[혼공학습단 10기][혼공컴운] 파일 시스템

✓ 파일과 디렉터리

1. 파일

- 하드 디스크가 SSD와 같은 보조기억장치에 저장된 관련 정보의 집합

- 의미있고 관련있는 정보를 모은 논리적 단위

- 구성: 이름, 파일을 실행하기 위한 정보, 파일 관련 부가 정보 (속성 attribute 혹은 메타데이터 metadata)

 

 

 

2. 디렉터리

- 1단계 디렉터리 single-level directory: 하나의 디렉터리만 존재 (옛날 운영체제) 

- 트리 구조 디렉터리 tree-structured directory: 최상위 디렉터리(루트 디렉터리)가 있고 아래에 여러 서브 디렉터리가 있는 구조 

 

✏️ 절대 경로와 상대 경로

- 절대 경로: 루트 디렉터리 부터 시작하는 경로 (예: /home/minchul/a.sh)

- 상대 경로: 현재 디렉터리 부터 시작하는 경로 (예: guest/d.jpg) 

💡 상대 경로를 나타내는 또 다른 방법
- 현재 작업 디렉터리는 마침표(.)로 나타냄
- 상위 디렉터리(부모 디렉터리)는 마침표 두 번(..)으로 나타냄 

→ 절대경로가 "/home/minchul/b.c" 인 경우 현재 작업 디렉터리가 "/home"인 상황에서 상대경로를 "./minchul/b.c"처럼 나타낼 수 있다  

 

 

+ 디렉터리 엔트리 

- 디렉터리는 보조기억장치에 테이블 형태로 정보가 저장된다. 

- 각각 엔트리(행)에 담기는 정보는 파일 시스템마다 차이가 있다.

- 엔트리만 보아도 해당 디렉터리에 무엇이 담겨 있는지, 보조기억장치의 어디에 있는지를 간접적으로 알 수 있다. 

 

 

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✓ 파일 시스템 

✏️ 파일 시스템: 파일과 디렉터리를 보조기억장치에 일목요연하게 저장하고 접근할 수 있게 하는 운영체제 내부 프로그램 

 

 

파티셔닝과 포매팅 

❗️새 하드디스크 또는 SSD의 경우 사용되기 전 파티션을 나누는 작업(파티셔닝)과 포맷 작업(포매팅)을 거쳐야 한다. 

 

- 파티셔닝 partitioning: 저장 장치의 논리적인 영역을 구획하는 작업. 

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

 

 

 

 

파일 할당 방법

운영체제는 파일과 디렉터리를 블록 단위로 읽고 쓴다. 

 

• 연속 할당(오늘날 더이상 사용 안 됨)
  • 보조기억장치 내 연속적인 블록에 파일을 할당.
  • 파일에 접근하기 위해서는 파일의 첫 번째 블록 주소와 블록 단위의 길이만 알면 된다.
  • 구현이 단순하나 외부 단편화를 야기한다.

 

• 불연속 할당
  • 연결 할당
    • 각 블록 일부에 다음 블록의 주소를 저장하여 각 블록이 다음 블록을 가리키는 형태로 할당하는 방식.
    • 파일을 이루는 데이터를 연결 리스트로 관리하는 것.
    • 외부 단편화 문제를 해결하지만 반드시 첫 번째 블록부터 하나씩 차례대로 읽어야 하기 때문에 임의 접근 속도가 매우 느림
    • 하드웨어 고장이나 오류 발생 시 해당 블록 이후 블록은 접근할 수 없다.
  • 색인 할당
    • 파일의 모든 블록 주소를 색인 블록 index block이라는 하나의 블록에 모아 관리하는 방식.
    • 디렉터리 엔트리에 파일 이름과 더불어 색인 블록 주소가 명시됨. 

 

 

 

 

 

파일 시스템 살펴보기

 

📖 FAT 파일시스템

• 연결 할당의 단점을 보완한 파일 시스템. 
• 각 블록에 포함된 다음 블록의 주소들을 한데 모아 테이블 형태(파일 할당 테이블 File Allocation Table)로 관리 . 
• 임의 접근에 유리하며 저용량 저장 장치용 파일 시스템으로 많이 이용된다
• 버전에 따라 FAT12, FAT16, FAT32. (뒤에 오는 숫자는 블록을 표현하는 비트 수) 

 

 

📖 유닉스 파일 시스템

• 색인 할당 기반. 
• i-node(index-node): 유닉스 파일 시스템의 색인 블록. 파일 속성 정보 + 열 다섯 개의 블록 주소 
  
  1. direct block: 첫 열 두 개에는 직접 블록 주소를 저장 (파일 데이터가 저장된 블록 주소가 직접적으로 명시) 
  2. single indirect block : 부족하면 열세 번째 주소에 단일 간접 블록 주소를 저장 (+ double/triple)

 

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+ 그 밖에 파일 시스템: 윈도우 NTFS (NT 파일 시스템), 리눅스 ext 파일 시스템 등 

 

 

+ 저널링 파일 시스템 

✏️ 저널링 기법 journaling : 작업 로그를 통해 시스템 크래시가 발생했을 때 빠르게 복구하는 방법 

1. 작업 직전 파티션의 로그 영역에 수행하는 작업(변경 사항)에 대한 로그를 남긴다
2. 로그를 남긴 후 작업을 수행
3. 작업이 끝나면 로그 삭제 

 

 

+ 마운트 

저장 장치의 파일 시스템에서 다른 저장장치의 파일 시스템에 접근할 수 있도록 파일 시스템을 편입 시키는 작업