Data Science Lab

62_교착 상태 처리(Deadlock Handling)와 선출 알고리즘(Election Algorithm) 교착 상태 방지와 회피 알고리즘은 분산 시스템에서 자원들 간의 전역 순서화를 정의함으로써 자원 순서와 교착 방지 기법을 분산환경에 적용할 수 있다. [교착 상태 방지와 회피(Deadlock Prevention and Avoidance)] 교착 상태 방지 기법은 다음 두 가지로 분류 된다. Wait-Die 기법 : 비선점 기법에 기반을 둔다. P1가 보유한 자원을 프로세스P2가 요청 할 때 P2가 P1보다 더 작은 타임스탬프를 가진 경우에만 기다리는 것이 허용된다. 그렇지 않은 경우 P2는 롤백한다. Wound-Wait 기법 : 선점 기법에 기반을 두며 wait-die 기법과는 상반된 특징을 가지고 ..

61_분산 조정 (Distributed Coordination) 중앙 집중식 시스템에서는 하나의 공유 메모리와 클록을 사용하므로 두 개의 사건이 발생해도 그 순서를 결정하는 것이 가능하다. 많은 응용 분야에서 순서를 결정할 수 있다는 것은 매우 중요 하다. 분산 시스템에서는 공유 메모리와 공유 클록이 존재하지 않기 때문에 두 사건의 순서를 결정하기가 불가능한 경우가 있다. 사건의 전후 발생 관계는 분산 시스템에서 사건의 부분적인 순서(partial order)만을 정의 한다. 순차적인 프로세스들만 고려할 때 하나의 프로세스에서 수행되는 모든 사건들은 완전 순서화된다. 또한 인과 법칙에 따라 메시지가 보내진 후에 그 메시지는 수신된다. 사건은 자기 자신이 발생하기 전에는 발생될 수 없으므로 관계는 비반사적..

60_분산 시스템 구조 (Distributed System Structure) 분산 시스템이란 통신 네트워크를 통하여 서로 약결합된(loosely coupled) 처리기들의 집합이다. 분산 시스템 내의 처리기 관점에서 그 처리기가 가지고 있는 자원을 지역(local)이라 하고 그 처리기 외의 나머지 모든 처리기들과 그들에게 속해 있는 자원들은 원격(remote)이라고 한다. 분산시스템을 구축하는 목적은 크게 4가지로 분류 할 수 있다. 자원 공유(Resource Sharing) : 다른 기종의 사이트가 서로 연결되어 있다면 한 사이트의 사용자는 다른 사이트의 자원들을 사용할 수 있을 것이다. 연산 속도 향상(Computation Speedup) : 하나의 특정 연산이 동시에 처리될 수 있는 여러 개의 부..

59_커널 입/출력 서브시스템 (Kernel I/O Subsystem) 커널은 입/출력과 관련된 많은 서비스를 제공한다. 입/출력 스케줄링, 버퍼링, 캐싱, 스풀링, 장치 예약 및 에러 처리등의 서비스가 제공되며 이들은 하드웨어와 장치 드라이버 구조를 바탕으로 한다. [입출력 스케줄링 (I/O Scheduling)] 입/출력 요청을 스케줄 한다는 것은 그 요청들을 실행할 순서를 결정하는 것을 의미 한다. 응용프로그램이 입/출력을 요청하는 순서대로 처리하는 것은 비효율 적이다. 운영체제 개발자들은 각 장치마다 대기 큐를 유지함으로써 스케줄링을 구현하고 있다. 응용프로그램이 봉쇄형 입/출력 시스템을 호출 하면 그 입/출력 요청은 해당 장치의 큐에 넣어진다. 입/출력 스케줄러는 시스템의 성능과 각 응용에 대한..

58_응용 입/출력 인터페이스 (Application I/O Interface) 입/출력 장치들이 일관된 방법으로 다루어 질 수 있도록 운영체제가 인터페이스를 구성하는 기술을 설명 한다. 공통적인 특징을 가진 입/출력 장치들의 표준 함수를 인터페이스(interface)라 한다. 장치 드라이버(device driver)라 불리는 커널 내의 모듈들은 각 입/출력 장치를 위한 구체적인 코딩을 제공하여 바로 위에서 정의한 "인터페이스"의 표준 함수들을 내부적으로 수행한다. 장치 드라이버(device driver) 계층의 목적은 여러 입/출력 하드웨어 차이를 숨기고 이들을 간단한 표준 인터페이스들로 보이도록 포장시켜서 이것을 상위의 커널 입/출력 서브시스템에 제공하는 것이다. 이렇게 되면 입/출력 서브시스템은 하..

