파일 시스템

• 파일 시스템
  • 운영체제가 저장매체에 파일을 쓰기 위한 자료구조 또는 알고리즘
• 파일시스템이 만들어진 이유(블록)
  • 0과 1의 데이터를 어덯게 저장할까 
  • 비트로 관리하기는 오버헤드가 너무큼
  • 블록 단위로 관리하기로 함 (보통 4KB )
  • 블록마다 고유 번호를 부여해서, 관리

• 파일 시스템이 만들어진 이유(파일)

  • 사용자가 각 블록 고유번호를 관리 하기 어려움
    • 추상적(논리적) 객체 필요:파일
  • 사용자는 파일 단위로 관리
    • 각파일에는 블록 단위로 관리
• 저장 방법
  • 저장매체에 요율적으로 파일을 저장하는 방법
    • 가능한 연속적인 공간에 파일을 저장하는 것이 좋음
    • 외부 단편화, 파일 사이즈 변경 문제로 불연속 공간에 파일 저장 기능 지원필요
    • 블록 체인 :블록을 링크드 리스트로 연결
      • 끝에 있는 블록을 찾으려면, 맨 처음 블록부터 주소를 따라 가야함
    • 인덱스 블록 기법 : 각 블록에 대한 위치 정보를 기록해서, 한번에 끝 블록을 찾아갈 수 있도록 함
• 다양한 파일 시스템
  • Windows: FAT, FAT32, NTFS
    • 블록 위치를 FAT라는 자료 구조에 기록
  •  리눅스(UNIX): ext2, ext3, ext4
    • 일종의 인덱스 블록 기법인 inode 방식 사용

 

파일 시스템과 시스템 콜

• 동일한 시스템콜을 사용해서 다양한 파일 시스템 지원 가능토록 구현
  1. read/write 시스템 콜 호출시, 각 기기 및 파일 시스템에 따라 실질적인 처리를 담당하는 함수 구현
     • 예: read_spec/write_spec
  2. 파일을 실제 어떻게 저장할지는 다를 수 있음
     • 리눅스의 경우 ext4 외 NTFS, FAT32 파일 시스템 지원

inode 방식 파일 시스템

• 파일 시스템 기본 구조
  • 수퍼 블록: 파일 시스템 정보
  • 아이노드 블록: 파일 상세 정보
  • 데이터 블록: 실제 데이터

 inode 방식 파일 시스템 (수퍼 블록)

• 수퍼 블록: 파일 시스템 정보 및 파티션 정보 포함

 

inode와 파일

• 파일: inode 고유값과 자료구조에 의해 주요 정보 관리
  • '파일이름:inode' 로 파일이름은 inode 번호와 매칭
  • 파일 시스템에서는 inode를 기반으로 파일 엑세스
  • inode 기반 메타 데이터 저장

 

 

 

 

 

inode 구조

• inode 기반 메타 데이터(파일 권한, 소유자 정보, 파일 사이즈, 생성시간등 시간 관련 정보, 데이터 저장 위치등)

inode 구조와 파일

 

inode 구조와 파일 데이터

 

디렉토리 엔트리

• 리눅스 파일 탐색 : 예 -/home/ubuntu/link.txt
  1. 각 디렉토리 엔트리(dentry)를 탐색
     • 각 엔트리는 해당 디렉토리 파일/디렉토리 정보를 가지고 있음
  2. '/' dentry 에서 'home'에서 'ubuntu'를 찾고, 'ubuntu'에서 link.txt 파일 이름에 해당하는 inode를 얻음

가상 파일 시스템(Virtual File System)

• Network등 다양한 기기도 동일한 파일 시스템 인터페이스를 통해 관리 가능
• 예: read/write 시스템콜 사용, 각 기기별 read_spec/write_spec 코드 구현 (운영체제 내부

 

참고: 리눅스(유닉스) 운영체제와 가상 파일 시스템

• 모든 것은 파일이라는 철학을 따름
  1. 모든 인터렉션은 파일을 읽고, 쓰는 것처럼 이루어져있음
  2. 마우스, 키보드와 같은 모든 디바이스 관련된 기술도 파일과 같이 다루어짐
  3. 모든 자원에 대한 추상화 인터페이스로 파일 인터페이스를 활용

참고: 특수 파일

• 디바이스
  • 블록 다바이스(Block Device)
    : HDD, CD/DVD와 같이 블록 또는 섹터 등 정해진 단위로 데이터 전송, IO 송수신 속도가 높음
  • 캐릭터 디바이스(Character Device)
    : 키보드, 마우스등 byte 단위 데이터 전송, IO 송수신 속도가 낮음
  • cd /dev, cat tty

brw-r-----            disk0
crw-rw-rw-            tty