File Concept

• Contiguous logical address space
• Types:
  • Data
    • numeric
    • character
    • binary
  • Program
• Contents defined by file’s creator
  • Many types
    • Consider text file, source file, executable file

• 연속 논리 주소 공간
• 유형:
  • 데이터
    • numeric
    • character
    • binary
  • 프로그램
• 파일 작성자가 정의한 내용
  • 많은 종류
    • 텍스트 파일, 원본 파일, 실행 파일 고려

File Attributes

• Name – only information kept in human-readable form
• Identifier – unique tag (number) identifies file within file system
• Type – needed for systems that support different types
• Location – pointer to file location on device
• Size – current file size
• Protection – controls who can do reading, writing, executing
• Time, date, and user identification – data for protection, security, and usage monitoring
• Information about files are kept in the directory structure, which is maintained on the disk
• Many variations, including extended file attributes such as file checksum
• Information kept in the directory structure

• 이름 – 사람이 읽을 수 있는 형태로 보관된 정보만 해당
• 식별자 – 고유 태그(번호)가 파일 시스템 내의 파일을 식별한다.
• 유형 – 다양한 유형을 지원하는 시스템에 필요
• 위치 – 장치의 파일 위치에 대한 포인터
• 크기 – 현재 파일 크기
• 보호 – 읽기, 쓰기, 실행을 수행할 수 있는 사용자를 제어
• 시간, 날짜 및 사용자 식별 – 보호, 보안 및 사용 모니터링을 위한 데이터
• 파일에 대한 정보는 디스크에 유지되는 디렉토리 구조에 보관된다.
• 파일 체크섬과 같은 확장된 파일 속성을 포함한 많은 변형이 존재한다.
• 정보는 디렉토리 구조에 보관된다.

File info Window on Mac OS X

File Operations

• File is an abstract data type
• Create
• Write – at write pointer location
• Read – at read pointer location
• Reposition within file - seek
• Delete
• Truncate
• Open(Fi) – search the directory structure on disk for entry Fi, and move the content of entry to memory
• Close (Fi) – move the content of entry Fi in memory to directory structure on disk

• 파일은 추상 데이터 유형이다.
• 작성
• 쓰기 – 쓰기 포인터 위치
• 읽기 – 읽기 포인터 위치
• 파일 내 위치 변경 - 검색
• 삭제
• 잘라내기
• 열기(Fi) – 디스크의 디렉토리 구조에서 항목 Fi를 검색하고 항목의 내용을 메모리로 이동한다.
• 닫기(Fi) – 메모리의 항목 Fi 내용을 디스크의 디렉토리 구조로 이동한다.

Open Files

• Several pieces of data are needed to manage open files:
  • Open-file table: tracks open files
  • File pointer: pointer to last read/write location, per process that has the file open
  • File-open count: counter of number of times a file is open – to allow removal of data from open-file table when last processes closes it
  • Disk location of the file: cache of data access information
  • Access rights: per-process access mode information

• 열려 있는 파일을 관리하려면 다음과 같은 몇 가지 데이터가 필요하다.
  • 열린 파일 테이블: 열려 있는 파일을 추적한다.
  • 파일 포인터: 파일이 열린 프로세스별 마지막 읽기/쓰기 위치 포인터
  • 파일 열기 횟수: 파일 열기 횟수 카운터 - 마지막 프로세스에서 파일을 닫을 때 파일 열기 테이블에서 데이터를 제거할 수 있다.
  • 파일의 디스크 위치: 데이터 액세스 정보 캐시
  • 액세스 권한: 프로세스별 액세스 모드 정보

Open File Locking

• Provided by some operating systems and file systems
  • Similar to reader-writer locks
  • Shared lock similar to reader lock – several processes can acquire concurrently
  • Exclusive lock similar to writer lock
• Mediates access to a file
• Mandatory or advisory:
  • Mandatory – access is denied depending on locks held and requested
  • Advisory – processes can find status of locks and decide what to do

• 일부 운영 체제 및 파일 시스템에서 제공
  • reader-writer lock과 유사
  • shared lock은 reader lock과 유사하다. 여러 프로세스가 동시에 수행될 수 있다.
  • exclusive lock writer lock과 유사하다.
• 파일에 대한 액세스를 조정한다.
• 필수 또는 권고 사항:
  • 필수 – 유지 및 요청된 잠금에 따라 액세스가 거부된다.
  • 권고 – 프로세스에서 잠금 상태를 확인하고 수행할 작업을 결정할 수 있다.

