파일과 파일 시스템

파일 시스템

• 파일 관리자를 두어 저장장치의 관리를 맡기는 시스템
• 파일관리자로부터 접근 권한을 얻어야 파일 접근 가능
• 파일 테이블 사용

 

파일 시스템의 기능

 

블록

• 저장장치에서 사용하는 가장 작은 단위,  한 블록에 주소 하나 할당

파일 테이블과 블록

 

 

파일 분류

• 실행 파일 : 운영체제가 메모리로 올려 CPU를 사용하여 작업을 하는 파일
• 데이터 파일 : 실행 파일이 작업하는데 필요한 데이터를 모아놓은 파일

파일 분류와 파일 확장자

확장자와 맞는 응용 프로그램 : 연결 프로그램

 

 

 

 

파일 속성

 

• 파일 이름
• 파일 종류
• 파일 크기
• 파일 접근 시간
• 파일의 위치
• 파일의 접근 권한
• 파일의 소유자

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

파일 헤더와 고유 헤더

• 파일 헤더 : 파일 테이블 관리 / 파일의 이름, 종류, 크기, 시간, 접근 권한 등 정보를 보유
• 고유 헤더 : 응용프로그램이 필요로 하는 정보 ex) 파일의 버전 번호, 크기, 특수 정보 등

파일 헤더와 고유 헤더

 

파일 구조

순차 파일 구조

• 파일 내용이 하나의 긴 줄로 늘어선 형태
• 장점
  • 앞부터 순서대로 채워나가기에 낭비되는 부분이 없음
  • 구조가 단순하여 다른 저장장치에도 적용 가능
  • 구조가 단순하여 빠르게 처리됨
• 단점
  • 새로운 데이터를 삽입하거나 삭제할 때 시간이 오래 걸림
  • 데이터 검색에 적당하지 않음

순차파일 구조

 

인덱스 파일 구조

• 순차파일 구조 + 인덱스 테이블
• 인덱스 구조로 인해 순차 접근과 직접 접근이 가능
• 현대의 파일 시스템에 적용되고 있는 구조로,
  파일을 저장할 때는 순차파일 구조 / 파일에 접글할 때는 인덱스 테이블을 보고 원하는 파일에 접근

인덱스 파일 구조

 

직접 파일 구조

• 저장하려는 데이터의 값을 정의하여 물리적 주소로 바로 변환하려는 파일 구조
• 특정 함수를 이용하여 직접 접근이 가능한 파일구조
• 특정함수 = 해시 함수 hash function

 

 

 

디렉터리

• 관련 있는 파일을 하나로 모아 놓은 곳
• 하나의 디렉터리 안에 여러 개의 파일과 자식 디렉터리가 존재
• 디렉터리도 파일이며, 일반 파일에는 데이터 / 디렉터리에는 파일 정보 데이터가 담김

디렉터리의 개념 / 디렉터리 파일 구조

 

디렉터리 계층 구조

• 디렉터리는 여러 층으로 구성할 수 있음
• 루트 디렉터리 : 최상위에 있는 디렉터리
• 경로 : 파일이 전체 디렉터리 중 어디에 있는지를 나타내는 정보

디렉터리의 계층구조와 경로

• 절대 경로 : 루트 디렉터리를 기준으로 파일의 위치를 나타내는 방식
• 상대 경로 : 현재 있는 위치를 기준으로 파일의 위치를 표시하는 방식

 

디렉터리 구조

1단계 디렉터리 구조

• 루트 디렉터리 안에 새로운 디렉터리를 만들 수 있지만, 디렉터리 안에 새로운 자식 디렉터리를 만들 수는 없음

다단계 디렉터리 구조

• 단계 확장에 제약이 없고, 디렉터리에 파일과 디렉터리 둘 다 저장 가능

 

 

마운트

• 여러 개의 파티션을 통합하는 명령어

C / D / E 로 파티션 된 파일

파일 C, D, E를 한 파일로 마운트

2개의 파티션을 하나의 파일 시스템으로 만든 예

 

 

디스크 파일 할당

파일 내 블록을 연결하는 방식

• 연속 할당 방식
  • 파일을 구성하는 데이터를 연속적으로 배열하는 간단한 방식
  • 빈 공간에 파일의 크기가 맞지 않을 경우 연속할당이 불가능하기 때문에 실제 사용 X

 

• 불연속 할당 방식
  • 비어 있는 블록에 데이터를 분산하여 저장하는 방식
  • 연결 할당과 인덱스 할당이 대표적인 방식

 

 

 

 

연결 할당 / 체인 할당 Chained allocation

• 파일에 속한 데이터를 연결 리스트로 관리하는 방식
• 파일 테이블에는 시작 블록에 대한 정보만 저장, 나머지 데이터는 시작 블록부터 연결하여 저장
• 윈도우의 FAT ( File Allocation Table )이 연결 할당 / 체인 할당 방식 사용

연결 할당 방식

 

 

인덱스 할당 ( 유닉스 : I - node )

• 데이터의 인덱스를 담고 있는 인덱스 블록을 연결
• 인덱스 블록 : 실제 데이터의 위치에 관한 정보를 순서대로 보관
• 유닉스의 I-node 방식

인덱스 블록을 이용한 불연속 할당

I-node 인덱스 할당 방식의 예시

 

 

디스크의 빈 공간 관리

• 빈 공간 리스트 : 빈 공간의 효율적 관리를 위해 빈 블록의 정보만 모아 놓은 리스트
• 데이터를 지우고 새로운 데이터를 입력할 때 리스트에 있던 블록 중 맨 앞에 있는 블록에 할당

빈 공간 리스트의 변화

 

 

 

 

 

참고문헌

 

조성호 저, 「쉽게 배우는 운영체제」, 한빛아카데미, 2018, 616p

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⊙ 이 글은 개인 공부를 목적으로 작성된 글입니다.

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