디스크 스케줄링 알고리즘 구현의 세계로 떠나볼까요? 🚀

안녕하세요, 여러분! 오늘은 정말 재미있고 흥미진진한 주제를 가지고 왔어요. 바로 "디스크 스케줄링 알고리즘 구현"에 대해 알아볼 거예요. 어머, 너무 어려워 보인다구요? 걱정 마세요! 우리 함께 쉽고 재미있게 알아볼 거니까요. 마치 카톡으로 수다 떠는 것처럼 편하게 읽어주세요. ㅋㅋㅋ

그럼 이제부터 디스크 스케줄링의 세계로 여행을 떠나볼까요? 🌟 재능넷에서 프로그래밍 실력을 키우고 싶은 분들께 특히 유용한 정보가 될 거예요!

💡 잠깐! 알고 가세요: 디스크 스케줄링 알고리즘은 컴퓨터 운영체제에서 정말 중요한 역할을 해요. 우리가 매일 사용하는 컴퓨터의 성능에 큰 영향을 미치죠!

1. 디스크 스케줄링이 뭐길래? 🤔

자, 여러분! 디스크 스케줄링이 뭔지 아시나요? 모르셔도 괜찮아요. 우리 함께 알아가 봐요!

디스크 스케줄링은 말 그대로 디스크의 일정을 관리하는 거예요. 근데 이 디스크가 무슨 일정이 있길래 관리를 해야 할까요? ㅋㅋㅋ

컴퓨터에서 디스크는 우리의 소중한 데이터를 저장하는 곳이에요. 그런데 이 디스크에 데이터를 읽고 쓰는 작업이 엄청 많이 일어나요. 마치 바쁜 도로처럼요! 🚗💨

디스크 스케줄링 알고리즘은 이 바쁜 '데이터 도로'를 효율적으로 관리하는 방법이에요.

컴퓨터가 디스크에 접근하는 순서를 결정하고, 가장 효율적인 방법으로 데이터를 읽고 쓰도록 도와주는 거죠.

🎭 재미있는 비유: 디스크 스케줄링을 레스토랑 웨이터라고 생각해보세요. 손님들(데이터 요청)이 계속 들어오는데, 웨이터(스케줄링 알고리즘)가 어떤 순서로 서빙할지 결정하는 거예요. 효율적으로 일하면 손님들도 행복하고 레스토랑(컴퓨터)도 잘 돌아가겠죠?

왜 디스크 스케줄링이 중요할까요? 🧐

여러분, 디스크 스케줄링이 왜 중요한지 아시나요? 그 이유를 알면 여러분도 "와~ 대박!" 하실 거예요.

✅ 성능 향상: 효율적인 디스크 스케줄링은 컴퓨터의 전체적인 성능을 크게 향상시켜요.
✅ 시간 절약: 데이터를 빠르게 읽고 쓸 수 있어 시간을 절약할 수 있어요.
✅ 리소스 최적화: 컴퓨터의 자원을 더 효율적으로 사용할 수 있게 해줘요.
✅ 사용자 경험 개선: 프로그램이 더 빠르게 실행되어 사용자가 행복해져요! 😊

재능넷에서 프로그래밍을 배우시는 분들이라면, 이런 최적화 기술을 알면 정말 멋진 프로그램을 만들 수 있을 거예요!

2. 디스크 스케줄링 알고리즘의 종류 🌈

자, 이제 디스크 스케줄링 알고리즘의 종류에 대해 알아볼까요? 여러 가지가 있는데, 각각 특징이 달라요. 마치 여러 가지 맛의 아이스크림 같아요! 🍦

1. FCFS (First-Come, First-Served) 알고리즘

FCFS는 말 그대로 "먼저 온 놈이 먼저 서비스 받는다"는 거예요. 줄 서기의 기본 중의 기본이죠!

🎭 재미있는 비유: FCFS는 마치 은행 창구와 같아요. 먼저 온 사람이 먼저 업무를 봐요. 공평하지만, 때로는 비효율적일 수 있죠.

장점: 간단하고 공평해요. 모든 요청을 처리하는 것이 보장돼요.

단점: 평균 대기 시간이 길어질 수 있어요. 효율성이 떨어질 수 있죠.

2. SSTF (Shortest Seek Time First) 알고리즘

SSTF는 "가장 가까운 놈부터 처리하자"는 전략이에요. 효율적이지만, 불공평할 수 있어요.

