동그리동동닷컴

정보처리기사 필기 - 3과목 운영체제

4장 정보 관리

097 파일과 파일 시스템

① 파일

파일의 개요

· 파일은 사용자가 작성한 서로 관련 있는 레코드의 집합체

· 프로그램 구성의 기본 단위, 보조기억장치에 저장

· 각 파일마다 이름, 위치, 크기, 작성 시기 등의 여러 속성 가지고 있음

파일 특성을 결정하는 기준

· 소멸성(Volatility) : 파일을 추가하거나 제거하는 작업의 빈도수

· 활성률(Activity) : 프로그램이 한 번 수행되는 동안 처리되는 레코드의 수의 백분율(수행 레코드 수/전체 레코드 수 × 100)

· 크기(Size) : 파일에 저장되어 있는 정보량

② 파일 시스템

파일 시스템은 파일의 저장, 액세스, 공유, 보호 등 보조기억장치에서의 파일을 총괄하는 파일 관리 기술

파일 시스템의 기능 및 특징

· 사용자와 보조기억장치 사이에서 인터페이스 제공

· 사용자가 파일을 생성, 수정, 제거할 수 있도록 함

· 적절한 제어 방식을 통해 타인의 파일을 공동으로 사용할 수 있도록 함

· 파일  공유를 위해서 판독만 허용, 기록만 허용, 수행만 허용 또는 이들을 여러 형태로 조합한 것 등 여러 종류의 액세스 제어 방법 제공

· 사용자가 적합한 구조로 파일을 구성할 수 있도록 함

· 불의의 사태를 대비하여 파일의 예비(Backup)와 복구(Recovery) 등의 기능 제공

· 사용자가 물리적 장치 이름 대신에 기호화된 이름을 사용할 수 있도록 함

· 사용자가 파일을 편리하게 사용할 수 있도록 파일의 논리적 상태(디렉터리)를 보여주어야 함

· 파일을 안전하게 사용할 수 있도록 하고, 파일이 보호되어야 함

· 파일의 정보가 손실되지 않도록 데이터 무결성을 유지해야 함

파일 시스템의 파일 관련 주요 작업

· 파일 시스템이 파일에 대해 수행하는 작업은 파일 단위 작업과 레코드 단위 작업으로 분류

· 파일 단위 작업

· 파일 내의 레코드 단위 작업

③ 파일 디스크립터(File Descriptor, 파일 서술자)

파일 디스크립터

· 파일을 관리하기 위한 시스템(운영체제)이 필요로 하는 파일에 대한 정보를 갖고 있는 제어 블록을 의미, 파일 제어 블록이라고도 함

· 파일 디스크립터는 파일마다 독립적으로 존재, 시스템에 따라 다른 구조를 가질 수 있음

· 보통 파일 디스크립터는 보조기억장치 내에 저장되어 있다가 해당 파일이 Open될 때 주기억장치로 옮겨짐

· 파일 디스크립터는 파일 시스템이 관리하므로 사용자가 직접 참조할 수 없음

파일 디스크립터

· 파일 이름 및 파일 크기

· 보조기억장치에서의 파일 위치

· 파일 구조 : 순차 파일, 색인 순차 파일, 색인 파일 등

· 보조기억장치의 유형 : 자기 디스크, 자기 테이프 등

· 액세스 제어 정보

· 파일 유형 : 텍스트 파일, 목적 프로그램 파일(2진 파일, 기계어 파일, 실행 파일)등

· 생성 날짜와 시간, 제거 날짜와 시간

· 최종 수정 날짜 및 시간

· 액세스한 횟수 : 파일 사용 횟수

098 파일의 구조

① 파일의 구조

· 파일의 구조는 파일을 구성하는 레코드들이 보조기억장치에 편성되는 방식을 의미하는 것으로, 편성 방법에 따라 순차 파일, 색인 순차 파일, 랜덤 파일, 분할 파일 등이 있음

· 파일 편성 방법에 따라 파일 접근 방법 분류 가능하므로 파일 접근 방법이라고도함

② 순차 파일(Sequential File, 순서 파일)

순차 파일은 레코드를 논리적인 처리 순서에 따라 연속된 물리적 저장공간에 기록하는 것을 의미

· 파일의 레코드들이 순차적으로 기록되어 판독할 때도 순차적으로 접근하기 때문에 순차 접근 방식이라고도 함

· 급여 업무처럼 전체 자료를 처리 대상으로 일괄 처리하는 업무에 사용됨

· 순차 접근이 가능한 자기 테이프를 모형화한 구조

· 대화식 처리보다 일괄 처리에 적합한 구조

· 순차 파일의 장점과 단점

· 순차 파일의 삽입/삭제 과정

1) 파일에 새로운 레코드를 삽입하거나 삭제하려면 파일 전체를 복사

2) 복사된 파일을 대상으로 레코드를 특정 위치에 삽입하거나 삭제한 후 모든 레코드의 위치를 순차적으로 재배치

3) 재배치된 복사 파일을 원래 파일로 저장

③ 직접 파일(Direct File)

직접 파일은 파일을 구성하는 레코드를 임의의 물리적 저장공간에 기록하는 것으로, 직접 접근 방식이락도 함

· 레코드에 특정 기준으로 키가 할당되며, 해싱 함수(Hashing Function)를 이용하여 이 키에 대한 보조기억장치의 물리적 상대 레코드 주소를 계산한 후 해당하는 주소에 레코드 저장

· 레코드는 해싱 함수에 의해 계산된 물리적 주소를 통해 접근할 수 있음

· 임의 접근이 가능한 자기디스크나 자기 드럼을 사용

· 직접 파일의 장점과 단점

④ 색인 순차 파일(Indexed Sequential File)

색인 순차 파일은 순차 파일과 직접 파일에서 지원하는 편성 방법이 결합된 형태

· 색인(인덱스)를 이용한 순차적인 접근 방법을 제공하여 색인 순차 접근 방식이락도 함

· 각 레코드를 키 값 순으로 논리적으로 저장하고, 시스템은 각 레코드의 실제 주소가 저장된 색인 관리

· 레코드를 참조하려면 색인을 탐색한 후 색인이 가리키는 포인터(주소)를 사용하여 참조 가능

· 일반적으로 자기 디스크에서 많이 사용되며, 자기 테이프에서는 사용 불가

· 색인 순차 파일 구성 영역

· 색인 순차 파일의 장점과 단점

⑤ 분할 파일

분할 파일은 하나의 파일을 여러 개의 파일로 분할하여 저장하는 형태

· 분할된 파일은 여러 개의 순차 서브파일로 구성된 파일이며 Backup과 같이 하드디스크에 있는 내용을 테이프와 같은 보조기억장치에 저장할 때 사용

· 일반적으로 파일의 크기가 클 경우에 사용됨

099 디렉터리 구조

① 디렉터리 구조의 개요

· 디렉터리는 파일 시스템 내부에 있는 것으로, 효율적인 파일 사용을 위해 디스크에 존재하는 파일에 대한 여러 정보를 가지고 있는 특수한 형태의 파일

