[운영체제/Operating System] 파일 시스템

"KOCW - 반효경 교수님의 운영체제" 를 듣고 정리한 내용입니다.

File Systems

File and File System

• File
  • A named collection of related information
  • 일반적으로 비휘발성의 보조기억장치에 저장 (하드디스크)
  • 운영체제는 다양한 저장 장치를 file 이라는 동일한 논리적 단위로 볼 수 있게 해줌
  • operation
    • create, read, write, reposition (lseek), delete, open, close 등
• File attribute (= metadata)
  • 파일 자체의 내용이 아니라 파일을 관리하기 위한 각종 정보들
    • 파일 이름, 유형, 저장된 위치, 접근 권한, 소유자 등
• File system
  • 운영체제에서 파일을 관리하는 부분
  • 파일 및 메타데이터, 디렉토리 정보 등을 관리
  • 파일의 저장 방법 결정

Directory and Logical Disk

• Directory
  • 파일의 메타데이터 중 일부를 보관하고 있는 특별한 파일
  • 그 디렉토리에 속한 파일 이름 및 메타데이터
• Partition (= logical disk)
  • 운영체제가 바라보는 디스크
  • 하나의 디스크 안에 여러 파티션을 두는 것이 일반적
  • 여러 개의 물리적인 디스크를 하나의 파티션으로 구성하기도 함
  • 각각의 파티션에 file system을 깔거나 swapping 등 다른 용도로 사용할 수 있음

open()

• 파일의 메타데이터를 메모리에 올려놓는 것

(사진 출처 - KOCW 운영체제 강의)

open() 도 시스템콜이기 때문에 CPU 제어권이 운영체제에게 넘어간다. 디렉토리의 계층적인 구조에 따라 각 파일의 메타데이터를 가져온다. 결과적으로 b의 메타데이터를 메모리에 올려놓으면 해당 메타데이터가 메모리 어디에 위치하는지에 대한 포인터 (file descriptor)을 반환한다.

그 후 read() 시 CPU가 다시 운영체제로 넘어간다. A의 PCB에서 file descriptor를 따라 b의 메타데이터로 가고, 메타데이터를 통해 b의 파일 내용을 읽어온다. 이때 읽어온 내용을 사용자 프로그램한테 바로 주지 않고 커널 메모리로 읽어와 복사해서 사용자 프로그램한테 전달해준다. 만약 다른 프로그램이 동일한 파일의 동일한 위치에 대해 read하면 굳이 디스크까지 접근하지 않고 운영체제가 미리 읽어둔 내용을 전달해줄 수 있는데 이것을 버퍼 캐시라고 한다.

File Protection

• 각 파일에 대해 누구에게 어떤 유형의 접근 (read/write/execution)을 허락할 것인가 ?
• Access Control 방법
  1. Access Control Matrix
     • sparse matrix (희소 행렬) 형태가 되면 매트릭스 낭비가 심해져 연결리스트 형태를 고려
     1. Access control list : 파일별로 누구에게 어떤 접근 권한이 있는지 표시 (파일이 주체)
     2. Capability list : 사용자별로 자신이 접근 권한을 가진 파일 및 권한 표시 (사용자가 주체)
  2. Grouping
     • 일반적인 운영체제에서 사용하는 방식
     • 전체 user를 owner / group / other 세 그룹으로 구분
     • 각 파일에 대한 접근 권한을 9비트로 표현 가능
  3. Password
     • 파일마다 패스워드를 두는 방법
     1. 모든 접근 권한에 대해 하나의 패스워드 : all or nothing
     2. 접근 권한별 패스워드 : 암기 문제, 관리 문제

Mounting

• 서로 다른 파티션에 존재하는 파일 시스템을 접근 가능하게 해주는 것

(사진 출처 - 워드프레스)

Access Methods

1. 순차 접근 (sequential access)
   • 카세트 테이프를 사용하는 방식처럼 접근
   • 읽거나 쓰면 offset 자동 증가
2. 직접 접근 (direct access, random access)
   • LP 레코드판과 같은 방식으로 접근
   • 파일을 구성하는 레코드를 임의의 순서로 접근 가능

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참고

• KOCW - 운영체제