[OS] 17. 파일 시스템

• 파일 시스템이 파일과 디렉터리를 보조기억장치에 할당하고 접근하는 방법
• 대표적인 파일 시스템의 종류(FAT 파일 시스템, 유닉스 파일 시스템) 학습
• 파티셔닝과 포매팅
  • 이제 막 공장에서 생산되어 한 번도 사용된 적 없는 새 하드 디스크 / SSD ?
  • 파티셔닝, 포매팅 하기 전까지는 사용할 수 없다
  • 파티셔닝
    • 저장 장치의 논리적인 영역을 구획하는 작업
  • 포매팅
    • 파일 시스템을 설정
    • 어떤 방식으로 파일을 관리할지 결정, 새로운 데이터를 쓸 준비하는 작업
    • 파일 시스템에는 여러 종류가 있고, 파티션마다 다른 파일 시스템을 설정할 수도 있다
    • 포매팅까지 완료하여 파일 시스템을 설정했다면 이제 파일과 디렉터리 생성이 가능해진다

 

1. 파일 할당 방법

• 포매팅까지 끝난 하드 디스크에 파일을 저장하기
• 운영체제는 파일/디렉터리를 블록 단위로 읽고 쓴다
  즉, 하나의 파일이 보조기억장치에 저장될 때에는 여러 블록에 걸쳐 저장된다
• 파일을 보조기억 장치에 할당하는 두 가지 방법: 연속 할당, 불연속 할당(연결 할당, 색인 할당)
• 연속 할당
  • 이름 그대로 보조기억장치 내 연속적인 블록에 파일 할당
  • 연속된 파일에 접근하기 위해 파일의 첫 번째 블록 주소와 블록 단위의 길이만 알면 된다
  • 디렉터리 엔트리: “파일 이름 & 첫 번째 블록 주소 & 블록 단위 길이” 명시
  • 부작용
    구현이 단순하지만 외부 단편화를 야기할 수 있다. → 파일 삭제 시
• 불연속 할당 - 연결 할당
  • 각 블록의 일부에 다음 블록의 주소를 저장하여 각 블록이 다음 블록을 가리키는 형태로 할당
  • 파일을 이루는 데이터 블록을 연결 리스트로 관리
  • 불연속 할당의 일종: 파일이 여러 블록에 흩어져 저장되어도 무방
  • 디렉터리 엔트리: 파일 이름 & 첫 번째 블록 주소 & 블록 단위 길이
  • 단점
    • 반드시 첫 번째 블록부터 하나씩 읽어들여야 한다: 파일의 임의의 위치에 접근하는 속도가 느리다(임의 접근 속도가 느리다)
    • 오류 발생 시 해당 블록 이후 블록은 접근이 어렵다
• 불연속 할당 - 색인 할당
  • 파일의 모든 블록 주소를 색인 블록이라는 하나의 블록에 모아 관리하는 방식
  • 파일 내 임의의 위치에 접근하기 용이
  • 디렉터리 엔트리: 파일 이름 & 색인 블록 주소

 

2. 파일 시스템 살펴보기

• FAT 파일 시스템
  • 연결 할당 기반의 파일 시스템
  • 연결 할당의 단점을 보완
    • 각 블록에 포함된 다음 블록 주소를 한데 모아 테이블(FAT; File Allocation Table)로 관리
    • FAT가 메모리에 캐시될 경우 느린 임의 접근 속도 개선 가능
  • 디렉터리 엔트리
    • 파일이름, 확장자, 속성, 예약 영역, 생성 시간, 마지막 접근 시간, 마지막 수정 시간, 시작 블록, 파일 크기
• 유닉스 파일 시스템
  • 색인 할당 기반 파일 시스템
  • 색인 블록 == i-node
    • 파일의 속성 정보와 15개의 블록 주소 저장 가능
  • i-node를 사용하는 파일 시스템
    • 예약 영역, i-node영역, 데이터 영역
  • 15개 블록 이상의 차지하는 파일은?
    • 블록 주소 중 12개에는 직접 블록 주소 저장
    • 1번으로 충분하지 않다면 13번째 주소에 단일 간접 블록 주소 저장
    • 2번으로 충분하지 않다면 14번째 주소에 이중 간접 블록 주소 저장
    • 3번으로 충분하지 않다면 15번째 주소에 삼중 간접 블록 주소 저장
      • 단일 간접 블록: 파일 데이터를 저장한 블록 주소가 저장된 블록
      • 이중 간접 블록: 단일 간접 블록들의 주소를 저장하는 블록
      • 삼중 간접 블록: 이중 간접 블록들의 주소를 저장하는 블록
  • 디렉터리 엔트리: i-node가 파일 시스템의 핵심
    • i-node 번호, 파일 이름

 

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『혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제』 강의 내용을 기반으로 작성된 글입니다