I/O 스케줄링 (I/O Scheduling)

Jan 23, 2026 · Updated Jan 27, 2026

핵심 개념

I/O 스케줄링은 대기 중인 I/O 요청들의 실행 순서를 재배치하여 시스템 효율성과 응답 시간을 개선하는 기법이다. 디스크 같은 기계식 장치는 요청 순서에 따라 성능 차이가 매우 크기 때문에(seek time) 스케줄링이 중요하다.

동작 원리

I/O 스케줄링 처리 흐름

1 대기 큐 유지

각 장치마다 대기 큐(wait queue) 유지

2 요청 추가

애플리케이션이 blocking I/O 호출 시 요청이 큐에 추가

3 요청 재배치

I/O 스케줄러가 큐의 요청들을 재배치

4 장치 전달

효율적인 순서로 장치에 전달

스케줄링 시 고려 사항:

전체 시스템 효율성
프로세스 간 공정성 (fairness)
평균 응답 시간 최소화
우선순위 (예: 가상 메모리 요청 > 일반 애플리케이션)

예시

디스크 암이 블록 50에 있을 때, App1(블록 900), App2(블록 100), App3(블록 500) 순서로 요청이 들어온다고 하자.

방식	처리 순서	총 헤드 이동
원래 순서 (FCFS)	50 → 900 → 100 → 500	2,150
스케줄링 후	50 → 100 → 500 → 900	850

엘리베이터가 요청 순서(5층→1층→3층)가 아닌 위치 순서(1층→3층→5층)로 이동하면 효율적인 것과 같다.

Device-Status Table

장치	상태	대기 요청
keyboard	idle	-
laser printer	busy	주소: 38546, 길이: 1372
disk unit 2	busy	file:xxx read 43046, file:yyy write 03458

커널이 이 테이블을 관리하여 장치 상태와 대기 요청을 추적한다.

디스크 스케줄링 알고리즘

HDD는 헤드 이동(탐색)이 느리므로, 요청 순서를 최적화하면 총 탐색 거리를 줄여 성능을 향상시킬 수 있다.

FCFS (First-Come, First-Served)

요청 도착 순서대로 처리한다. 구현이 간단하고 공정하지만 탐색 거리 최적화가 없다.

SCAN (Elevator Algorithm)

헤드가 한 방향으로 끝까지 이동하며 요청을 처리하고, 끝에서 방향을 반전한다. FCFS보다 탐색 거리가 감소하며 기아가 없다.

C-SCAN (Circular SCAN)

한 방향으로만 요청을 처리한다. 끝에 도달하면 반대쪽 끝으로 즉시 이동(서비스 안 함)하여 다시 같은 방향으로 처리한다. SCAN보다 균일한 대기 시간을 제공한다.

알고리즘	헤드 이동 방향	서비스 방식
SCAN	양방향 왕복	양쪽 끝까지 이동하며 양방향 모두 서비스
C-SCAN	단방향 순환	한 방향으로만 서비스, 끝 도달 시 시작점으로 복귀

NOOP (No Operation)

요청 순서를 재배치하지 않고, 인접한 요청만 병합(merge)하여 처리한다. 탐색 최적화를 하지 않으므로 CPU 오버헤드가 가장 적다.

SSD/NVMe처럼 탐색 시간이 없는 장치에서는 헤드 이동 최적화가 무의미하므로, 복잡한 정렬 없이 병합만 수행하는 NOOP이 적합하다. 반대로 HDD에서는 탐색 거리 최적화가 없어 성능이 떨어진다.

알고리즘	요청 재배치	인접 요청 병합
FCFS	X	X
NOOP	X	O
SCAN	O	O

Linux 스케줄러

스케줄러	설명	적합 환경
Deadline	읽기/쓰기 큐 분리, LBA 순 정렬, 500ms 기아 방지	범용
NOOP	FCFS + 인접 요청 병합, 최소 CPU 사용	SSD, NVMe
CFQ	프로세스별 공정 큐, 실시간/일반/유휴 우선순위	데스크톱 HDD

NVM 스케줄링

SSD는 탐색 시간이 없으므로 스케줄링 이득이 적다. 보통 FCFS 또는 NOOP을 사용하며, 인접 쓰기 요청만 병합한다.