CS 정리 | OS | 9. 파일시스템 (1) | file system과 directory | kocw 반효경 교수님

File and File System

• File
  • a named collection of related information
  • 일반적으로 비휘발성의 보조기억장치에 저장
  • 운영체제는 다양한 저장 장치를 file이라는 동일한 논리적 단위로 볼 수 있게 해 줌
  • Operation
    • create, read, write, reposition(lseek), delete, open, close 등
• File attribute ( 혹은 파일의 metadata )
  • 파일 자체의 내용이 아니라 파일을 관리하기 위한 각종 정보들
    • 파일 이름, 유형, 저장된 위치, 파일 사이즈
    • 접근 권한, 시간, 소유자 등
• File system
  • 운영체제에서 파일을 관리하는 부분
  • 파일 및 파일의 메타데이터, 디렉토리 정보 등을 관리
  • 파일의 저장 방법을 결정
  • 파일 보호
  • 하드디스크에 저장됨

Directory and Logical Disk

• Directory
  • 파일의 메타데이터 중 일부를 보관하고 있는 일종의 특별한 파일
  • 그 디렉토리에 속한 파일 이름 및 파일 attribute들
  • operation
    • search for a file, create a file, delete a file
    • list a directory, rename a file, traverse the file system
• Partition(=logical disk)
  • OS가 바라보는 디스크
  • 하나의 (물리적)디스크 안에 여러 파티션(ex. C드라이브, D드라이브)을 두는 게 일반적
  • 여러 개의 물리적인 디스크를 하나의 파티션으로 구성하기도 함
  • (물리적) 디스크를 파티션으로 구성한 뒤 각각의 파티션에 file system을 깔거나 swapping 등 다른 용도로 사용할 수 있음

open()

root의 metadata는 이미 OS가 알고있다. 이를 open한다. root의 metadata를 통해 content를 확인해 a의 metadata를 openg한다. a의 metadata를 통해 content를 활인해 b의 metadata를 open한다. 이 때 각 프로세스가 open한 file에 대한 metadata 포인터를 갖고 있는 배열이 있는데, 특정 idx에 b의 file discripter가 적힌다. 이 값을 사용자 프로세스에게 넘겨준다.
이제 read 요청에 따라 값을 읽어봐. 메모리에서 읽은 내용은 OS 자신의 메모리 공간 일부에 먼저 저장하고 이를 사용자 메모리 영역에 copy하여 전달한다. 이 때 OS 메모리 공간 일부를 '버퍼 캐시'라고 부른다.

• open("/a/b/c") 실행 시 일어나는 과정
  • 디스크로부터 파일 c의 메타데이터를 메모리로 가지고 오기 위해 directory path를 search
    • 루트 디렉토리 /를 open하고 그 안에서 파일 a의 위치 획득
    • 파일 a를 open한 후 read하여 그 안에서 파일 b의 위치 획득
    • 파일 b를 open한 후 read하여 그 안에서 파일 c의 위치 획득
    • 파일 c를 open
  • directory path의 search에 너무 많은 시간이 소요됨
    • open을 read 및 write와 별도로 두는 이유임
    • 한 번 Open 한 파일은 read/write 시 directory search가 불필요 함
  • open file table
    • 현재 open된 파일들의 메타데이터 보관소 (in memory)
    • 디스크의 메타데이터보다 몇 가지 정보가 추가
      • open한 프로세스의 수
      • file offset : 파일 어느 위치에 접근 중인 지 표시(별도 테이블 필요)
  • File descriptor (file handle, file control block)
    • open file table에 대한 위치 정보 (프로세스별)

File Protection

메모리 측면에서 Protection bit는 애초에 프로세스 자신만이 접근 가능한 영역이므로 어떤 유형인지(write/read/execution)만 파악하면 되지만, 파일의 경우 다양한 프로세스에서 접근하기 때문에 유형 뿐만 아니라 각 파일이 '누구'에게 접근을 허락할 것인지도 고려해야한다 ! 🕵🏼‍♀️💭

• 각 파일에 대해 누구에게 어떤 유형의 접근(read/write/execution)을 허락한 것인가?
• Access Control 방법
  1. Access control Matrix
     
  • Access control list : 파일 별로 누구에게 어떤 접근 권한이 있는지 표시
  • capability : 사용자 별로 자신이 접근 권한을 가진 파일 및 해당 권한을 표시
  • Access control list와 capability는 관점(사용자 기준/파일 기준)에 따라 다른 방식임
  • 그러나 해당 방식은 모두 공간 낭비를 초래함
  2. Grouping
  • 전체 user를 owner,group,public의 세 그룹으로 구분
  • 각 파일에 대해 세 그룹의 접근 권한(rwx)을 3비트씩으로 표시
  • 일반적인 방법임
  • (예) UNIX
    
  3. Password
  • 파일마다 password를 두는 방법 (디렉토리 파일에 두는 방법도 가능)
  • 모든 접근 권한에 대해 하나의 password: all-or-nothing
  • 접근 권한별 password: 암기 및 관리 문제

File System의 Mounting

Access Methods

• 시스템이 제공하는 파일 정보의 접근 방식
  • 순차 접근 (sequential access)
    • 카세트 테이프를 사용하는 방식처럼 접근
    • 읽거나 쓰면 offset은 자동적으로 증가
  • 직접 접근 (direct access, random access)
    • LP 레코드 판과 같이 접근하도록 함
    • 파일을 구성하는 레코드를 임의의 순서로 접근할 수 있음