· 디렉터리는 각 파일이 위치, 크기, 할당 방식, 형태, 소유자, 계정 정보 등의 정보를 가지고 있음

· 디렉터리 구조의 종류 : 1단계 디렉터리, 2단계 디렉터리, 트리 디렉터리, 비순환 그래프 디렉터리, 일반적인 그래프 디렉터리

② 1단계(단일) 디렉터리 구조

1단계 디렉터리는 가장 간단하고, 모든 파일이 하나의 디렉터리 내에 위치하여 관리되는 구조

· 모든 파일들이 유일한 이름을 가지고 있어야 함

· 모든 파일이 같은 디렉터리 내에 유지되므로 이해가 용이함

· 파일이나 사용자의 수가 증가하면 파일 관리가 복잡해짐

· 파일명은 일반적으로 내용과 관련된 이름을 사용하고, 파일명의 길이는 시스템에 따라 제한 받음

③ 2단계 디렉터리 구조

2단계 디렉터리는 중앙에 마스터 파일 디렉터리가 있고, 그 아래에 사용자별로 서로 다른 파일 디렉터리가 있는 2계층 구조

· 마스터 파일 디렉터리는 각 사용자의 이름이나 계정 번호, 그리고 사용자 파일 디렉터리를 가리키는 포인터를 갖고 있으며, 사용자 파일 디렉터리를 관리함

· 사용자 파일 디렉터리는 오직 한 사용자가 갖고 있는 파일들에 대한 정보만 갖고 있으며, 해당 사용자의 파일을 관리함

· 하나의 사용자 파일 디렉터리에서는 유일한 파일 이름을 사용해야 하지만 서로 다른 사용자 파일 디렉터리에서는 동일한 파일 이름을 사용할 수 있음

· 각 사용자는 다른 사용자의 파일 디렉터리를 검색할 수 없으므로 업무 협력 및 파일의 공유 어려움

· 특정 파일을 지정할 때는 사용자 이름과 파일 이름을 함께 저장해야 하므로 파일 이름이 길어짐(사용자1＼파일1)

④ 트리 디렉터리 구조

트리 디렉터리는 하나의 루트 디렉터리과 여러 개의 종속(서브) 디렉터리로 구성된 구조

· DOS, Windows, UNIX 등의 운영체제에서 사용되는 디렉터리 구조

· 각 디렉터리는 서브디렉터리나 파일을 가질 수 있음

· 서로 다른 디렉터리 내에 동일한 이름의 파일이나 디렉터리를 생성할 수 있음

· 디렉터리의 생성과 파괴가 비교적 용이

· 디렉터리의 탐색은 포인터를 사용하며, 경로명은 절대 경로명과 상대 경로명을 사용함

※ 절대 경로명 : 루트에서부터 지정된 파일 위치까지의 경로

※ 상대 경로명 : 현재 디렉터리를 기준으로 지정된 파일 위치까지의 경로

⑤ 비순환(비주기) 그래프 디렉터리 구조(Acyclic Graph Directory)

비순환 그래프 디렉터리는 하위 파일이나 하위 디렉터리를 공동으로 사용할 수 있는 것으로, 사이클이 허용되지 않는 구조

· 디스크 공간 절약 가능

· 하나의 파일이나 디렉터리가 여러 개의 경로 이름을 가질 수 있음

· 디렉터리 구조가 복잡하고, 공유된 하나의 파일을 탐색할 경우 다른 경로로 두 번 이상 찾아갈 수 있으므로 시스템 성능이 저하될 수 있음

· 공유된 파일을 삭제할 경우 고아 포인터 발생할 수 있음

(고아 포인터 : 여러 디렉터리에서 한 개의 파일을 공유하여 사용할 때 공유된 파일을 삭제하면 파일이 없어졌는데도 불구하고 다른 디렉터리에서는 그 파일을 가리키는 포인터가 남아있게 됨. 이와 같이 삭제된 파일에 대한 포인터를 끊어진 포인터, 즉 고아 포인터라 함)

⑥ 일반적인 그래프 디렉터리 구조

일반적인 그래프 디렉터리는 트리 구조에 링크(다른 파일이나 디렉터리를 가리키는 포인터)를 첨가시켜 순환(Cycle)을 허용하는 그래프 구조

· 디렉터리와 파일 공유에 완전한 융통성 있음

· 탐색 알고리즘이 간단하여, 파일과 디렉터리를 액세스하기 쉬움

· 사용되지 않은 디스크 공간을 되찾기 위해 쓰레기 수집이 필요

· 불필요한 파일을 제거하여 사용 공간을 늘리기 위하여 참조 계수기 필요

※ 파일 시스템을 탐색하는 것으로 접근할 수 있는 디스크의 모든 공간을 표시해 두고 다음 번 탐색시 표시되지 않은 공간을 사용 가능한 공간의 리스트로 수집하는 것을 쓰레기 수집이라 하며, 이때 사용되는 것을 참조 계수기라고 함

100 디스크 공간 할당 방법

① 디스크 공간 할당 방법의 개요

· 디스크 공간 할당은 파일을 효율적으로 저장하고 사용하기 위해 파일을 기억공간에 어떻게 할당할 것인가를 결정하는 방법

· 파일을 디스크 공간에 할당하는 방법에는 연속 할당 방법과 불연속 할당 방법이 있으며, 불연속 할당 방법에는 섹터 단위 할당과 블록 단위 할당이 있음

② 연속 할당(Contiguous Allocation)

연속 할당은 파일을 디스크의 연속된 기억공간에 할당하는 방법으로, 생성되는 파일 크기만큼의 공간이 있어야 함

· 논리적으로 연속된 레코드들이 물리적으로 인접한 공간에 저장되기 때문에 접근 시간이 빠름

· 디렉터리는 파일의 시작 주소와 길이에 대한 정보만 가지고 있으므로 디렉터리가 단순하고, 관리 및 구현 용이

· 파일 크기에 알맞은 연속 공간이 없을 경우 파일 생성되지 않음

· 파일의 생성과 삭제가 반복되면서 단편화 발생

· 단편화를 줄이기 위해 재배치에 의한 주기적인 압축 필요함

· 파일의 크기가 시간에 따라 변경될 경우 구현하기 어려움

③ 불연속 할당(Non-Contiguous Allocation)

불연속 할당은 파일의 크기가 변경될 경우 구현이 어려운 연속 할당의 단점을 보완하기 위한 것으로, 디스크 공간을 일정 단위로 나누어 할당하는 기법

섹터 단위 할당

· 섹터 단위 할당은 하나의 파일이 디스크의 섹터 단위로 분산되어 할당되는 방법으로, 하나의 파일에 속하는 섹터들이 연결 리스트로 구성

· 하나의 파일에 속하는 각각의 섹터는 연결을 위해 다음 내용이 있는 곳의 포인터를 가지고 있음

· 디렉터리는 파일의 시작과 마지막 주소에 대한 정보만 가지고 있음

· 섹터 단위로 저장되므로 디스크의 단편화가 발생되지 않고, 디스크 압축이 불필요

· 파일 생성 시 파일 크기를 알 필요가 없으며, 파일 크기만큼의 연속된 공간이 없어도 저장 가능

· 레코드를 검색할 경우 파일이 속한 레코드를 순차적으로 검색해야 하므로 탐색 시간이 오래 걸리고, 직접 접근 불가능

· 각 섹터의 포인터가 차지하는 공간만큼 실제 데이터가 저장될 공간이 감소함

블록 단위 할당

블록 단위 할당은 하나의 파일이 연속된 여러 개의 섹터를 묶은 블록 단위로 할당되는 방법

· 블록 체인 기법

- 블록 체인 기법은 섹터 단위 할당 기법과 비슷하나 할당 단위를 블록 단위로 구성하는 방법

- 하나의 블록은 여러 개의 섹터로 구성됨

- 디렉터리는 파일의 첫 번째 블록을 가리키는 포인터 가지고 있음

- 하나의 블록은 데이터와 다음 블록을 가리키는 포인터로 구성되어 있음

- 삽입과 삭제시 포인터만 수정하면 되므로 삽입·삭제가 간단

- 순차적으로 탐색해야 하므로 속도가 느림

· 색인(인덱스) 블록 체인 기법

- 색인 블록 체인 기법은 파일마다 색인 블록을 두고, 파일이 할당된 블록의 모든 포인터를 이 색인 블록에 모아 둠으로써 직접 접근을 가능하게 한 방법