57_폴링(Polling), 인터럽트(Interrupt), DMA(Direct Memory Access) [폴링(Polling)] 호스트와 입/출력 하드웨어 사이의 프로토콜은 복잡하지만 기본적인 핸드셰이킹(hand shaking) 개념은 간단하다. 제어기는 상태 레지스터의 busy 비트를 통해 자신의 상태를 나타낸다. 제어기는 바쁠 때는 busy 비트를 1로 설정하고 다음 명령을 받아들일 준비가 되어 있을 경우에는 busy 비트가 0으로 변경한다. 호스트는 다음과 같은 방법으로 핸드셰이킹을 통해 제어기와 협력하면서 포트를 통해 출력을 쓴다. 호스트가 반복적으로 (소거될 때까지) busy 비트를 검사한다. 호스트가 명령 레지스터에 쓰기 비트(write bit)를 설정하고 출력(data out)레지스터에 출..

56_입/출력 시스템 (I/O System) 컴퓨터에서 주로 하는 작업이 연산작업과 I/O 작업 이다. 간단한 웹서핑 등의 작업은 연산보다는 I/O 작업이 더 많이 발생하기도 한다. 이처럼 다양한 입출력 장치들은 각각의 특성을 보이기 때문에 각각의 특성에 맞는 제어가 필요하다. 이처럼 다양한 제어 방법들이 커널의 입/출력 서브시스템(I/O Subsystem)을 형성하며 이들은 커널의 다른 부분이 입/출력 장치를 관리하는 복잡한 일에 신경을 쓰지 않게 해준다. 장치 드라이버는 모든 하드웨어를 일관된 인터페이스로 표현해 주며 이러한 인터페이스를 그보다 상위층인 커널의 입/출력 서브시스템에게 제공해 준다. 이는 시스템 호출이 응용과 운영체제간에 표준적인 인터페이스를 제공하는 것과 유사하다. 하드웨어 장치는 케..

55_디스크 스왑 공간 관리(Disk Swap Space Management) 스와핑은 프로세스 전체를 디스크나 메인 메모리로 옮기는 작업으로 사용 가능한 물리 메모리가 매우 작을 때 활성화 되며 사용 가능 메모리를 만들기 위해 프로세스들은 메모리에서 스왑 공간으로 이동 된다. 대부분의 현재 운영체제들은 이러한 방식이 아닌 스와핑과 가상 메모리 기법을 이용하여 페이지를 스왑한다. 스왑 공간 관리는 운영체제가 수행하는 저수준 작업으로 가상 메모리는 디스크를 주 메모리의 스왑 공간으로 사용한다. 디스크는 메모리보다 느리므로 스왑 공간의 설계는 매우 중요하다. [스왑 공간 사용 (Swap Space Use)] 사용하는 메모리 관리 알고리즘에 따라 스왑 공간은 운영체제마다 다양한 방법들로 운영된다. 스왑 공간은..

54_디스크 관리(Disk Management) 운영체제는 디스크 관리 기능 일부를 담당한다. 포맷을 통한 섹터의 관리, 컴퓨터 시작을 위한 부트 블록 관리, 디스크의 손상된 블록 등을 관리 한다. [디스크 포맷(Disk Format)] 디스크는 자료를 저장하기 전에 섹터들로 나누어져 있어야 한다. 이 과정을 저수준 포맷팅(low level formatting) 또는 물리적 포맷팅 이라 한다. 저수준 포맷팅은 섹터를 구분하기 위해 디스크를 적절한 자료구조로 채우는 것이며 자료 구조는 보통 헤더, 자료 영역(보통 512 바이트), 트레일러로 구분 된다. 헤더와 트레일러는 수정 코드(ECC, Error Correcting Code)와 같은 정보를 가지고 있다. 디스크 제어기가 섹터에 자료를 쓸 때 자료 값으..

53_디스크 스케줄링(Disk Scheduling) 운영체제의 역할 중 하나는 효율적인 하드웨어 사용이다. 디스크 드라이브의 경우에는 빠른 접근 시간과 높은 전송량을 제공해야 함을 의미한다. 디스크 접근시간은 두 가지 요소로 이루어지는데 탐색시간(seek time, 디스크 암이 헤드를 해당 실린더로 움직이는데 걸린 시간)과 회전 지연(rotational latency, 디스크 헤드가 원하는 섹터 위치로 도달하기까지 회전에 소요되는 추가적인 시간)시간 이다. 디스크 대역폭(bandwidth)은 단위 시간 당 전송되는 총 바이트 수이다. 효율적인 스케줄링은 접근 시간과 대역폭을 모두 향상 시킬 수 있다. 프로세스가 입/출력을 필요로 할 때마다 운영체제에 시스템 호출(system call)을 한다. 이 호출에..