File Locking Example - Java API

File Types - Name, Extension

File Structure

• None - sequence of words, bytes
• Simple record structure
  • Lines
  • Fixed length
  • Variable length
• Complex Structures
  • Formatted document
  • Relocatable load file
• Can simulate last two with first method by inserting appropriate control characters
• Who decides:
  • Operating system
  • Program

• 없음 - 단어 순서, 바이트
• 단순 레코드 구조
  • 선
  • 고정길이
  • 가변 길이
• 복잡한 구조
  • 서식 있는 문서
  • 재배치 가능한 로드 파일
• 적절한 제어 문자를 삽입하여 첫 번째 방법으로 마지막 두 개를 시뮬레이션할 수 있다.
• 결정하는 사람:
  • 운영 체제
  • 프로그램

Sequential-access File

Access Methods

• Sequential Access
  read next
  write next
  reset
  no read after last write
  (rewrite)

• Direct Access – file is fixed length logical records
  read n
  write n
  position to n
  read next
  write next
  rewrite n
  n = relative block number

• Relative block numbers allow OS to decide where file should be placed

  • See allocation problem in Ch 12

• 순차 액세스
  다음을 읽다
  다음에 쓰다
  재설정하다
  마지막 쓰기 후 읽기 없음
  (계속)

• 직접 액세스 – 파일은 고정 길이의 논리적 레코드이다.
  읽혔다
  글을 쓰다
  n에 위치시키다.
  다음을 읽다
  다음에 쓰다
  n을 고쳐 쓰다
  n = 상대 블록 번호

• 상대적인 블록 번호를 통해 OS가 파일을 배치할 위치를 결정할 수 있다.

  • Ch 12의 할당 문제 참조

Simulation of Sequential Access on Direct-access File

Other Access Methods

• Can be built on top of base methods
• General involve creation of an index for the file
• Keep index in memory for fast determination of location of data to be operated on (consider UPC code plus record of data about that item)
• If too large, index (in memory) of the index (on disk)
• IBM indexed sequential-access method (ISAM)
  • Small master index, points to disk blocks of secondary index
  • File kept sorted on a defined key
  • All done by the OS
• VMS operating system provides index and relative files as another example (see next slide)

• 기본 메서드를 기반으로 구축 가능
• 일반적으로 파일에 대한 index 생성이 포함된다.
• 작업할 데이터의 위치를 빠르게 결정할 수 있도록 메모리에 인덱스를 보관한다(UPC 코드와 해당 항목에 대한 데이터 기록을 고려).
• 너무 클 경우 인덱스의 인덱스(메모리 내)(디스크 내)
• IBM 색인 순차 액세스 방법(ISAM)
  • 작은 마스터 인덱스, 보조 인덱스의 디스크 블록을 가리킨다.
  • 정의된 키에 정렬된 파일
  • 모든 작업이 OS에서 수행됨
• VMS 운영 체제는 인덱스 및 관련 파일을 다른 예로 제공한다(다음 슬라이드 참조).

Example of Index and Relative Files

Disk and Directory Structure

Directory Structure

• A collection of nodes containing information about all files

• Both the directory structure and the files reside on disk

• 모든 파일에 대한 정보를 포함하는 노드 모음

• 디렉터리 구조와 파일이 모두 디스크에 있다.

