2차 저장장치 구조에 대해서..

 

디스크 드라이브는 대부분의 컴퓨터에서 주요한 2시 지상 입출력장기이다. 대부분의 2차 저장장치는 자기디스크나 자기테이프이다. 현대 디스1 드라이브'들은 대게 512 바가트의 논리 블록들로 된 큰 일차원직인 메일로 구조하된다. 디 그는 김퓨터 시스템에 2가지 방법으로 부착될 수 있다. 첫 번째는 호스트 김퓨터의 로길 1/() 포트에 부가되는 것이고, 두 번째는 SAN과 같은 네트워크 연결을 사용하는 것이다.

디스크의 입출력 요청은 파일 시스템이나 가상 메모리 시스템에 의해 발생된다. 각 요청은 참조할 디스크의 주소를 가지며, 이 주소는 논리 블록 번호의 형태이다. 디스크의 스케줄링 알고리즘은 실질적인 대역폭, 평균 응답 시간 그리고 응답 시간의 편가를 개선한다. SSTF, SCAN, C-SCAN, LOOK 및 C-LOOK 등과 같은 알고리즘은 디스크큐의 순서를 변경함으로써 이러한 개선을 시도한다.

외부 단편화에 의해 성능이 떨어질 수 있다. 일부 시스템은 파일 시스템을 스캔하여 단편화된 파일을 찾고 블록들을 이동하여 단편을 감소시키는 유틸리티를 가지고 있다. 심하게 단편화된 파일의 단편을 제거함으로써 성능의 증가는 커지지만 제거 작업을 실행하는 동안 시스템의 성능이 제한될 수 있다. UNIX의 Fast File Systerm과 같은 복잡한 파일 시스템은 공간을 할당할 때 단편을 제어하기 위해 여러 전략을 사용하여 이러한 디스크 재구성을 필요 없게 한다.

운영체제는 또한 디스크 블록을 관리해야 한다. 첫째, 디스크는 섹터를 생성시키기 위해 저수준 포맷이 되어야 하며, 새 디스크는 통상 미리 포맷되어 출시된다. 이어 디스크가 파티션되고, 파일 시스템이 생성되고, 그리고 부트 블록이 시스템의 부트 스크랩 코드(boot-strap code)를 저장하기 위해 할당된다. 마지막으로 블록이 훼손되었을 때 시스템은 논리적으로 그 블록을 다른 좋은 블록과 교체시키는 방법을 가지고 있어야 한다.

효율적인 스왑 공간의 사용이 성능에 중요한 영향을 미치기 때문에 시스템은 페이징 입출력을 위해 파일 시스템 구조를 사용하지 않고 raw 디스크 접근을 사용한다. 일부 시스템은 스왑 공간으로 전용 raw 디스크 파티션을 사용하고, 일부 시스템은 대신 파일 시스템 내의 한 파일을 사용한다. 또 다른 시스템에서는 두 가지 옵션들을 모두 제공함으로써 사용자나 시스템 관리자가 선택할 수 있도록 한다.

규모가 큰 시스템에 요구되는 저장장치의 대형화 때문에 디스크는 빈번하게 RAID 알고리즘을 써서 중복을 시킨다. 이러한 알고리즘들은 주어진 연산에 하나 이상의 디스크가 사용되고, 지속적인 가동과 심지어 디스크 고장 시 자동 복구를 허용한다. RAID 알고리즘은 각 레벨이 신뢰성과 높은 전송 비율을 제공하는 여러 레벨로 구성될 수 있다.

로그-우선 쓰기(write-ahead log) 방법은 안정된 저장 장소를 필요로 한다. 그러한 저장장치를 구현하기 위해서 독립된 고장 모드들을 가진 하나 이상의 비휘발성 저장장치(보통 디스크)에 필요한 정보를 중복하여 저장한다. 또한, 자료 전송 중이나 회복 도중의 임의의 고장 후에 안전하게 자료를 회복할 수 있도록 통제된 방법으로 경보를 갱신할 필요도 있다.

디스크와 테이프 드라이브를 이용한 3차 저장장치가 이동식 장치를 사용하는 것을 보았다. 자기테이프, 이동식 자기디스크, 자기 광디스크, 그리고 광디스크 등 많은 기술들이 사용 가능하다.

이동식 디스크의 경우, 운영체제는 일반적으로 공간 관리와 요청 큐 스케줄링을 포함하여 모든 파일 시스템 인터페이스를 지원한다. 많은 운영체제의 경우 이동식 카트리지의 파일명은 드라이브 이름과 드라이브 내의 파일 이름의 조합이다. 이러한 기법은 간근하긴 하지만 특정 카트리지를 가리키는 이름을 사용하는 것보다 더 혼란스럽다.

테이프의 경우, 운영체제는 일반적으로 거의 가공하지 않은(raw)고 많은 운영체제들은 주크박스에 대한 지원을 내장하지 않는다. 주크박스 지원은 장치 구동기나 HSM 혹은 백업을 위하여 고안된 특권 응용 프로그램에 의해서 제공될 수 있다.

성능의 중요한 3가지 측면은 대역폭, 지연시간 그리고 신뢰성이다. 디스크와 테이프 둘 다 대역폭에서 넓은 다양성을 갖지만, 테이프의 임의 접근 대기 시간은 디스크보다. 훨씬 느리다. 주크박스 내의 카트리지 교환 또한 비교적 느리다. 주크박스는 카트리지에 비해 드라이브의 수가 작기 때문에 주크박스에서 큰 데이터를 읽는 일은 긴 시간이 필요하다. 투명한 코팅으로 민감한 층을 보호하는 광 미디어는 일반적으로 자성 물질이 물리적 손상에 노출되어 있는 자기 미디어에 비해 강건하다. 마지막으로 저장장치의 가격, 특히 디스크 저장장치의 가격은 지난 20년 동안 크게 하락하였다.