파일 시스템(File System)

파일 시스템이란

• 파일 시스템은 컴퓨터에서 파일이나 자료를 쉽게 발견 및 접근할 수 있도록 보관 또는 조직하는 체제를 가리키는 말임

• 파일 시스템은 하드 디스크나 CD-ROM 같은 실제 자료 보관 장치를 사용하여 파일의 물리적 소재를 관리하는 것을 가리킴

• 저장매체엔 수많은 파일이 있어서 이런 파일들을 관리하는 방법을 말함

• 파일 시스템은 일반적으로 크기가 일정한 블록들의 배열에 접근할 수 있는 자료 보관 장치 위에 생성되어 이러한 배열들을 조직함으로 파일이나 디렉토리를 만들며 어느 부분이 파일이고 어느 부분이 공백인지를 구분하기 위하여 각 배열에 표시를 해 둠

• 자료를 클러스터 또는 블록이라고 불리는 일정한 단위에 새겨 넣음, 파일 하나가 필요로 하는 디스크의 최소 공간임

• 파일 관리, 보조 저장소 관리, 파일 무결성 메커니즘, 접근 방법 제공 등의 역할을 함

• 파일 시스템 종류에 있어서도 디스크, 네트워크, 그리고 특수 용도의 파일 시스템등이 있음 각 파일을 저장하는 시스템에 따라서 다양하게 존재함, 운영체제별로도 다름

파일 시스템 특징

• 계층적 디렉토리 구조를 갖음, 이 구조엔 루트라고 하는 디렉토리가 있고 각 디렉토리가 하부 디렉토리를 가지고, 하부 디렉토리는 다시 또다른 하부 디렉토리들을 가지는 형태임

• 많은 정보를 가짐, 총 블록수, 블록 위치, 디렉토리 구조, 파일 정보 등 파일의 속성, 파일에 대한 연산 등도 파일시스템을 통해 이루어짐

• 파일시스템에 대한 실제 저장소는 디스크로써, 디스크 파티션 별로 파일시스템을 하나씩 둘 수 있음

• 커널 영역에서 동작하고 파일 CRUD 기능을 원할히 수행하기 위한 목적을 가짐

• 하드디스크와 메인 메모리 속도차를 줄이기 위해 씀

• 파일 관리, 하드디스크 용량 효율적 이용을 위해 활용함

파일 시스템 구성

• 저장된 파일은 실제 정보 내용을 가짐

• 디렉토리는 정리, 검색 기능을 제공함, 모든 파일에 대한 정보(파일 속성 등)를 유지함

• 소프트웨어 루틴은 논리 구조 및 파일 액세스를 조정함

• 구조는 메타 영역 & 데이터 영역으로 이루어짐

• 메타 영역 : 데이터 영역에 기록된 파일의 이름, 위치, 크기, 시간정보, 삭제유무 등의 파일 정보

• 데이터 영역 : 파일의 데이터

파일 시스템 접근 방법

• 파일에 접근하여 데이터를 읽는 방법

순차 접근

• 가장 간단한 방법으로 파일의 정보가 레코드 순서대로 차례차례 처리됨

• 읽기, 쓰기에 대한 시스템 콜이 발생하면 현재 위치를 가르키는 포인터에서 포인터를 앞으로 보내면서 읽거나 씀, 뒤로 돌아가면 지정한 offset만큼 되감기를 해야함, 테이프 모델에 기반을 둠

직접 접근

• 특별한 순서 없이 빠르게 레코드를 읽고 쓸 수 있음

• 디스크 모델에 기반을 두면서 무작위 파일 블록에 대한 임의 접근를 허용하기 때문, 대규모 정보를 즉각적으로 접근하는 데 유용하여 데이터베이스에 이용됨

• 현재 위치를 가르키는 변수만 유지된다면 직접 접근 파일을 가지고 순차 파일 기능을 쉽게 구현할 수 있음

기타 접근

• 직접 접근 파일에 기반하여 색인 구축

• 크기가 큰 파일을 입출력 탐색할 수 있게 도와줌

디렉터리와 디스크 구조

디스크 구조

• 파티션(Partition)은 연속된 저장 공간을 하나 이상의 연속되고 독립적인 영역으로 나누어서 사용할 수 있도록 정의한 규약임

디렉터리

• 디렉터리는 파일 이름을 해당 디렉터리 항목으로 변환해주는 심벌 테이블로 볼 수 있음, 파일 찾기, 생성, 삭제 등등 다양한 작업이 가능함

1단계 디렉터리

• 가장 간단한 구조, 파일들은 서로 유일한 이름을 가짐, 서로 다른 사용자라도 같은 이름 사용 불가

2단계 디렉터리

• 사용자에게 개별적인 디렉토리 만들어줌

• UFD(User File Directory) : 자신만의 사용자 파일 디렉토리

• MFD(Master File Directory) : 사용자의 이름과 계정번호로 색인되어 있는 디렉터리

트리 구조 디렉터리

• 2단계 구조 확장된 다단계 트리 구조

• 한 비트를 활용하여, 일반 파일(0)인지 디렉터리 파일(1) 구분

그래프 구조 디렉터리

• 순환이 발생하지 않도록 하위 디렉토리가 아닌 파일에 대한 링크만 허용하거나, 가비지 컬렉션을 이용해 전체 파일 시스템을 순회하고 접근 가능한 모든 것을 표시

• 링크가 있으면 우회하여 순환을 피할 수 있음