 스케줄링 기법은 무엇인가?

    • SCAN 디스크 스케줄링
  13. 헤드가 한쪽으로만 움직이지만 더 이상 서비스할 트랙이 없으면 끝까지 가지 않고 중간에서 방향을 바꾸는 디스크 스케줄링 기법은 무엇인가?

    • LOOK 디스크 스케줄링
  14. 장애 발생 시 복구하는 기능은 없으나 입출력 속도를 높이기 위해 사용하는 RAID 방식의 번호는 무엇인가?

    • RAID 0 (스트라이핑)
  15. RAID 1(미러링)에서 추가로 필요한 디스크의 개수는 원본 디스크의 몇 배인가?

    • 짝수배
  16. 미러링과 스트라이핑을 결합한 RAID 방식의 번호는 무엇인가?

    • RAID 10

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