- 색인 블록 하나로 파일을 전부 나타낼 수 없는 경우 여러 개의 연속된 색인 블록을 서로 링크하여 사용할 수 있음

- 디렉터리는 파일의 색인 블록에 대한 포인터를 가지고 있음

- 색인 블록의 포인터를 사용하여 직접 접근이 가능하며, 탐색 시간 빠름

- 삽입 시 색인 블록을 재구성해야 하고, 색인 블록이 차지하는 만큼의 기억장치 낭비가 발생함

· 블록 지향 파일 사상 기법

- 블록 지향 파일 사상 기법은 포인터 대신 파일 할당 테이블(디스크에 존재하는 파일에 대한 정보가 어느 위치에 저장되어 있는가를 표시해놓은 특수 영역)에 있는 블록 번호를 사용하는 기법

- 파일 할당 테이블에는 각 블록에 해당하는 항목이 있고, 각 항목은 블록 번호에 의해 색인됨

- 블록 번호에 의해 색인된 테이블의 각 항목은 다음 블록의 블록 번호를 가짐

- 디스크 구조의 특성상 블록 번호는 실제 기억공간의 주소로 쉽게 변환할 수 있음

- 데이터 삽입, 삭제 용이

- 디렉터리는 파일 할당 테이블의 시작 위치를 가지고 있음

101 자원 보호

① 자원 보호의 개요

· 자원 보호는 컴퓨터 시스템에서 사용자, 프로세스 등과 같은 주체가 프로세스, CPU, 기억장치 등과 같은 객체(자원)에 불법적으로 접근하는 것을 제어하고, 객체(자원)의 물리적인 손상을 예방하는 기법 의미

· 주체는 접근 권한이 부여된 객체에게만 접근 가능

· 자원을 보호하기 위한 기법 : 접근 제어 행렬, 전역 테이블, 접근 제어 리스트, 권한(자격) 리스트

② 접근 제어 행렬(Access Control Matrix) 기법

· 접근 제어 행렬은 자원 보호의 일반적인 모델로, 객체에 대한 접근 권한을 행렬로써 표시한 기법

· 행(Row)은 영역(사용자, 프로세스), 열(Column)은 객체, 각 항은 접근 권한의 집합

③ 전역 테이블(Global Table) 기법

· 전역 테이블은 가장 단순한 구현 방법으로, 세 개의 순서쌍인 영역, 객체, 접근 권한의 집합을 목록 형태로 구성한 기법

· 테이블이 매우 커서 주기억장치제 저장할 수 없으므로 가상기억장치 기법을 사용해야 하며, 주 기억장치에 저장될 경우 공간을 낭비하게 됨

④ 접근 제어 리스트(Access Control List) 기법

· 접근 제어 리스트는 접근 제어 행렬에 있는 각 열, 즉 객체를 중심으로 접근 리스트를 구성한 것

· 각 객체에 대한 리스트는 영역, 접근 권한의 순서쌍으로 구성되며, 객체에 대한 접근 권한을 갖는 모든 영역을 정의

· 접근 권한이 없는 영역은 제외됨

⑤ 권한(자격) 리스트(Capability List) 기법

· 권한(자격) 리스트는 접근 제어 행렬에 있는 각 행, 즉 영역을 중심으로 권한 리스트를 구성한 것

· 각 영역에 대한 권한 리스트는 객체와 그 객체에 허용된 조작 리스트로 구성됨

· 권한 리스트는 영역과 결합되어 있지만 그 영역에서 수행중인 프로세스가 직접 접근할 수 없음. 왜냐하면 권한 리스트는 운영체제에 의해 유지되며 사용자에 의해서 간접적으로만 접근되는 보호된 객체이기 때문

⑥ 록-키(Lock-Key) 기법

· 록-키는 접근 제어 리스트와 권한 리스트를 절충한 기법

· 각 객체는 Lock, 각 영역은 Key라 불리는 유일학도 독특한 값을 갖고 있어서 영역과 객체가 일치하는 경우에만 해당 객체에 접근 가능

⑦ 파일 보호 기법

파일 보호 기법은 자원 보호 기법과 마찬가지로 파일에 대한 일방적인 접근과 손상 및 파괴를 방지하기 위한 기법

102 보안

① 보안의 정의

· 보안(Security)은 컴퓨터 시스템 내에 있는 프로그램과 데이터에 대하여 통제된 접근 방식을 어떻게 제공할 것인가를 다루는 것

· 물리적, 환경적 취약점을 이용한 침입, 방해, 절도 등의 행위로부터 컴퓨터 시스템 내의 자원을 보호하고 대응하기 위한 일련의 정책과 행위

· 컴퓨터 시스템에 의해 정의된 자원에 대하여 프로그램, 프로세스 또는 사용자의 허용된 권한 외의 접근을 제한하여 자원의 손상 및 유출 등을 방지하는 기법

② 보안 요건

③ 보안 유지 기법

외부 보안(External Security)

외부 보안에는 컴퓨터 시스템의 물리적인 보안을 위한 시설 보안과 운용자의 정책을 통한 운용 보안이 있음

· 시설 보안 : 천재 지변이나 외부 침입자로부터의 보안을 의미하는 것으로, 연기나 열을 감지하고 사람의 음성, 지문 등을 확인할 수 있는 방법을 사용

· 운용 보안 : 전산소 관리 및 경영자들의 정책과 통제에 의해 이루어지는 보안으로, 사용자마다 인가된 등급, 즉 액세스 권리를 부여하여 프로그램과 데이터에 접근할 수 있도록 함

사용자 인터페이스 보안(User Interface Security)

운영체제가 사용자의 신원을 확인한 후 권한이 있는 사용자에게만 시스템의 프로그램과 데이터를 사용할 수 있게 하는 보안 방법

내부 보안(Internal Security)

· 하드웨어나 운영체제에 내장된 보안 기능을 이용하여 시스템의 신뢰성을 유지하고, 보안 문제를 해결하는 기법

· 외부의 불법 침입자가 프로그램, 데이터에 접근하는 것을 방지하기 위해 하드웨어나 운영체제에 접근 제어 코드 등을 내장하고 있도록 하는 기능

④ 보안 위험 감소 방법

사용자 감시(User Surveillance)

· 비인가된 사용자의 침입을 방지하기 위해 인가된 사용자만 인식할 수 있도록 하는 기법

· 인가된 사용자의 지문, 음성, 얼굴, 홍채와 같은 신체적 특징이나 신분증, 키(Key)등의 소유물 등을 사용

위험 탐지(Threat Monitoring)

· 컴퓨터 시스템의 자원 사용에 대한 제어권을 사용자가 직접 갖지 못하게 하고, 운영체제의 감시 프로그램이 갖도록 하는 기법

· 사용자가 자원에 대한 접근을 요구하면 운영체제의 감시 프로그램이 접근 여부를 결정함

확충(Amplification)

· 컴퓨터의 감시 프로그램이 일반 사용자보다 더 많은 권한을 부여하여, 데이터의 불법 사용을 방지하고 제어할 수 있도록 하는 기법

· 권한이 부여된 감시 프로그램은 불법 사용에 대한 정보를 확인하여 시스템 관리자에게 자동으로 보고하게 됨

패스워드(Password) 보호

· 각 사용자별로 로그인 이름과 패스워드를 만든 다음 입력하여 운영체제로부터 인증받은 후 시스템을 사용하는 기법

· 컴퓨터 시스템에서 가장 많이 사용되는 사용자 인증 방법

103 정보 보안 기법

① 암호화 기법

암호화(Encryption)는 데이터를 보낼 때 송신자가 지정한 수신자 이외에는 그 내용을 알 수 없도록 평문을 암호문으로 변환하는 것이고, 복호화(Decryprion)는 암호화된 데이터를 원래의 평문으로 복구하는 것을 의미