🎭 재미있는 비유: SSTF는 마치 택시 기사님이 가장 가까운 손님을 먼저 태우는 것과 같아요. 효율적이지만, 멀리 있는 손님은 계속 기다려야 할 수도 있죠.

장점: 평균 탐색 시간을 줄일 수 있어요. 효율적이죠!

단점: 기아 현상(starvation)이 발생할 수 있어요. 멀리 있는 요청은 계속 무시될 수 있죠.

3. SCAN 알고리즘

SCAN은 "엘리베이터처럼 왔다갔다 하면서 처리하자"는 전략이에요.

🎭 재미있는 비유: SCAN은 정말로 엘리베이터와 같아요. 위로 올라가면서 모든 요청을 처리하고, 다시 내려오면서 처리하는 방식이죠.

장점: 모든 요청을 공평하게 처리할 수 있어요. 기아 현상을 방지할 수 있죠.

단점: 최근에 지나간 위치의 새 요청은 긴 대기 시간을 가질 수 있어요.

4. C-SCAN (Circular SCAN) 알고리즘

C-SCAN은 "한 방향으로만 가면서 처리하고, 끝나면 다시 처음으로 돌아가자"는 전략이에요.

🎭 재미있는 비유: C-SCAN은 회전목마와 같아요. 한 방향으로만 돌면서 사람들을 태우고 내리게 하죠.

장점: 요청들 사이의 대기 시간 편차를 줄일 수 있어요. 더 균일한 서비스를 제공할 수 있죠.

단점: 빈 공간을 지나치는 시간이 낭비될 수 있어요.

5. LOOK 알고리즘

LOOK은 "필요한 만큼만 왔다갔다 하자"는 전략이에요. SCAN의 개선된 버전이죠.

🎭 재미있는 비유: LOOK은 영리한 엘리베이터 같아요. 더 이상 요청이 없으면 굳이 끝까지 가지 않고 방향을 바꾸죠.

장점: SCAN보다 효율적이에요. 불필요한 이동을 줄일 수 있죠.

단점: 구현이 조금 더 복잡할 수 있어요.

와~ 정말 많은 알고리즘이 있죠? 각각의 장단점이 있어서 상황에 따라 적절한 알고리즘을 선택해야 해요. 재능넷에서 프로그래밍을 배우시는 분들이라면, 이런 알고리즘들을 직접 구현해보는 것도 정말 좋은 경험이 될 거예요!

3. C언어로 디스크 스케줄링 알고리즘 구현하기 💻

자, 이제 실제로 C언어를 사용해서 디스크 스케줄링 알고리즘을 구현해볼까요? 어려워 보일 수도 있지만, 차근차근 따라오시면 여러분도 할 수 있어요! 💪

FCFS (First-Come, First-Served) 알고리즘 구현

먼저 가장 간단한 FCFS 알고리즘부터 구현해볼게요. 이 알고리즘은 요청이 들어온 순서대로 처리하는 방식이에요.


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void fcfs(int requests[], int n, int head) {
    int total_seek_time = 0;
    int current_position = head;

    printf("순서: %d", head);

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        total_seek_time += abs(requests[i] - current_position);
        current_position = requests[i];
        printf(" -> %d", current_position);
    }

    printf("\n총 탐색 시간: %d\n", total_seek_time);
    printf("평균 탐색 시간: %.2f\n", (float)total_seek_time / n);
}

int main() {
    int requests[] = {98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67};
    int n = sizeof(requests) / sizeof(requests[0]);
    int head = 53;

    printf("FCFS 디스크 스케줄링\n");
    fcfs(requests, n, head);

    return 0;
}

이 코드를 실행하면 FCFS 알고리즘에 따라 디스크 헤드가 이동하는 순서와 총 탐색 시간, 평균 탐색 시간을 볼 수 있어요.

💡 코드 설명:

fcfs 함수는 요청 배열, 요청 개수, 초기 헤드 위치를 입력받아요.
현재 위치에서 다음 요청 위치까지의 거리를 계산해 총 탐색 시간에 더해요.
모든 요청을 처리한 후 총 탐색 시간과 평균 탐색 시간을 출력해요.

SSTF (Shortest Seek Time First) 알고리즘 구현

다음으로 SSTF 알고리즘을 구현해볼게요. 이 알고리즘은 현재 위치에서 가장 가까운 요청을 먼저 처리하는 방식이에요.


