🌟 본 게시물은 이화여자대학교 반효경 교수님 강의를 참고로 작성한 게시물 입니다. 틀린 내용은 꼬옥 지적 부탁드립니다 ! 🌟
📁 File System
1. File and File System
✔️ File
- “A named cllection of related information”
- 일반적으로 비휘발성의 보조기억장치에 저장
- 운영체제는 다양한 저장 장치를 file이라는 동일한 논리적 단위로 볼 수 있게 해줌
- Operation
- create, read, wrtie reponsition (lseek), delete, open, close 등
- (reponsition) 파일의 내용 위치정보 재정의
✔️ File attribute ( 혹은 파일의 metadata)
- 파일 자체의 내용이 아니라 파일을 관리하기 위한 각종 정보들
- 파일 이름, 유형, 저장된 위치, 파일 사이즈
- 접근 권한 (읽기/쓰기/실행), 시간 (생성/변경/사용), 소유자 등
✔️ File system
- 운영체제에서 파일을 관리하는 부분
- 파일 및 파일의 메타데이터, 디렉토리 정보 등을 관리
- 파일의 저장 방법 결정
- 파일 보호 등
2. Directory and Logical Disk
✔️ Directory
- 파일의 메타데이터 중 일부를 보관하고 있는 일종의 특별한 파일
- 그 디렉토리에 속한 파일 이름 및 파일 attribute들
- operation
- search for a file, create a
- list a directory, rename a file, travers the file system
✔️ Partition (=Logical Disk)
- 하나의 (물리적) 디스크 안에 여러 파티션을 두는게 일반적
- 여러 개의 물리적인 디스크를 하나의 파티션으로 구성하기도 함
- (물리적) 디스크를 파티션으로 구성한 뒤 각각에 파티션에 file system을 깔거나 swapping등 다른 용도로 사용할 수 있음
3. File Operation
파일에 대한 연산은 모두 system call
✔️ open(”/a/b/c”)
- 디스크로부터 파일 c의 메타데이터를 메모리로 가지고 옴
- 이를 위하여 directory path 를 search
- 루트 디렉토리 “/”를 open하고 그 안에서 파일(디렉토리) “a”의 위치 획득
- 파일 “a”를 open하고 그 안에서 파일(디렉토리) “b”의 위치 획득
- 파일 “b”를 open하고 그 안에서 파일(디렉토리 일수도 있음) “c”의 위치 획득
- 파일 “c”를 open한다.
- 파일의 경로가 길어질 경우 Directory path의 search에 너무 많은 시간이 소요 됨
- Open을 read / write와 별도로 두는 이유임
- 한번 open한 파일은 read / write 시 directory search 불필요
- Open file table
- 현재 open 된 파일들의 메타데이터 보관소 (in memory)
- 파일을 오픈하면 해당 메타데이터가 메모리에 저장됨
- 디스크의 메타데이터보다 몇 가지 정보가 추가
- Open한 프로세스의 수
- File offset: 파일 어느 위치 접근 중인지 표시 (별도 테이블 필요)
- 현재 open 된 파일들의 메타데이터 보관소 (in memory)
- File descriptor (file handle, file control block)
- Open file table에 대한 위치 정보 (프로세스 별)
- 프로세스 A가 open(”/a/b”)를 호출한다. (system call)
- 루트 디렉토리의 메타데이터 정보를 메모리에 할당한다.
- 루드 디렉토리의 메타데이터 정보로 디스크에 저장된 루트 디렉토리의 실제 내용을 검색한다 (루트 디렉토리 하위의 파일들 메타 데이터)
- 루트 디렉토리 컨텐츠에 파일 A의 정보가 존재한다. A는 사용자 프로그램이 호출한 파일의 경로에 포함되어 있기 때문에 A의 메타 데이터를 메모리에 할당한다.
- A의 메타데이터 정보로 디스크에 저장된 A의 컨텐츠 위치를 찾는다.
- A의 컨텐츠에 저장된 B의 메타데이터 정보를 메모리에 할당한다.
- open() System call의 결과값을 사용자 프로그램에게 전달한다 (파일 b의 위치를 가리키는 디스크립터를 리턴함)
- read(fd) = open()에서 리턴된 디스크립터와 읽을 범위를 지정하면 파일을 복사하고 메모리에 저장한 뒤(버퍼 캐싱) 프로그램에게 전달한다. (범위를 지정하지 않으면 처음부터 파일을 읽음)
4. File Protection
각 파일에 대해 누구에게 어떤 유형의 접근(read/write/execution)을 허락할 것인가?
✔️ Acess Control 방법
- Acess Control list: 파일별로 누구에게 어떤 접근 권한이 있는지를 표시한다. 연결 리스트 형태로 구현이 가능하다.
- Capabiliy: 사용자별로 자신이 접근 권한을 가진 파일 및 해당 권한을 표시한다. 마찬가지로 연결 리스트 형태로 구현이 가능하다.
✔️ Grouping
- 전체 user를 owner, group, public의 세 그룹으로 구분
- 일반적으로 가장 많이 사용되는 형식
- 각 파일에 대해 세 그룹의 접근 권한(rwx)를 3비트씩으로 표시
- (예) UNIX
- rwx(owner) r—(group) r—(other)
- owner는 모든 권한이 부여되어있고 group과 public은 읽기 권한만 부여된 상태이다.
- rwx(owner) r—(group) r—(other)
✔️ Password
- 파일마다 password를 두는 방법 (디렉토리 파일에 두는 방법도 가능)
- 모든 접근 권한에 대해 하나의 password: all-or-nothing
- 접근 권한별 password: 암기 문제, 관리 문제
5.File System의 Mounting
앞에서 하나의 물리적 디스크를 파티션으로 나눠 여러개의 논리적 디스크로 사용할 수 있다고 설명했다. 각각의 논리적 디스크에는 파일 시스템을 설치할 수 있는데, 서로 다른 논리적 디스크에 존재하는 파일 시스템에 접근하려면 어떻게 해야할까? 다른 파티션에 존재하는 파일시스템에 접근하게 해주는 Mounting 기법이 존재한다. Mouting 기법이 무엇인지 알아보자
- 최상위 파일 시스템에 다른 파티션에 존재하는 파일 시스템에 연결된 디렉토리를 생성한다
- 연결된 디렉토리에 진입하면 해당 파티션에 존재하는 파일 시스템에 접근이 가능하다.
6. Access Methods
✔️ 시스템이 제공하는 파일 정보의 접근 방식
- 순차 접근 (sequential access)
- 카세트 테이프를 사용하는 방식처럼 접근
- 읽거나 쓰면 offset은 자동적으로 증가
- 직접 접근 (direct access, random access)
- LP 레코드 판과 같이 접근하도록 함
- 파일을 구성하는 레코드를 임의의 순서로 접근할 수 있음
Reference
이화여자대학교 반효경 교수님 운영체제 강의