비밀키 시스템(Private Key System, 개인키 시스템)

· 동일한 키로 데이터를 암호화하고, 해독(복호화)하는 대칭 암호화 기법

· 해독키를 아는 사람은 누구든지 암호문을 해독할 수 있으므로 해독키의 비밀성을 유지하는 것이 중오

· 암호화/복호화 속도가 빠르며 알고리즘이 단순하고, 파일 크기 작음

· 사용자의 증가에 따라 관리해야할 키의 수가 상대적으로 많아지고, 키의 분배가 어려움

· 비밀키 암호화 기법을 이용한 대표적인 암호화 방식 : DES(Data Encryption Standard)

공용키 시스템(Public Key System, 공개키 시스템)

· 서로 다른 키로 데이터를 암호화하고, 해독하는 비대칭 암호화 기법

· 암호키는 공개하고 해독키는 비밀로 하믕로써 누구나 암호문을 만들어 송신 또는 저장할 수 있으나, 해독키를 가진 사람만이 해독 가능

· 키의 분배 용이, 관리해야 할 키의 개수 적음

· 암호화/복호화 속도가 느리며 알고리즘이 복잡하고 파일의 크기 큼

· 공용키 암호화 기법을 이용한 대표적인 암호화 방식 : RSA(Rivest Shamir Adleman)

② 기타 정보 보안 기법

디지털 서명 기법(Digital Signature Mechanism)

· 손으로 쓴 서명과 같이 고유의 전자 서명으로 송신자가 전자 문서 송신 사실을 나중에 부인할 수 없도록 하고, 작성 내용이 송·수신 과정에서 변조된 사실이 없다는 것을 증명할 수 있는 기법

· 공개키 암호화 기법을 사용하는 데 송신자는 자신의 비밀키를 이용하여 다지털 서명을 하고 문서를 송신하면, 수신자는 송신자의 공개키로 디지털 서명과 문서 확인

여분 정보 삽입 기법(Traffic Padding Mechanism)

· 정상적인 데이터에 여분의 거짓 데이터를 삽입하여 불법적으로 데이터를 분석하는 공격을 방어할 수 있는 기법

· 여분으로 삽입한 거짓 데이터가 정상적인 데이터와 구별되지 않아야 함

인증 교환 기법(Authentication Exchange Mechanism)

수신자가 메시지 전송 도중에 변경되지 않았음을 확인할 수 있으며, 메시지가 정당한 상대방으로부터 전달된 것임을 확인할 수 있는 기법

접근 제어 기법(Access Control Mechanism)

데이터에 접근이 허가된 자에게만 데이터 사용을 허용하는 정책을 강화하기 위해 사용하는 기법

고장 방지 시스템, 결합 허용 시스템(Fault Tolerant System)

· 시스템의 부품 고장이나 프로그램에 버그가 있더라도 시스템 전체에 장애가 발생하지 않도록 시스템을 구성하는 방법으로, 대표적인 시스템으로는 Dual System

· Dual System은 고장으로 인해 작업이 중단되지 않도록 하기 위해서 같은 장치를 두 개로 구성하여 하나가 고장나면 다른 하나를 작동시켜 작업을 처리하는 시스템

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기

[DUFT&DOFT]

더프트앤도프트 스톡홀름로즈 너리싱 핸드크림

STOCKHOLM ROSE NOURISHING HAND CREAM

안녕하세요!

요즘 날씨가 쌀쌀하네요~~

이럴 때 피부가 건조해지기 쉬운데요ㅠ.ㅠ

그래서 저는 요즘 손이 많이 트고 그래서 핸드크림을 꼭꼭 챙겨발라요!

같은과 언니가 추천해준 핸드크림!

더프트앤도프트 스톡홀름로즈 너리싱 핸드크림입니다*^^*

향이 정말 좋아요!!!

발림성이랑 흡수력도 좋아요 끈적이지 않아서 더 맘에 들었어요ㅎㅎ

너무 맘에 들어서 올리브영에가서 얼른 구입했습니다ㅎㅎ

더프트앤도프트 스톡홀름로즈 너리싱 핸드크림!

스톡홀름로즈 너리싱 핸드크림은 랑방 메리미 향이에요!

로즈 페탈과 캐쉬미어 머스크의 로맨틱한 향기입니다ㅎㅎ

용량은 50ml로 가방이나 파우치 안에 쏙 들어가는 사이즈로

휴대용으로 추천합니다!

가격은 9800원입니다!

지금 더프트앤도프트 홈페이지에서

전품목 1+1 행사 중이에요!!

가격때문에 고민하셨으면 지금이 기회인거 같아요

얼른 gogo!

http://www.duftndoft.com/

모든 피부용이라고 하는데 민감한 피부라면

성분 체크하시고 구매하세요!

스톡홀름로즈 너리싱 핸드크림은 튜프 형식이에요!

구매하시면 처음에는 이렇게 막혀 있어요ㅎㅎ

스톡홀름로즈 너리싱 핸드크림은 백색의 핸드크림입니다!

쉐어버터, 비타민E, 콜라겐, 히알루론산이 네가지 핵심성분이래요!

이 핸드크림은 

정말 끈적이지 않고 촉촉해서 4계절 내내 사용할 수 있을거 같아요!

고급스럽고 오래가는 향기를 좋아한다

세련된 디자인과 휴대성을 갖춘 핸드퍼퓸을 원한다

겉돌지 않고 바르자마자 스며드는 핸드크림을 찾는다

이 세 가지를 원하시는 분이면

도프트앤더프트 스톡홀름로즈 너리싱 핸드크림 추천합니다!

더프트앤도프트의 제품을 이번에 처음 사용해보는데

너무 만족스러워서 다음에는 다른 제품도 사서 써봐야겠어요ㅎㅎ

올 겨울 저는 도프트앤더프트 스톡홀름로즈 너리싱 핸드크림과 함께 보내야겠어요❤

정보처리기사 필기 - 3과목 운영체제

3장 기억장치 관리

090 기억장치 관리의 개요

① 기억장치 계층 구조의 특징

· 기억장치는 레지스터, 캐시 기억장치, 주기억장치, 보조기억장치를 다음과 같이 계층 구조로 분류

[그림 1] 기억장치 계층 구조

· 계층 구조가 상위의 기억장치일수록 접근 속도와 접근 시간이 빠르지만, 기억 용량이 적고 고가

· 주기억장치는 각기 자신의 주소를 갖는 워드 또는 바이트들로 구성되어 있으며, 주소를 이용하여 액세스 가능

· 레지스터, 캐시 기억장치, 주기억장치의 프로그램과 데이터는 CPU가 직접 액세스 가능, 보조기억장치에 있는 프로그램이나 데이터는 직접 액세스 불가능

· 보조기억장치에 있는 데이터는 주기억장치에 적재된 후 CPU에 의해 액세스될 수 있음

② 기억장치의 관리 전략의 개요

· 기억장치의 관리 전략은 보조기억장치의 프로그램이나 데이터를 주기억장치에 적재시키는 시기, 적재 위치 등을 지정하여 한정된 주기억장치의 공간을 효율적으로 사용하기 위한 것으로 반입(Fetch) 전략, 배치(Placement) 전략, 교체(Replacement) 전략