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>

void sstf(int requests[], int n, int head) {
    int total_seek_time = 0;
    int current_position = head;
    int completed[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) completed[i] = 0;

    printf("순서: %d", head);

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int min_seek = INT_MAX;
        int min_index = -1;

        for (int j = 0; j < n; j++) {
            if (!completed[j]) {
                int seek = abs(requests[j] - current_position);
                if (seek < min_seek) {
                    min_seek = seek;
                    min_index = j;
                }
            }
        }

        completed[min_index] = 1;
        total_seek_time += min_seek;
        current_position = requests[min_index];
        printf(" -> %d", current_position);
    }

    printf("\n총 탐색 시간: %d\n", total_seek_time);
    printf("평균 탐색 시간: %.2f\n", (float)total_seek_time / n);
}

int main() {
    int requests[] = {98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67};
    int n = sizeof(requests) / sizeof(requests[0]);
    int head = 53;

    printf("SSTF 디스크 스케줄링\n");
    sstf(requests, n, head);

    return 0;
}

이 코드를 실행하면 SSTF 알고리즘에 따라 디스크 헤드가 이동하는 순서와 총 탐색 시간, 평균 탐색 시간을 볼 수 있어요.

💡 코드 설명:

sstf 함수는 요청 배열, 요청 개수, 초기 헤드 위치를 입력받아요.
매 단계마다 현재 위치에서 가장 가까운 요청을 찾아 처리해요.
처리된 요청은 completed 배열로 표시해 중복 처리를 방지해요.
모든 요청을 처리한 후 총 탐색 시간과 평균 탐색 시간을 출력해요.

SCAN 알고리즘 구현

이제 SCAN 알고리즘을 구현해볼게요. 이 알고리즘은 엘리베이터처럼 한 방향으로 쭉 이동하다가 끝에 도달하면 반대 방향으로 이동하는 방식이에요.


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_DISK_SIZE 200

void scan(int requests[], int n, int head, int direction) {
    int total_seek_time = 0;
    int current_position = head;
    int left[MAX_DISK_SIZE], right[MAX_DISK_SIZE];
    int left_count = 0, right_count = 0;

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (requests[i] < head)
            left[left_count++] = requests[i];
        else if (requests[i] > head)
            right[right_count++] = requests[i];
    }

    // 정렬
    for (int i = 0; i < left_count - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < left_count - i - 1; j++) {
            if (left[j] > left[j + 1]) {
                int temp = left[j];
                left[j] = left[j + 1];
                left[j + 1] = temp;
            }
        }
    }

    for (int i = 0; i < right_count - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < right_count - i - 1; j++) {
            if (right[j] > right[j + 1]) {
                int temp = right[j];
                right[j] = right[j + 1];
                right[j + 1] = temp;
            }
        }
    }

    printf("순서: %d", head);

    if (direction == 1) {  // 오른쪽으로 이동
        for (int i = 0; i < right_count; i++) {
            total_seek_time += abs(right[i] - current_position);
            current_position = right[i];
            printf(" -> %d", current_position);
        }
        total_seek_time += abs(MAX_DISK_SIZE - 1 - current_position);
        current_position = MAX_DISK_SIZE - 1;
        printf(" -> %d", current_position);

        for (int i = left_count - 1; i >= 0; i--) {
            total_seek_time += abs(left[i] - current_position);
            current_position = left[i];
            printf(" -> %d", current_position);
        }
    } else {  // 왼쪽으로 이동
        for (int i = left_count - 1; i >= 0; i--) {
            total_seek_time += abs(left[i] - current_position);
            current_position = left[i];
            printf(" -> %d", current_position);
        }
        total_seek_time += abs(current_position - 0);
        current_position = 0;
        printf(" -> %d", current_position);

        for (int i = 0; i < right_count; i++) {
            total_seek_time += abs(right[i] - current_position);
            current_position = right[i];
            printf(" -> %d", current_position);
        }
    }

    printf("\n총 탐색 시간: %d\n", total_seek_time);
    printf("평균 탐색 시간: %.2f\n", (float)total_seek_time / n);
}

int main() {
    int requests[] = {98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67};
    int n = sizeof(requests) / sizeof(requests[0]);
    int head = 53;
    int direction = 1;  // 1: 오른쪽, 0: 왼쪽

    printf("SCAN 디스크 스케줄링\n");
    scan(requests, n, head, direction);

    return 0;
}

이 코드를 실행하면 SCAN 알고리즘에 따라 디스크 헤드가 이동하는 순서와 총 탐색 시간, 평균 탐색 시간을 볼 수 있어요.

💡 코드 설명: