Every CS - 운영체제(OS) 05 - 파일 시스템

파일 시스템

보저기억장치의 정보를 파일 및 디렉터리의 형태로 저장하고 관리할 수 있도록 하는 운영체제 내부 프로그램

파일과 디렉터리

파일

파일의 구성 
파일의 이름, 파일을 실행하기 위한 정보, 속성(메타데이터, 파일과 관련한 부가 정보)

파일을 다루는 모든 작업은 운영체제에 의해 이루어진다. 응용 프로그램은 임의로 파일을 할당받아 조작하고 저장할 수 없고, 파일을 다루는 시스템 콜을 이용해야 한다.

파일 디스크립터
프로세스가 파일을 식별할 수 있는 정보
open()의 반환값 및 write()의 인자가 된다.

디렉터리 (폴더)

관리 방식 : 트리 구조 디렉터리

루트 디렉터리와 서브 디렉터리로 구성되며, 슬래시(/)로 구분되는 경로를 사용하여 표시한다.

경로 : 디렉터리 정보를 활용해 파일 위치를 특정하는 정보

디렉터리 엔트리 : 디렉터리에 속한 요소의 관련 정보를 테이블의 형태로 표현하고, 테이블의 형태로 표현된 정보의 행 하나 하나

• 파일의 인덱스 번호, 파일 형식, 파일 이름 등등이 포함 된다.

파일 할당

운영체체는 파일과 디렉터리를 블록(Block) 이라는 단위로 읽고 쓴다.

파일 하나는 여러 블록으로 구성될 수 있으며, 블록의 일부에 다음 불록의 주소를 저장한다(연결 할당).

디렉터리 엔트리에는 파일의 첫 번째 블록 주소와, 파일을 이루는 블록 단위의 길이가 표시된다.

색인 할당 : 모든 블록의 주소를 색인 블록이라는 특별한 블록에 모아 관리하는 방식으로 할당하는 할당 기법

파일 시스템

포매팅 : 파일 시스템을 설정하여 어떤 방식으로 파일을 저장하고 관리할 것인지를 결정하고 새로운 데이터를 쓸 준비를 하는 작업

운영체제별파일 시스템의 특성
- 윈도우 : NTFS, ReFS(Resilient File System) 등
- 리눅스 : EXT, EXT2, EXT3, EXT4, XFS, ZFS, 등 
- 맥os : APFS 등

아이노드 기반 파일 시스템

파일은 각각의 아이노드를 가지고 있으며 아이노드에는 각각의 번호가 부여되어 있다.

다음은 대표적인 아이노드 기반 파일 시스템인 EXT4 파일 시스템이다.

블록 그룹의 구성

이름	설명
슈퍼 블록	아이노드의 개수, 총 블록 개수, 블록 크기 등 전체적인 파일 시스템의 정보를 저장
그룹 식별자	블록 그룹에 대한 메타데이터를 저장
블록 비트맵	현재 블록 그룹 내에서 데이터가 어떻게 할당되었는지를 저장
아이노드 비트맵	현재 블록 그룹 내에서 아이노드가 어떻게 할당되었는지를 저장
아이노드 테이블	각 파일의 아이노드 정보를 저장
데이터 블록	각 파일의 데이터를 저장

아이노드는 파티션 내 특정 영역에 남아있다.  
아이노드 기반 파일 시스템에서는 데이터 영역에 공간이 남아 있더라도, 아이노드 영역이 가득 차 있다면 새로운 파일을 생성할 수 없다.

하드 링크와 심볼릭 링크

아이노드를 기반으로 하드 링크 파일과 심볼릭 링크 파일을 만들 수 있다.

• 하드 링크 : 원본 파일과 같은 아이노드를 공유하는 파일
  • 하드 링크는 같은 아이노드 번호를 갖는 파일을 생성하는 작업이므로 원본 파일과 데이터를 공유하며, 하드 링크 파일이 변경되면 원본 파일도 변경된다.
  • 원본 파일이 삭제되거나 이동되더라도 하드 링크 파일이 남아있다면 파일 데이터에 접근할 수 있다.
• 심볼릭 링크 : 원본 파일을 가리키는 파일
  • 파일 데이터를 공유하지 않고 원본 파일의 위치만을 저장하기 때문에 원본 파일이 삭제되거나 이동하는 경우에는 사용이 불가능 하다.

마운트

어떤 저장장치의 파일 시스템에서 다른 저장장치의 파일 시스템으로 접근할 수 있도록 파일 시스템을 편입시키는 작업