③ 반입(Fetch) 전략

보조기억장치에 보관중인 프로그램이나 데이터를 언제 주기억장치로 적재할 것인지를 결정하는 전략

· 요구 반입(Demand Fetch) : 실행중인 프로그램이 특정 프로그램이나 데이터 등의 참조를 요구할 때 적재하는 방법

· 예상 반입(Anticipatory Fetch) : 실행중인 프로그램에 의해 참조될 프로그램이나 데이터를 미리 예상해서 적재하는 방법

④ 배치(Placement) 전략

새로 반입되는 프로그램이나 데이터를 주기억장치의 어디에 위치시킬 것인지를 결정하는 전략

· 최초 적합(First Fit) : 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에서 첫 번째 분할 영역에 배치시키는 방법

· 최적 적합(Best Fit) : 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에서 단편화를 가장 작게 남기는 분할 영역에 배치시키는 방법

(단편화 : 주기억장치의 분할된 영역에 프로그램이나 데이터를 할당할 경우, 분할된 영역이 프로그램이나 데이터보다 작거나 커서 생기는 빈 기억공간)

· 최악 적합(Worst Fit) : 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에서 단편화를 가장 많이 남기는 분할 영역에 배치시키는 방법

⑤ 교체(Replacement) 전략

· 주기억장치의 모든 영역이 이미 사용중인 상태에서 새로운 프로그램이나 데이터를 주기억장치에 배치하려고 할 때, 이미 사용되고 있는 영역 중에서 어느 영역을 교체하여 사용할 것인지를 결정하는 전략

· 교체 전략 : FIFO, OPT, LRU, LFU, NUR, SCR

091 주기억장치 할당 기법

① 주기억장치 할당의 개념

주기억장치 할당 기법은 프로그램이나 데이터를 실행시키기 위해 주기억장치에 어떻게 할당할 것인지에 대한 내용

② 단일 분할 할당 기법

단일 분할 할당 기법은 주기억장치를 운영체제 영역과 사용자 영역으로 나누어 한 순간에는 오직 한 명의 사용자만의 주기억장치의 사용자 영역을 사용하는 기법

· 가장 단순한 기법으로 초기의 운영체제에서 많이 사용하던 기법

· 운영체제를 보호하고, 프로그램이 사용자 영역만을 사용하기 위해 운영체제 영역과 사용자 영역을 구분하는 경계 레지스터가 사용됨

(경계 레지스터 : 사용자 영역에 있는 사용자 프로그램이 운영체제 영역에 접근하지 못하도록 보호하는 레지스터로, 사용자 영역이 시작되는 주소를 기억하고 있음)

· 프로그램의 크기가 작을 경우 사용자 영역이 낭비될 수 있음

· 초기에는 주기억장치보다 큰 사용자 프로그램은 실행할 수 없었으나 오버레이 기법을 사용하면서 이 문제 해겨로딤

오버레이(Overlay) 기법

오버레이 기법은 주기억장치보다 큰 사용자 프로그램을 실행하기 위한 기법

· 보조기억장치에 저장된 하나의 프로그램을 여러 개의 조각으로 분할한 후 필요한 조각을 차례로 주기억장치에 적재하여 프로그램 실행

· 프로그램이 실행되면서 주기억장치의 공간이 부족하면 주기억장치에 적재된 프로그램의 조각 중 불필요한 조각이 위치한 장소에 새로운 프로그램의 조각을 중첩(Overlay)하여 적재함

· 프로그램을 여러 개의 조각으로 분할하는 작업은 프로그래머가 수행해야 하므로 프로그래머는 시스템 구조나 프로그램 구조를 알아야 함

※ 오버레이 기법이 가능한 이유 : 하나의 프로그램을 여러 개의 조각으로 분할하여 처리할 수 있는 것은 프로그램의 모든 부분이 동시에 실행되는 것이 아니기 때문

스와핑(Swapping) 기법

스와핑 기법은 하나의 프로그램 전체를 주기억장치에 할당하여 사용하다 필요에 따라 다른 프로그램과 교체하는 기법

· 주기억장치에 있는 프로그램이 보조기억장치로 이동되는 것을 Swap Out, 보조기억장치에 있는 프로그램이 주기억장치로 이동하는 것을 Swap In이라고 함

· 하나의 사용자 프로그램이 완료될 때가지 교체 과정을 여러 번 수행 가능

· 가상기억장치의 페이징 기법으로 발점

③ 다중 분할 할당 기법

고정 분할 할당(Multiple contiguous Fixed parTition allocation, MFT) 기법 = 정적 할당(Static Allocation) 기법

고정 분할 할당은 프로그램을 할당하기 전에 운영체제가 주기억장치의 사용자 영역을 여러 개의 고정된 크기로 분할하고 준비상태 큐에서 준비중인 프로그램을 각 영역에 할당하여 수행하는 기법

· 프로그램을 실행하려면 프로그램 전체가 주기억장치에 위치해야 함

· 프로그램이 분할된 영역보다 커서 영역 안에 들어갈 수 없는 경우 발생 가능

· 일정한 크기의 분할 영역에 다양한 크기의 프로그램이 할당되므로 내부 단편화 및 외부 단편화가 발생하여 주기억장치의 낭비가 많음

· 실행할 프로그램의 크기를 미리 알고 있어야 함

· 다중 프로그래밍을 위해 사용되었으나 현재는 사용되지 않음

※ 내부 단편화 및 외부 단편화

· 내부 단편화 : 분할된 영역이 할당될 프로그램의 크기보다 크기 때문에 프로그램이 할당된 후 사용되지 않고 남아있는 빈 공간

· 외부 단편화 : 분할되 영역이 할당될 프로그램의 크기보다 작기 때문에 프로그램이 할당될 수 없어 사용되지 않고 빈 공간으로 남아 있는 분할된 전체 영역

가변 분할 할당(Multiple contiguous Variable parTition allocation, MVT) 기법 = 동적 할당(Dynamic Allocation) 기법

고정 분할 할당 기법의 단편화를 줄이기 위한 것으로, 미리 주기억장치를 분할해 놓는 것이 아니라 프로그램을 주기억장치에 적재하면서 필요한 만큼의 크기로 영역을 분할하는 기법

· 주기억장치를 효율적으로 사용할 수 있으며, 다중 프로그래밍의 정도를 높일 수 있음

· 고정 분할 할당 기법에 비해 실행될 프로세스 크기에 대한 제약이 적음

· 단편화를 상당 부분 해결할 수 있으나 영역과 영역 사이에 단편화가 발생할 수 있음

092 주기억장치 관리 기법의 문제점과 해결 방법

① 단편화

단편화(Fragmentation)는 분할된 주기억장치에 프로그램을 할당하고 반납하는 과정을 반복하면서 사용되지 않고 남는 기억장치의 빈 공간 조각을 의미하며, 내부 단편화와 외부 단편화가 있음

· 내부 단편화(Internal Fragmentation) : 분할된 영역이 할당될 프로그램의 크기보다 크기 때문에 프로그램이 할당된후 사용되지 않고 남아있는 빈 공간

· 외부 단편화(External Fragmentation) : 분할된 영역이 할당될 프로그래므이 크기보다 작기 떄문에 프로그램이 할당될 수 없어 사용되지 않고 빈 공간으로 남아 있는 분할된 전체 영역

② 단편화 해결 방법

· 주기억장치를 재사용할 수 있도록 단편화된 공간을 모아서 하나의 사용할 수 있는 공간으로 만드는 기법

통합(Coalescing) 기법

· 통합 기법은 주기억장치 내에 인접해 있는 단편화된 공간을 하나의 공간으로 통합하는 작업

· 주기억장치에 빈 공간이 발생할 경우 이 빈 공간이 다른 빈 공간과 인접되어 있는지 점검한 후 결합하여 사용

압축(Compaction) 기법

· 압축 기법은 주기억장치 내에 분산되어 있는 단편화된 빈 공간을 결합하여 하나의 큰 가용 공간을 만드는 작업, 집약 쓰레기 수집이라고도 함

· 여러 위치에 분산된 단편화된 공간을 주기억장치의 한 쪽 끝을 옮겨서 큰 가용 공간 만듦

· 압축이 실행되는 동안 시스템은 모든 일을 일시 중단함

093 가상기억장치 구현 기법

① 가상기억장치의 개요

· 가상기억장치는 보조기억장치(하드디스크)의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 것으로, 용량이 작은 주기억장치를 마치 큰 용량을 가진 것처럼 사용하는 기법