Disk Structure

• Disk can be subdivided into partitions
• Disks or partitions can be RAID protected against failure
• Disk or partition can be used raw – without a file system, or formatted with a file system
• Partitions also known as minidisks, slices
• Entity containing file system known as a volume
• Each volume containing file system also tracks that file system’s info in device directory or volume table of contents
• As well as general-purpose file systems there are many special-purpose file systems, frequently all within the same operating system or computer

• 디스크를 파티션으로 세분화할 수 있다.
• 디스크 또는 파티션은 장애로부터 RAID 보호 가능
• 디스크 또는 파티션을 파일 시스템 없이 원시적으로 사용하거나 파일 시스템으로 포맷할 수 있습니다.
• 미니 디스크, 슬라이스라고도 하는 파티션
• volume으로 알려진 파일 시스템을 포함하는 엔티티
• 또한 파일 시스템을 포함하는 각 볼륨은 device directory* 또는 volume table of contents*에서 해당 파일 시스템의 정보를 추적합니다.
• 범용 파일 시스템뿐만 아니라 특수 파일 시스템도 다수 존재하며, 대부분 동일한 운영 체제 또는 컴퓨터 내에 있습니다.

A Typical File-system Organization

Types of File Systems

• We mostly talk of general-purpose file systems
• But systems frequently have may file systems, some general- and some special- purpose
• Consider Solaris has
  • tmpfs – memory-based volatile FS for fast, temporary I/O
  • objfs – interface into kernel memory to get kernel symbols for debugging
  • ctfs – contract file system for managing daemons
  • lofs – loopback file system allows one FS to be accessed in place of another
  • procfs – kernel interface to process structures
  • ufs, zfs – general purpose file systems

• 우리는 주로 범용 파일 시스템에 대해 이야기한다.
• 그러나 시스템에는 종종 파일 시스템이 있으며 일부는 일반적이고 일부는 특수한 용도로 사용된다.
• Solaris has를 고려해리.
  • tmpfs – 빠르고 일시적인 I/O를 위한 메모리 기반 휘발성 FS
  • objfs – 디버깅을 위한 커널 기호를 얻기 위해 커널 메모리에 인터페이스를 제공한다.
  • ctfs – 데몬을 관리하기 위한 계약 파일 시스템
  • lofs – 루프백 파일 시스템을 통해 다른 FS 대신 하나의 FS에 액세스할 수 있다.
  • procfs – 구조를 처리하기 위한 커널 인터페이스
  • ufs, zfs – 범용 파일 시스템

Operations Performed on Directory

• Search for a file
• Create a file
• Delete a file
• List a directory
• Rename a file
• Traverse the file system

• 파일 검색
• 파일 만들기
• 파일 삭제
• 디렉터리 나열
• 파일 이름 바꾸기
• 파일 시스템 횡단

Directory Organization

The directory is organized logically to obtain

• Efficiency – locating a file quickly
• Naming – convenient to users
  • Two users can have same name for different files
  • The same file can have several different names
• Grouping – logical grouping of files by properties, (e.g., all Java programs, all games, …)

디렉토리가 논리적으로 구성되어 있다.

• 효율성 – 파일을 신속하게 찾을 수 있음
• 이름 지정 – 사용자에게 편리함
• 두 사용자가 서로 다른 파일에 대해 동일한 이름을 가질 수 있음
• 동일한 파일은 여러 개의 다른 이름을 가질 수 있음.
• 그룹화 – 속성별로 파일을 논리적으로 그룹화 (예: 모든 Java 프로그램, 모든 게임 등).

Single-Level Directory

• A single directory for all users

• Naming problem
• Grouping problem

Two-Level Directory

• Separate directory for each user
  
• Path name
• Can have the same file name for different user
• Efficient searching
• No grouping capability

Tree-Structured Directions

• Efficient searching
• Grouping Capability
• Current directory (working directory)
  • cd /spell/mail/prog
  • type list

• Absolute or relative path name
• Creating a new file is done in current directory
• Delete a file
  • rm file-name
• Creating a new subdirectory is done in current directory
  • mkdir dir-name
• Example: if in current directory /mail
  • mkdir count

Deleting “mail” -> deleting the entire subtree rooted by “mail”

Acyclic-Graph Directions (Cont.)

