Allocation of File Data in Disk
Contiguous Allocation
Linked Allocation
Indexed Allocation
Contiguous Allocation
단점
- externel fragmentation
- File grow가 어려움
-file 생성시 얼마나 큰 hole을 배당할 것인가?
-grow 가능 vs 낭비 (internal fragmentation)
장점
- Fast I/O
-한번의 seek/rotation으로 많은 바이트 transfer
-Realtime file 용으로, 또는 이미 run 중이던 process의 swapping용 - Direct access (=random access) 가능
Linked Allocation
장점
- External fragmentation 발생 안 함
단점
- No random access
- Reliability 문제 : 한 sector가 고장나 pointer가 유실되면 많은 부분을 잃음
- Pointer을 위한 공간이 block의 일부가 되어 공간 효율성을 떨어뜨림 : 512 bytes/sector, 4 bytes/pointer
변형
- File-allocation table (FAT) 파일 시스템
- 포인터를 별도로 위치에 보관하여 reliability와 공간효율성 문제 해결
Indexed Allocation
장점
- External fragmentation이 발생하지 않음
- Direct access 가능
단점
- Small file의 경우 공간 낭비 (실제로 많은 file들이 small)
- Too large file의 경우 하나의 block으로 index를 저장하기에 부족
-> 해결 방안 1. linked scheme 2. multi-level index
UNIX 파일시스템의 구조
FAT File System33
Free-Space Management
Bit map or bit vector
Bit map은 부가적인 공간을 필요로 함
연속적인 n개의 free block을 찾는데 효과적
Linked list
- 모든 free block들을 링크로 연결 (free list)
- 연속적인 가용공간을 찾는 것은 쉽지 않다
- 공간의 낭비가 없다
Grouping
- linked list 방법의 변형
- 첫번째 free block이 n개의 pointer를 가집
-n-1 pointer는 free data block을 가리킴
-마지막 pointer가 가리키는 block은 또 다시 n pointer를 가짐
Counting
- 프로그램들이 종종 여러 개의 연속적인 block을 할당하고 반납한다는 성질에 확인
- (first free block, # of contiguous free blocks)을 유지
Directory Implementation
Linear list
- <file name, file의 metadata>의 list
- 구현이 간단
- 디렉토리 내에 파일이 있는지 찾기 위해서는 linear search 필요 (time-consuming)
Hash Table
- linear list + hashing
- Hash table은 file name을 이 파일의 linear list의 위치로 바꾸어줌
- search time을 없앰
- Collision 발생 가능
File metadata의 보관 위치
- 디렉토리 내에 직접 보관
- 디렉토리에는 포인터를 두고 다른 곳에 보관 ex. inode, FAT 등
Long file name의 지원
- <file name, file의 metadata>의 list에서 각 entry는 일반적으로 고정 크기
- file name이 고정 크기의 entry 길이보다 길어지는 경우 entry의 마지막 부분에 이름의 뒷부분이 위치한 곳의 포인터를 두는 방법
- 이름의 나머지 부분은 동일한 directory file의 일부에 존재
VFS and NFS
Virtual File System (VFS)
- 서로 다른 다양한 file system에 대해 동일한 시스템 콜 인터페이스 (API)를 통해 접근할 수 있게 해주는 OS의 layer
Network File System (NFS)
- 분산 시스템에서는 네트워크를 통해 파일이 공유될 수 있음
- NFS는 분산 환경에서의 대표적인 파일 공유 방법임
Page Cache and Buffer Cache
Page Cache
- Virtual memory의 paging system에서 사용하는 page frame을 caching의 관점에서 설명하는 용어
- Memory-Mapped I/O를 쓰는 경우 file의 I/O에서도 page cache 사용
Memory-Mapped I/O
- File의 일부를 virtual memory에 mapping 시킴
- 매핑시킨 영역에 대한 메모리 접근 연산은 파일의 입출력을 수행하게 함
Buffer Cache
- 파일 시스템을 통한 I/O 연산은 메모리의 특정 영역인 buffer cache 사용
- File 사용의 locality 활용 : 한번 읽어온 block에 대한 후속 요청 시 buffer cache에서 즉시 전달
- 모든 프로세스가 공용으로 사용
- Replacement algorithm 필요 (LRU, LFU 등)
Unified Buffer Cache
- 최근의 OS에서는 기존의 buffer cache가 page cache에 통합됨
프로그램의 실행
