[OS] 파일 시스템

파일

• 하드 디스크나 SSD와 같은 보조기억장치에 저장된 관련 정보의 집합
• 속성, 메타데이터
  - 파일의 이름, 파일을 실행하기 위한 정보
  
  

파일 속성과 유형

속성 이름	의미
유형	운영체제가 인지하는 파일의 종류
크기	파일의 현재 크기와 허용 가능한 최대 크기
보호	어떤 사용자가 해당 파일을 읽고, 쓰고, 실행할 수 있는지
생성 날짜	파일이 생성된 날짜
마지막 접근 날짜	파일에 마지막으로 접근한 날짜
마지막 수정 날짜	파일이 마지막으로 수정된 날짜
생성자	파일을 생성한 사용자
소유자	파일을 소유한 사용자
위치	파일의 보조기억장치상의 현재 위치

 

파일 유형	대표적인 확장자
실행 파일	없는 경우, exe, com, bin
목적 파일	obj, o
소스 코드 파일	c, cpp, cc, java, asm, py, js
워드 프로세서 파일	xml, rtf, doc, docx
라이브러리 파일	lib, a, so, dll
멀티미디어 파일	mpeg, mov, mp3, mp4, avi
백업/보관 파일	rar, zip, tar

 

 

파일 연산을 위한 시스템 호출

1. 파일 생성
2. 파일 삭제
3. 파일 열기
4. 파일 닫기
5. 파일 읽기
6. 파일 쓰기

디렉터리

• 1단계 디렉터리
  - 옛날 운영체제에 존재했던, 모든 파일이 하나의 디렉토리 밑에 있는 것
• 트리 구조 디렉터리
  - 여러 계층을 가진 디렉터리
  - 최상위(루트) 디렉터리, 자식 디렉터리로 구성
• 경로
  - 디렉터리를 이용해 파일 위치, 파일 이름을 특정 짓는 정보

절대 경로와 상대 경로

• 절대 경로
  - 루트 디렉터리부터 자기 자신까지 이르는 고유한 경로
  - 다른 디렉터리에 같은 이름을 가진 파일이 있어도, 하나를 특정지을 수 있음
• 상대 경로
  - 현재 디렉터리부터 자기 자신까지 이르는 경로
  - ". / folder / test.txt "로 구성

디렉터리 연산을 위한 시스템 호출

1. 디렉터리 생성
2. 디렉터리 삭제
3. 디렉터리 열기
4. 디렉터리 닫기
5. 디렉터리 읽기

• 디렉터리 엔트리
  - 디렉터리에 포함된 대상의 이름, 그 대상이 보조기억장치 내에 저장된 위치 정보를 담기

 

 

파일 시스템

파티셔닝과 포매팅

• 파티셔닝
  - 파티션을 나누는 작업
  - 파티션: 하나의 논리적인 영역
  - 저장장치의 논리적인 영역을 구획하는 작업
• 포매팅
  - 포맷 작업
  - 파일 시스템을 설정하여 어떤 방식으로 파일을 저장하고 관리할 것인지를 결정
  - 새로운 데이터를 쓸 준비를 하는 작업

파일 할당 방법

연속 할당

• 가장 단순한 방식
• 보조기억장치 내 연속적인 블록에 파일을 할당하는 방식
• 접근하기 위해, 첫번째 블록 주소와 블록 단위의 길이를 알면 됨
• 단점1. 외부 단편화를 야기할 수 있음
  - 연결된 파일의 중간이 삭제되는 경우

연결 할당

• 각 블록 일부에 다음 블록의 주소를 저장하여, 각 블록을 가리키는 형태로 할당하는 방식
• 파일을 이루는 데이터를 연결 리스트로 관리
• 불연속 할당의 일종
• 단점1. 반드시 첫 번째 블록부터 하나씩 차례대로 읽어야함
  - 파일 내 임의의 위치에 접근하는 속도가 느림
• 단점2. 하드웨어 고장이나 오류 발생 시 해당 블록 이후 블록은 접근할 수 없음
  - 물리적 저장장치는 충격에 취약하여 오류가 발생할 수 있음
• 때문에 연결 할당을 변형한 FAT 파일 시스템을 사용

색인 할당

• 파일의 모든 블록 주소를 색인 블록이라는 하나의 블록에 모아 관리하는 방식
• 색인 블록 주소를 함께 명시
• 유닉스 파일 시스템이 색인 할당을 바탕으로 만들어짐

파일 시스템

FAT 파일 시스템

• 파일 할당 테이블 (Fie Allocation Table)
  - 각 블록에 포함된 다음 블록의 주소들을 한데 모아 테이블 형태로 관리
• MS-DOS, USB, SD 카드 등 저용량 저장 장치용 파일 시스템으로 이용
• FAT 뒤에 오는 숫자는 블록을 표현하는 비트 수를 의미
• FAT는 파티션의 앞부분에 만들어짐
  - 예약 영역, FAT 영역, 루트 디렉터리 영역, 데이터 영역으로 구성
• FAT는 실행 도중 메모리에 캐시될 수 있음
  - 연결 할당 방식보다 임의 접근에 유리
  - 블록을 찾는 속도가 매우 빨라짐

유닉스 파일 시스템

• i-node
  - 색인 블록을 기반으로 파일의 데이터 블록을 찾는 방식
  - 파일 속성 정보, 15개의 블록 주소 저장 가능
• 예약 영역, i-node 영역, 데이터 영역으로 구성
• 블록을 15개를 넘어서 차지하는 큰 파일이 있다면?
  - 블록 주소 중 12개에는 직접 블록 주소를 저장
  - 충분하지 않다면 13번째 주소에 단일 간접 블록 주소 저장
      - 단일 간접 블록: 파일 데이터가 저장된 블록이 아닌 파일 데이터를 저장한 블록 주소가 저장된 블록
  - 또 충분하지 않다면 14번째 주소에 이중 간접 블록 주소 저장
      - 이중 간접 블록: 데이터 블록 주소를 저장하는 단일 블록 주소가 저장된 블록
  - 또 충분하지 않다면 15번째 주소에 삼중 간접 블록 주소를 저장
      - 삼중 간접 블록: 데이터 블록 주소를 저장하는 이중 블록 주소가 저장된 블록

저널링 파일 시스템

• 작업 로그를 통해 시스템 크래시가 발생했을 때 빠르게 복구할 수 있는 시스템
  • 작업 직전 파티션이 로그 영역에 수행하는 작업에 대한 로그를 남긴다
  • 로그를 남긴 후 작업을 시작한다
  • 작업이 끝났다면 로그를 삭제한다
• 작업을 하던 도중 크래시가 발생해도 로그만 검사하여 복구