• Two different names (aliasing)

• If dict deletes list -> dangling pointer

  • Solutions:
    • Backpointers, so we can delete all pointersVariable size records a problem
    • Backpointers using a daisy chain organization
    • Entry-hold-count solution

• New directory entry type

  • Link – another name (pointer) to an existing file
  • Resolve the link – follow pointer to locate the file

• 두 개의 다른 이름(앨리어싱)

• dict가 목록을 삭제하면 -> dangling 포인터

  • 해결책:
    • 모든 포인터를 삭제할 수 있도록 백 포인터. 가변 크기가 문제를 기록합니다.
    • 데이지 체인 조직을 사용한 백 포인터
    • 엔트리-홀드-카운트 솔루션

• 새 디렉토리 항목 유형

  • 링크 – 기존 파일에 대한 다른 이름(포인터)
  • 링크를 확인한다. 포인터를 따라 파일을 찾는다.

General Graph Directory

• How do we guarantee no cycles?
  • Allow only links to file not subdirectories
  • Garbage collection
  • Every time a new link is added use a cycle detection algorithm to determine whether it is OK

• 사이클이 없다는 것을 어떻게 보장하는가?
  • 하위 디렉토리가 아닌 파일에 대한 링크만 허용
  • 쓰레기 수거
  • 새 링크가 추가될 때마다 주기 감지 알고리즘을 사용하여 정상인지 확인한다.

File System Mounting

• A file system must be mounted before it can be accessed
• A unmounted file system (i.e., Fig. 11-11(b)) is mounted at a mount point

• 파일 시스템에 액세스하려면 마운트해야 한다.
• 마운트 해제된 파일 시스템(즉, 그림 11-11(b))은 마운트 지점에 마운트된다.

Mount Point

File Sharing

• Sharing of files on multi-user systems is desirable
• Sharing may be done through a protection scheme
• On distributed systems, files may be shared across a network
• Network File System (NFS) is a common distributed file-sharing method
• If multi-user system
  • User IDs identify users, allowing permissions and protections to be per-user
  • Group IDs allow users to be in groups, permitting group access rights
  • Owner of a file / directory
  • Group of a file / directory

• 다중 사용자 시스템에서 파일을 공유하는 것이 바람직하다.
• 공유는 보호 체계를 통해 수행될 수 있다.
• 분산 시스템에서는 네트워크를 통해 파일을 공유할 수 있다.
• NFS(네트워크 파일 시스템)는 일반적인 분산 파일 공유 방법이다.
• 다중 사용자 시스템인 경우
  • 사용자 ID가 사용자를 식별하여 사용자별 권한 및 보호 허용한다.
  • 그룹 ID는 사용자가 그룹에 속해 그룹 액세스 권한을 허용한다.
  • 파일/디렉토리 소유자
  • 파일/디렉토리 그룹

File Sharing - Remote File Systems

• Uses networking to allow file system access between systems
  • Manually via programs like FTP
  • Automatically, seamlessly using distributed file systems
  • Semi automatically via the world wide web
• Client-server model allows clients to mount remote file systems from servers
  • Server can serve multiple clients
  • Client and user-on-client identification is insecure or complicated
  • NFS is standard UNIX client-server file sharing protocol
  • CIFS is standard Windows protocol
  • Standard operating system file calls are translated into remote calls
• Distributed Information Systems (distributed naming services) such as LDAP, DNS, NIS, Active Directory implement unified access to information needed for remote computing

• 네트워킹을 사용하여 시스템 간 파일 시스템 액세스 허용
  • FTP와 같은 프로그램을 통해 수동으로 실행
  • 분산 파일 시스템을 자동으로 원활하게 사용
  • 월드 와이드 웹을 통해 반자동으로 실행
• 클라이언트-서버 모델을 통해 클라이언트가 서버에서 원격 파일 시스템을 마운트할 수 있다.
  • 서버가 여러 클라이언트에 서비스를 제공할 수 있다.
  • 클라이언트 및 사용자 온 클라이언트 식별이 안전하지 않거나 복잡하다.
  • NFS는 표준 UNIX 클라이언트-서버 파일 공유 프로토콜이다.
  • CIFS는 표준 윈도우즈 프로토콜이다.
  • 표준 운영 체제 파일 호출이 원격 호출로 변환된다.
• LDAP, DNS, NIS, Active Directory와 같은 분산형 정보 시스템(분산 명명 서비스)은 원격 컴퓨팅에 필요한 정보에 대한 통합 액세스를 구현한다.

