Linux File System

vgihan·2022년 5월 11일
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File System

컴퓨터에서 파일이나 자료를 쉽게 발견 및 접근할 수 있도록 보관, 조직하는 체제를 가리키는 말이라고 한다. 파일 시스템은 운영체제 별로 다를 수 있기 때문에, 여러가지 종류가 존재한다. 이번 글은 리눅스에서 사용되는 파일 시스템인 EXT에 대해 설명하고자 한다.

Blocks

디스크는 고정된 크기의 block으로 나누어진다. 일반적으로 1개의 block은 4KB이다.

Hard Disk Structure

하드디스크의 구조는 아래와 같다. 여러 개의 sector가 보여 cluster를 이루고, sector 한 바퀴는 Track이다. Cylinder는 아래와 같이 여러 개의 원판에 존재하는 Track이다.

Flie System Allocation

Sequential Allocation

정보가 연속적으로 저장되어 있는 구조이다. CD, DVD 등이 포함된다.

Non-Sequential Allocation

정보가 연속적으로 저장되어 있지 않고 흩어져 존재한다. index block, FAT (File Allocate Table) 등이 존재한다.

Structure

데이터를 하나의 파일로 전체 디스크에 저장하는 것은 매우 비효율적인 방법이다. 그렇기 때문에 여러 개의 파일로 나눠 접근하는 방법이 필요하다. 이를 파일 시스템이라고 하는데, 운영체제마다 서로 다른 파일 시스템을 사용한다.

partition

하드디스크는 여러 개의 파티션으로 나누어져 있다.

cylinder group

cylinder group은 여러 개의 cylinder의 조합으로 구성된다.

super block

파일 시스템에 대한 정보를 포함하고 있는 block 이다.

ex) File System Type, data block 개수, inode 개수, inode table 시작 위치 등 ...

boot block

컴퓨터 부팅 시 필요한 부트스트랩 코드를 저장하고 있다. boot block은 어떤 종류의 파일 시스템이든 무조건 포함하고 있다.

1sector = 512 Bytes

1cluster = 8 sectors,

1cluster = 4KB

Direct Block, Indirect Block

파일 크기가 block size인 4KB를 넘어갈 때, 연속되는 정보를 어떻게 참조해야할까. EXT 파일 시스템에서는 이를 Indirect Block을 통해 해결하고 있다.

block size는 4KB이고, 포인터 값은 4 Bytes를 갖는다. 즉, indirect block 하나 당 1024개의 포인터를 저장할 수 있다.

우선 파일의 크기가 4KB를 넘지 않는 파일은 Direct Block을 통해 접근할 수 있다. Direct Block은 데이터 블록의 포인터를 갖고, inode 하나 당 12개의 Direct Block 을 갖기 때문에, 48KB의 크기를 가진다.

파일의 크기가 4KB가 넘는 경우, 파일은 Indirect Block을 통해 접근 가능하다.

Single Indirect Block은 포인터 하나 당 데이터 블록 포인터 배열을 가진다. 그렇기 때문에 포인터 하나 당 1024 개의 데이터 블록에 접근할 수 있고, 총 1024 1024 4 = 4MB 크기의 파일에 접근할 수 있다.

Double Indirect Block은 포인터 하나 당 Single Indirect Block의 포인터를 가진다. 총 1024 1024 1024 * 4 = 4GB 크기의 파일에 접근할 수 있다.

Triple Indirect Block은 포인터 하나 당 Double Indirect Block의 포인터를 가지고, 4TB 크기의 파일에 접근할 수 있다.

Directory

리눅스에서 directory는 파일로 간주된다. 즉, 고유한 inode number를 갖고, inode table entry를 갖는다.

directory는 데이터 블록에, 포함된 파일과 디렉토리의 i-node 정보를 담고 있다. 그렇기 때문에, directory 내부에서 접근하려고 할 때 해당 i-node 포인터로 데이터 블록에 접근이 가능하고, directory 일 경우 역시 접근 가능하다.

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