디스크 스케줄링

왜 배우는가: 디스크 스케줄링은 탐색 시간과 회전 지연을 줄여 저장장치 처리량과 응답 시간을 좌우하므로 운영체제와 스토리지 설계의 기본이다. 시험에서는 SSTF·SCAN·LOOK 같은 알고리즘의 동작 비교와 이동·고정 디스크 차이를 묻는 문제로 3개 회차에 걸쳐 반복 출제되었다.

출제 이력: 제108회 3교시 5번, 제99회 2교시 1번, 제98회 3교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의: 디스크 스케줄링은 디스크 헤드의 탐색 시간과 회전 지연을 줄이도록 입출력 요청의 처리 순서를 정하는 기법이다.

핵심 키워드

• 디스크 스케줄링(Disk Scheduling)
• 탐색 시간(Seek Time)
• 회전 지연(Rotational Latency)
• FCFS, SSTF, SCAN, LOOK
• 기아 상태(Starvation)
• 이동디스크와 고정디스크

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 디스크는 헤드가 원하는 트랙까지 움직이고 원하는 섹터가 헤드 아래로 돌아올 때까지 기다려야 데이터를 읽는다. 요청이 많을 때 어떤 순서로 처리하느냐에 따라 헤드가 오가는 거리가 크게 달라진다. 디스크 스케줄링은 이 순서를 정하는 일이다.

정식 정의: 디스크 스케줄링은 대기 큐에 쌓인 입출력 요청을 헤드 이동 거리, 공정성, 기한 등의 목표에 따라 정렬하여 디스크 장치의 처리 효율을 높이는 운영체제 기능이다.

핵심 용어 풀이

• 탐색 시간(Seek Time): 헤드가 목표 트랙까지 이동하는 데 걸리는 시간이다. 헤드 기계 운동에 의해 결정되므로 가장 큰 지연 요인이다.
• 회전 지연(Rotational Latency): 목표 섹터가 헤드 아래로 도달하기까지 기다리는 시간이다. 평균값은 디스크가 한 바퀴 도는 시간의 절반으로 본다.
• 전송 시간(Transfer Time): 헤드가 올바른 위치에 있은 뒤 데이터를 옮기는 시간이며, 보통 앞의 두 값보다 짧다.
• 기아 상태(Starvation): 특정 요청이 계속 뒤로 밀려 영원히 처리되지 않는 상태다. 단순한 최단 탐색 방식에서 흔히 나타난다.
• 헤드 이동 거리(Total Head Movement): 모든 요청을 처리하는 동안 헤드가 움직인 트랙 수의 합이다. 알고리즘 비교의 기본 지표다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 디스크는 요청을 도착 순서대로 처리하는 FCFS 방식을 썼다. 이 방식은 공정하지만 헤드가 바깥과 안쪽을 번갈아 오가서 이동 거리가 커지고 처리량이 떨어진다. 요청 수가 늘고 파일 크기가 커지면서 헤드 이동을 줄이는 정렬 기법이 필요해졌다.

그 결과 가까운 요청부터 처리하는 SSTF가 등장했다. SSTF는 평균 탐색 거리를 줄이지만, 헤드 근처 요청이 계속 들어오면 먼 쪽 요청이 기아 상태에 빠지는 문제가 있다. 이를 해결하려고 한 방향으로 끝까지 훑는 SCAN과 그 변형인 LOOK이 나왔다. 실무에서는 이동 디스크(HDD)에서 탐색 시간 절감이 곧 응답 시간 단축이므로 이 기법들이 계속 쓰인다.

반면 플래시 같은 고정 저장장치는 위치에 따른 탐색 시간이 거의 없어서 헤드 이동을 줄이는 목적이 약해진다. 이 차이가 이동디스크와 고정디스크 스케줄링을 구분하는 근거가 된다.

4. 구성요소·원리·절차

디스크 접근시간은 세 요소의 합이다. 스케줄링은 이 중 헤드의 기계적 이동, 즉 탐색시간을 줄이는 데 가장 큰 영향을 준다.