· 프로그램을 여러 개의 작은 블록 단위로 나누어서 가상기억장치에 보관해 놓고, 프로그램 실행 시 요구되는 블록만 주기억장치에 불연속적으로 할당하여 처리

· 주기억장치의 용량보다 큰 프로그램을 실행하기 위해 사용

· 주기억장치의 이용률과 다중 프로그래밍의 효율을 높일 수 있음

· 가상기억장치에 저장된 프로그램을 실행하려면 가상기억장치의 주소를 주기억장치의 주소로 바꾸는 주고 변환 작업 필요함

· 블록 단위로 나누어 사용하므로 연속 할당 방식에서 발생할 수 있는 단편화를 해결 가능

· 가상기억장치의 일반적인 구현 방법에는 블록의 종류에 따라 페이징 기법과 세그먼테이션 기법으로 나눌수 있음

※ 주소 변환

· 주소 변환은 가상기억장치에 있는 프로그램이 주기억장치에 적재되어 실행될 때 논리적인 가상주소를 물리적인 실기억주소로 변환하는 것으로, 주소 사상 또는 주소 매핑이라고 함. 이때 연속적인 가상주소가 반드시 연속적인 실기억주소로 변환되지 않아도 되는데, 이를 인위적 연속성이라고 함

· 가상주소는 보조기억장치에 있는 프로그램 상의 주소로 논리 주소라고 하며, 실기억주소는 주기억장치에 있는 기억공간의 주소로 실주소라고 함

② 페이징(Paging) 기법

페이징 기법의 개요

· 가상기억장치에 보관되어 있는 프로그램과 주기억장치의 영역을 동일한 크기로 나눈 후 나눠진 프로그램(페이지)을 동일하게 나눠진 주기억장치의 영역(페이지 프레임)에 적재시켜 실행하는 기법

· 프로그램을 일정한 크기로 나눈 단위를 페이지라고 하며, 페이지크기로 일정하게나누어진 주기억장치의 단위를 페이지 프레임이라고 함

· 외부 단편화는 발생하지 않으나 내부 단편화는 발생할 수 있음

· 주소 변환을 위해서 페이지의 위치 정보를 가지고 있는 페이지 맵 테이블 필요함

· 페이지 맵 테이블 사용으로 비용 증가되고, 처리 속도 감소됨

페이징 기법의 일반적인 주소 변환

· 주소 형식에 따른 페이지 맵 테이블의 구성

- 가상주소는 페이지 번호를 나타내는 p와 페이지 내에서 실제 내용이 위치하고 있는 곳까지의 거리를 나타내는 변위값 d로 구성됨

가상주소 형식    [페이지번호(p) | 변위값(d)]

- 실기억주소는 페이지 프레임 번호를 나타내는 p'와 페이지 프레임 내에서 실제 참조하는 위치까지의 거리를 나타내는 변위값 d로 구성됨

실기억주소 형식    [페이지 프레임(p') | 변위값(d)]

- 페이지 맵 테이블은 사용할 페이지가 주기억장치에 존재하는지의 여부를 나타내는 상태 비트와 페이지가 주기억장치에 없을 때의 보조기억장치 주소를 나타내는 디스크 주소, 페이지가 주기억장치에 있을 때의 페이지 프레임 번호로 구성됨

페이지 맵 테이블    [디스크 주소 | 페이지 프레임 번호 | 상태 비트]

· 주소 변환 순서

① 가상주소의 페이지 번호에 해당하는 페이지 프레임 번호와 가상주소의 변위값을 이용하여 실기억주소 만듦

② 만들어진 실기억주소를 이용하여 주기억장치를 액세스함

③ 세그먼테이션(Segmentation) 기법

세그먼테이션의 개요

· 가상기억장치에 보관되어 있는 프로그램을 다양한 크기의 논리적인 단위로 나눈 후 주기억장치에 적재시켜 실행시키는 기법

· 프로그램을 배열이나 함수 등과 같은 논리적인 크기로 나눈 단위를 세그먼트라고 하며, 각 세그먼트는 고유한 이름과 크기 가짐

· 기억장치의 사용자 관점을 보존하는 기억장치 관리 기법

· 세그먼테이션 기법을 이용하는 궁극적인 이유는 기억공간을 절약하기 위해서

· 주소 변환을 위해서 세그먼트가 존재하는 위치 정보를 가지고 있는 세그먼트 맵 테이블이 필요함

· 세그먼트가 주기억장치에 적재될 때 다른 세그먼트에게 할당된 영역을 침범할 수 없으며, 이를 위해 기억장치 보호키 필요

· 내부 단편화는 발생하지 않으나 외부 단편화는 발생할 수 있음

세그먼테이션 기법의 일반적인 주소 변환

· 주소 형식에 따른 주소와 세그먼트 맵 테이블의 구성

- 가상주소는 세그먼트 번호를 나타내는 s와 세그먼트 내에서 실제 내용이 위치하고 있는 곳까지의 거리를 나타내는 변위값 d로 구성됨

가상주소 형식    [세그먼트 번호(s) | 변위값(d)]

- 실기억주소는 완전주소 형태를 사용하며 이는 세그먼트의 기준번지와 변위값을 더함으로써 얻을 수 있음

실기억주소 형식    [실기억주소(세그먼트 기준번지+변위값)]

- 세그먼트 맵 테이블은 세그먼트 번호 s와 세그먼트의 크기 L(한계 번지), 주기억장치 상의 기준번지(시작주소) b로 구성됨

세그먼트 맵 테이블    [세그먼트 번호(s) | 세그먼트 크기(L) | 기준 번지(b)]

· 주소 변환 순서

① 가상주소의 세그먼트 번호로 세그먼트 맵 테이블에서 해당 세그먼트의 기준번지와 세그먼트 크기를 구함. 세그먼트 번호는 세그먼트 맵 테이블에 대한 색인으로 사용됨

② 가상주소의 변위값과 세그먼트의 크기 비교

③ 변위값이 작거나 같으면 기준번지와 변위값을 더하여 실기억주소를 만들어 주기억장치 액세스함

④ 변위값이 크면 다른 영역을 침범하게 되므로 실행 권한을 운영체제에게 넘기고 트랩을 발생시킴(변위값이 크다는 것은 현재 찾는 세그먼트의 위치가 해당 세그먼트의 크기(한계번지)를 초과하였다는 의미)

094 페이지 교체 알고리즘

① 페이지 교체 알고리즘의 개요

· 페이지 교체 알고리즘은 페이지 부재가 발생했을 때 가상기억장치의 필요한 페이지를 주기억장치에 적재해야 하는데, 이때 주기억장치의 모든 페이지 프레임이 사용중이면 어떤 페이지 프레임을 선택하여 교체할 것인지를 결정하는 기법

· 페이지 교체 알고리즘 : OPT, FIFO, LRU, LFU, NUR, SCR

② OPT(OPTimal replacement, 최적 교체)

OPT는 앞으로 가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지를 교체하는 기법

· 벨레이디(Belady)가 제안한 것으로, 페이지 부재 횟수가 가장 적게 발생하는 가장 효율적인 알고리즘

· 각 페이지의 호출 순서와 참조 상황을 미리 예측해야 하므로 실현 가능성 희박함

③ FIFO(First In First Out)

