파일 시스템
- 운영체제가 저장매체에 파일을 쓰기 위한 자료구조, 알고리즘
- 비트로 관리하기는 오버헤드가 너무 큼
- 블록 단위로 관리하기로 함 (보통 4KB)
- 블록마다 고유 번호를 부여해서, 관리
파일 시스템이 만들어진 이유
- 파일
- 사용자가 각 블록 고유 번호를 관리하기 어려움
- 추상적(논리적) 객체 필요: 파일 - 사용자는 파일단위로 관리
- 각 파일에는 블록 단위로 관리
- 저장 방법
- 저장매체에 효율적으로 파일을 저장하는 방법
- 가능한 연속적인 공간에 파일을 저장하는 것이 좋음 - 외부 단편화, 파일 사이즈 변경 문제로 불연속 공간에 파일 저장 기능 지원 필요
- 블록 체인: 블록을 링크드 리스트로 연결
끝에 있는 블록을 찾으려면, 맨 처음 블록부터 주소를 따라가야 함 - 인덱스 블록 기법: 각 블록에 대한 위치 정보를 기록,
한번에 끝 블록을 찾아길 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 시스템 콜을 사용, 다양한 파일 시스템 지원 가능
- read/write 시스템 콜 호출시, 각 기기 및 파일 시스템에 따라
실질적인 처리를 담당하는 함수 구현 (예: read_spec/write_spec)
- read/write 시스템 콜 호출시, 각 기기 및 파일 시스템에 따라
- 파일을 실제 어떻게 저장할지는 다를 수 있음
리눅스의 경우 ext4 외 NTFS, FAT32 파일 시스템 지원
| 함수 | 의미 |
| open | 이미 존재하는 파일을 읽기 또는 쓰기용으로 열거나 새로운 파일을 생성하여 연다 |
| creat | 새로운 파일을 생성하여 연다 |
| close | 열려있는 파일을 닫는다 |
| read | 열려진 파일로부터 데이터를 읽어 드린다 |
| write | 열려진 파일에 데이터를 쓴다 |
| lseek | 파일 안에서 읽기, 쓰기 포인터를 지정한 바이트 위치로 이동한다 |
| unlink/remove | 파일을 삭제한다 |
inode 방식 파일 시스템
기본 구조
- 수퍼 블록: 파일 시스템 정보, 파티션 정보
- 아이노드 블록: 파일 상세 정보
- 데이터 블록: 실제 데이터
inode와 파일
- 파일: inode 고유값과 자료구조에 의해 주요 정보 관리
- 파일은 inode 번호와 매칭
- 파일 시스템에서는 inode를 기반으로 파일 엑세스
- inode 기반 메타 데이터 저장
- 파일 권한, 소유자 정보, 파일 사이즈, 생성시간등 시간 관련 정보, 데이터 저장 위치등)
- inode 구조와 파일 데이터
directory entries (Dentry)
- 리눅스 파일 탐색 : /home/ubuntu/link.txt
- 각 디렉토리 엔트리를 탐색
- 각 엔트리는 해당 디렉토리 파일/디렉토리 정보를 가지고 있음
- ’/’ dentry 에서 ‘home’을 찾고, ‘home’에서 ‘ubuntu’를 찾고,
‘ubuntu’에서 link.txt 파일이름에 해당하는 inode를 얻음
Virtual File System (가상 파일 시스템)
- 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)
리눅스(유닉스) 운영체제와 가상 파일 시스템
- 모든 것은 파일이라는 철학을 따름
- 모든 인터렉션은 파일을 읽고, 쓰는 것처럼 이루어져있음
- 마우스, 키보드와 같은 모든 디바이스 관련된 기술도 파일과 같이 다루어짐
- 모든 자원에 대한 추상화 인터페이스로 파일 인터페이스를 활용
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 tty1 2
brw-r----- disk0 crw-rw-rw- tty
- 블록 다바이스(Block Device)