File Sharing - Failure Modes

• All file systems have failure modes
  • For example corruption of directory structures or other non-user data, called metadata
• Remote file systems add new failure modes, due to network failure, server failure
• Recovery from failure can involve state information about status of each remote request
• Stateless protocols such as NFS v3 include all information in each request, allowing easy recovery but less security

• 모든 파일 시스템에 장애 모드가 있다.
  • 예를 들어 디렉토리 구조 또는 메타데이터라고 하는 사용자가 아닌 다른 데이터의 손상
• 원격 파일 시스템이 네트워크 장애, 서버 장애로 인한 새로운 장애 모드 추가
• 장애로부터의 복구에는 각 원격 요청의 상태에 대한 상태 정보가 포함될 수 있다.
• NFS v3과 같은 상태 비저장 프로토콜은 각 요청에 모든 정보를 포함하므로 복구는 쉽지만 보안은 떨어진다.

File Sharing - Consistency Semantics

• Specify how multiple users are to access a shared file simultaneously
  • Similar to Ch 5 process synchronization algorithms
    • Tend to be less complex due to disk I/O and network latency (for remote file systems
  • Andrew File System (AFS) implemented complex remote file sharing semantics
  • Unix file system (UFS) implements:
    • Writes to an open file visible immediately to other users of the same open file
    • Sharing file pointer to allow multiple users to read and write concurrently
  • AFS has session semantics
    • Writes only visible to sessions starting after the file is closed

• 여러 사용자가 공유 파일에 동시에 액세스하는 방법 지정
  • Ch 5 프로세스 동기화 알고리즘과 유사
    • (원격 파일 시스템의 경우) Disk I/O 및 네트워크 대기 시간으로 인해 덜 복잡해지는 경향이 있음
  • Andrew File System(AFS)은 복잡한 원격 파일 공유 의미론을 구현했다.
  • 유닉스 파일 시스템(UFS)은 다음을 구현한다.
    • 동일한 열린 파일의 다른 사용자가 바로 볼 수 있는 열린 파일에 쓰기
    • 여러 사용자가 동시에 읽고 쓸 수 있도록 파일 포인터 공유
  • AFS에 세션 의미론이 있음
    • 파일을 닫은 후 시작되는 세션에만 기록

Protection

• File owner/creator should be able to control:
  • what can be done
  • by whom
• Types of access
  • Read
  • Write
  • Execute
  • Append
  • Delete
  • List

• 파일 소유자/작성자는 다음을 제어할 수 있어야 합니다.
  • 할 수 있는 일
  • 누구에 의해
• 액세스 유형
  • 읽기
  • 쓰다
  • 실행
  • 추가
  • 삭제
  • 리스트

Access Lists and Groups

• Mode of access: read, write, execute
• Three classes of users on Unix / Linux
  RWX
  a) owner access 7 -> 1 1 1
  b) group access 6 -> 1 1 0
  c) public access 1 -> 0 0 1
• Ask manager to create a group (unique name), say G, and add some users to the group.
• For a particular file (say game) or subdirectory, define an appropriate access.

• 액세스 모드: 읽기, 쓰기, 실행
• Unix/Linux의 세 가지 사용자 클래스
• 관리자에게 그룹(고유한 이름)을 만들고 G라고 말하고 그룹에 일부 사용자를 추가하도록 요청한다.
• 특정 파일(예: 게임) 또는 하위 디렉터리에 대해 적절한 액세스를 정의한다.

Windows 7 Access-Control List Management

A Sample UNIX Directory Listing