FIFO는 각 페이지가 주기억장치에 적재될 때마다 그때의 시간을 기억시켜 가장 먼저 들어와서 가장 오래 있었던 페이지를 교체하는 기법

· 이해학 쉽고, 프로그래밍 및 설계 간단함

· 벨레이디의 모순현상 발생(페이지 프레임 수가 많으면 페이지 부재의 수가 줄어드는 것이 일반적이지만, 페이지 프레임 수를 증가시켰느데도 불구하고 페이지 부재가 더 많이 일어나는 현상을 의미

④ LRU(Least Recently Used)

LRU는 최근에 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체하는 기법

· 각 페이지마다 계수기(Counter)나 스택(Stack)을 두어 현 시점에서 가장 오랫동안 사용하지 않은, 즉 가장 오래 전에 사용된 페이지 교체

· 계수기나 스택과 같은 별도의 하드웨어 필요, 시간적인 오버헤드 발생

· 실제로 구현하기 매우 어려움

※ LRU에서 교체 페이지 선정 방법

· 최근에 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 쉽게 선정하려면, 현 시점가지 참조된 페이지 번호 순서를 거꾸로검사하여 중복되지 않고 가장 나중에 나타나는 페이지를 선택

※ LRU 근사 알고리즘

· LRU 알고리즘은 실제 구현하기 어렵기 때문에 시스템에서는 LRU와 비슷한 알고리즘을 사용하게 되는데, 이를 LRU 근사 알고리즘이라고 함

· LRU 근사 알고리즘은 참조 비트를 사용하는 것으로 다음에서 배울 NUR 등이 있음

⑤ LFU(Least Frequently Used)

LFU는 사용 빈도가 가장 적은 페이지를 교체하는 방법

· 활발하게 사용되는 페이지는 사용 횟수가 많아 교체되지 않고 사용됨

· 프로그램 실행 초기에 많이 사용된 페이지가 그 후로 사용되지 않을 경우에도 프레임을 계속 차지할 수 있음

⑥ NUR(Not Used Recently)

NUR은 LRU와 비슷한 알고리즘으로, 최근에 사용하지 않은 페이지를 교체하는 기법

· 최근에 사용되지 않은 페이지는 향후에도 사용되지 않을 가능성이 높다는 것을 전제로, LRU에서 나타나는 시간적인 오버헤드 줄일 수 있음

· 최근의 사용 여부를 확인하기 위해 각 페이지마다 두 개의 비트, 즉 참조 비트와 변형 비트가 사용됨

- 참조 비트 : 페이지가 호출되지 않았을 때는 0, 호출되었을 때는 1로 지정됨

- 변형 비트 : 페이지의 내용이 변경되지 않았을 때는 0, 변경되었을 때는 1로 지정됨

⑦ SCR(2차 기회 교체)

SCR(Second Chance Replacement)은 가장 오랫동안 주기억장치에 있던 페이지 중 자주 사용되는 페이지의 교체를 방지하기 위한 것으로, FIFO 기법의 단점을 보완하는 기법

· 각 페이지마다 참조 비트를 두고, FIFO 기법을 이용하여 페이지 교체 수행중 참조 비트가 0일 경우에는 교체하고, 참조비트가 1일 경우에는 참조 비트를 0으로 지정한 후 FIFO 리스트의 맨 마지막으로 피드백시켜 다음 순서를 기다리게 함

· 교체 대상이 되기 전에 참조 비트를 검사하여 1일 경우 한 번의 기회를 더 부여하기 때문에 'Second Chance'라고도 함

095 가상기억장치 기타 관리 사항

가상기억장치를 구현할 때 시스템의 성능에 영향을 미치는 페이지 크기나 Locality, 워킹 셋, 페이지 부재 빈도, 프리페이징에 대해 

① 페이지 크기

페이징 기법을 사용하면 프로그램을 페이지 단위로 나누게 되는데, 페이지의 크기에 따라 시스템에 미치는 영향이 다름

페이지 크기가 작을 경우

· 페이지 단편화가 감소되고, 한 개의 페이지를 주기억장치로 이동하는 시간이 줄어듦

· 불필요한 내용이 주기억장치에 적재될 확률이 적으므로 효율적인 워킹 셋을 유지할 수 있음

· Locality(국부성)에 더 일치할 수 있기 때문에 기억장치 효율이 높아짐

· 페이지 정보를 갖는 페이지 맵 테이블의 크기가 커지고, 매핑 속도가 늦어짐

· 디스크 접근 횟수가 많아져서 전체적인 입·출력 시간은 늘어남

페이지 크기가 클 경우

· 페이지 정보를 갖는 페이지 맵 테이블의 크기가 작아지고, 매핑 속도가 빨라짐

· 디스크 접근 횟수가 줄어들어 전체적인 입·출력의 효율성이 증가됨

· 페이지 단편화가 증가되고, 한 개의 페이지를 주기억장치로 이동하는 시간이 늘어남

· 프로세스(프로그램) 수행에 불필요한 내용까지도 주기억장치에 적재될 수 있음

② Locality

Locality(국부성, 지역성, 구역성, 국소성)는 프로세스가 실행되는 동안 주기억장치를 참조할 때 일부 페이지만 집중적으로 참조하는 성질이 있다는 이론

· 스래싱을 방지하기 위한 워킹 셋 이론의 기반이 됨

· 프로세스가 집중적으로 사용하는 페이지를 알아내는 방법 중 하나로, 가상기억장치 관리의 이론적인 근거가 됨

· Denning 교수에 의해 구역성의 개념이 증명되었으며 캐시 메모리 시스템의 이론적 근거

Locality의 종류

· 시간 구역성(Temporal Locality)

- 시간 구역성은 프로세스가 실행되면서 하나의 페이지를 일정 시간 동안 집중적으로 액세스하는 현상

- 한 번 참조한 페이지는 가까운 시간 내에 계속 참조할 가능성이 높음을 의미함

- 시간 구역성이 이루어지는 기억 장소 : Loop(반복, 순환), 스택(Stack), 부 프로그램(Sub Routine), Counting(1씩 증감), 집계(Totaling)에 사용되는 변수(기억장소)

· 공간 구역성(Spatial Locality)

- 공간 구역성은 프로세스 실행 시 일정 위치의 페이지를 집중적으로 액세스하는 현상

- 어느 하나의 페이지를 참조하면 그 근처의 페이지를 계속 참조할 가능성이 높음을 의미

- 공간 구역성이 이루어지는 장소 : 배열 순회, 순차적 코드의 실행, 프로그래머들이 관련된 변수(데이터를 저장할 기억장소)들을 서로 근처에 선언하여 할당되는 기억장소, 같은 영역에 있는 변수를 참조할 때 사용

③ 워킹 셋(Working Set)

워킹 셋은 프로세스가 일정 시간 동안 자주 참조하는 페이지들의 집합

· 데닝이 제안한 프로그램의 움직임에 대한 모델로, 프로그램의 Locality 특징을 이용함

· 자주 참조되는 워킹 셋을 주기억장치에 상주시킴으로써 페이지 부재 및 페이지 교체 현상이 줄어들어 프로세스의 기억장치 사용이 안정됨

· 시간이 지남에 따라 자주 참조하는 페이지들의 집합이 변화하기 때문에 워킹셋은 시간에 따라 변경됨

④ 페이지 부재 빈도 방식

페이지 부재(Page Fault)는 프로세스 실행 시 참조할 페이지가 주기억장치에 없는 현상이며, 페이지 부재 빈도는 페이지 부재가 일어나는 횟수

· 페이지 부재 빈도 방식은 페이지 부재율에 따라 주기억장치에 있는 페이지 프레임의 수를 늘리거나 줄여 페이지 부재율을 적정 수준으로 유지하는 방식

· 운영체제는 프로세스 실행 초기에 임의의 페이지 프레임을 할당하고, 페이지 부재율을 지속적으로 감시하고 있다가 부재율이 상한선을 넘어가면 좀 더 많은 페이지 프레임을 할당하고, 부재율이 하한선을 넘어가면 페이지 프레임을 회수하는 방식 사용

⑤ 프리페이징(Prepaging)

· 프리페이징은 처음의 과도한 페이지 부재를 방지하기 위해 필요할 것 같은 모든 페이지를 한꺼번에 프레임에 적재하는 기법

· 기억장치에 들어온 페이지들 중에서 사용되지 않는 페이지가 많을 수도 있음 

⑥ 스래싱(Thrashing)

스래싱은 프로세스의 처리 시간보다 페잊 교체에 소요되는 시간이 더 많아지는 현상

· 다중 프로그래밍 시스템이나 가상기억장치를 사용하는 시스템에서 하나의 프로세스 수행 과정 중 자주 페이지 부재가 발생함으로써 나타나는 현상으로, 전체 시스템의 성능이 저하됨

· 다중 프로그래밍의 정도가 높아짐에 따라 CPU의 이용률은 어느 특정 시점까지는 높아지지만 다중 프로그래밍의 정도가 더욱 커지면 스래킹이 나타나고, CPU의 이용률은 급격히 감소함

· 스래싱 현상 방지 방법

- 다중 프로그래밍의 정도를 적정 수준으로 유지

- 페이지 부재 빈도를 조절하여 사용

- Working Set 유지

- 부족한 자원을 증설하고, 일부 프로세스를 중단시킴

- CPU 성능에 대한 자료의 지속적 관리 및 분석으로 임계치를 예상하여 운영함

096 디스크 스케줄링

보조기억장치에는 자기 디스크, 광 디스크, 자기 테이프 등이 있으나 일반적으로 자기 디스크를 가장 많이 사용함

운영체제가 수행하는 디스크 스케줄링 기법의 개념과 종류에 대해

① 디스크 스케줄링의 개요

· 디스크 스케줄링은 사용할 데이터가 디스크 상의 여러곳에 저장되어 있을 경우 데이터를 액세스하기 위해 디스크 헤드가 움직이는 경로를 결정하는 기법

· 디스크 스케줄링은 일반적으로 탐색 기간을 최적화하기 위해 수행되며, 다음과 같은 목저글 갖고 있음

· 디스크 스케줄링의 종류에는 FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN, N-step SCAN, 에센바흐, STLF 스케줄링 기법이 있음

② FCFS(First Come First Service) = FIFO(First In First Out)

FCFS는 가장 간단한 스케줄링으로, 디스크 대기 큐에 가장 먼저 들어온 트랙에 대한 요청을 가장 먼저 서비스하는 기법

· 디스크 대기 큐에 있는 트랙 순서대로 디스크 헤드를 이동시킴

· 디스크 대기 큐에 들어온 순서대로 서비스하기 때문에 더 높은 우선순위의 요청이 입력되어도 순서가 바뀌지 않아 공평성이 보장됨

· 디스크 오버헤드가 적을 때 효율적이며, 프로그래밍이 쉬움

· 헤드 이동 거리가 상당히 길어질 수 있음

· 디스크 오버헤드가 커지면 응답 시간이 길어짐

· 탐색 시간을 최적화하려는 시도가 없는 기법

③ SSTF(Shortest Seek Time First)

SSTF는 탐색 거리가 가장 짧은 트랙에 대한 요청을 먼저 서비스하는 기법

· 현재 해드 위치에서 가장 가까운 거리에 있는 트랙으로 헤드를 이동시킴

· FCFS보다 처리량이 많고, 평균 탐색 시간이 짧음

· 처리량이 많은 일괄 처리 시스템에 유용

· 현재 서비스한 트랙에서 가장 가까운 트랙에 대한 서비스 요청이 계속 발생하는 경우, 먼 거리의 트랙(안쪽이나 바깥쪽)에 대한 서비스는 무한정 기다려야 하는 기아 상태가 발생할 수도 있음

· 응답 시간의 편차가 크기 때문에 대화형 시스템에는 부적합

④ SCAN

SCAN은 SSTF가 갖는 탐색 시간의 편차를 해소하기 위한 기법

· Denning이 개발한 것으로, 대부분의 디스크 스케줄링에서 기본 전략으로 이용됨

· 현재 헤드의 위치에서 진행 방향이 결저되면 탐색 거리가 짧은 순서에 따라 그 방향의 모든 요청을 서비스하고, 끝까지 이동한 후 역방향의 요청 사항을 서비스함

· 헤드가 안쪽과 바깥쪽을 왔다갔다 하면서 지나는 길에 있는 대기 요청뿐만 아니라 새로운 요청도 서비스하며, 현재의 진행 방향에 더 이상의 요청이 없을 때에만 이동방향 바꿈

· SSTF에서 발생하는 응답 시간의 편차를 줄일 수 있음

· 오버헤드가 적을 경우 가장 효율적인 기법

⑤ C-SCAN(Circular SCAN)

C-SCAN은 항상 바깥쪽에서 안쪽으로 움직이면서 가장 짧은 탐색 거리를 갖는 요청을 서비스하는 기법

· 헤드는 트랙의 바깥쪽에서 안쪽으로 한 방향으로만 움직이며 서비스하여 끝까지 이동한 후, 안쪽에 더 이상의 요청이 없으면 헤드는 가장 바깥쪽의 끝으로 이동한 후 다시 안쪽으로 이동하면서 요청 서비스함

· 마치 처음과 마지막 트랙을 인접시킨 것과 같은 원형 형태로 Disk를 처리함

· 요청을 서비스하는 도중 새로운 요청 사항이 도착하면 다음 헤드가 진행될 때 서비스 함

· 트랙의 안쪽과 바깥쪽의 요처엥 대한 서비스가 공평함

⑥ N-SCAN(N-step SCAN)

N-step SCAN은 SCAN 기법의 무한 대기 발생 가능성을 제거한 것으로, 어떤 방향의 진행이 시작될 당시에 대기 중이던 요청들만 서비스하고, 진행 도중 도착한 요청들은 한데 모아서 다음 반대 방향 진행 때 서비스하는 기법

· SSTF나 SCAN 기법보다 응답 시간의 편차가 적음

· 특정 방향에 많은 수의 요청이 도착할 경우 반대방향에서의 무한 지연 발생을 방지할 수 있음

· 진행 도중 도착한 요청은 반대 방향 진행시 서비스하기 위해 디스크 대기 큐에 저장

⑦ 에션바흐(Eschenbach) 기법

· 에센바흐는 부하가 매우 큰 항공 예약 시스템을 위해 개발됨

· 탐색 시간과 회전 지연 시간을 최적화하기 위한 최초의 기법

· 헤드는 C-SCAN처럼 움직이며 예외적으로 모든 실린더는 그 실린더에 요청이 있던 없던 간에 전체 트랙이 한 바퀴 회전할 동안에 서비스 받음

⑧ SLTF(Shortest Latency Time First)

SLTF는 섹터 큐잉이라고 하며, 회전 지연 시간의 최적화를 위해 구현된 기법

· 디스크 대기 큐에 있는 여러 요청을 섹터 위치에 따라 재정렬하고, 가장 가까운 섹터를 먼저 서비스

· 헤드의 이동이 거의 없는 고정 헤드 장치인 드럼과 같은 장치에서 사용됨

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기