파일 디스크립터와 파일 시스템

파일 디스크립터

파일 디스크립터는 운영 체제가 파일을 포함한 I/O 리소스를 추상화하여 관리하기 위해 사용하는 정수 기반의 인덱스이다. 이는 운영 체제의 핵심 컴포넌트로, 열린 파일, 소켓, 파이프 등의 리소스에 접근할 때 사용된다. 파일 디스크립터를 통해 프로그램은 읽기, 쓰기, 실행과 같은 다양한 입출력 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, UNIX 시스템에서는 파일을 열 때 open() 시스템 호출이 파일 디스크립터를 반환하며, 이후 이 디스크립터를 사용하여 해당 파일에 대한 모든 작업을 수행한다.

파일 시스템

파일 시스템은 데이터를 저장하고, 검색하는 방식을 정의하는 운영 체제의 구성 요소이다. 이 시스템은 데이터를 디스크에 저장하는 구조와 사용자가 이 데이터에 접근하는 방법을 제공한다. 파일 시스템은 데이터의 저장 방식, 관리 방식, 접근 방식, 보안, 공간 할당 등을 결정하는 많은 기술들을 포함하고 있다. 예를 들어, FAT, NTFS, ext4 등 다양한 유형의 파일 시스템이 존재하며, 각각은 성능, 확장성, 보안 등에 있어 특정 장단점을 가진다.

I-Node (아이노드)

아이노드는 UNIX와 UNIX 계열 운영 체제에서 파일 메타데이터를 저장하는 데이터 구조이다. 각 파일 또는 디렉토리는 고유한 아이노드를 가지며, 아이노드에는 파일의 권한, 소유자 정보, 파일 사이즈, 생성 시간, 마지막 수정 시간, 데이터가 저장된 물리적 위치 등의 정보가 포함된다. 아이노드는 파일 시스템 내에서 파일을 식별하는 중요한 역할을 하며, 파일 이름은 별도로 저장되며 아이노드 번호를 통해 참조된다.

파일 관련 함수의 작동 방식

Python의 open()

Python에서 open() 함수는 파일을 다루기 위한 기본적인 함수이다. 이 함수는 파일 경로와 모드(읽기, 쓰기 등)를 인자로 받아 파일 객체를 반환한다. 반환된 파일 객체를 통해 파일 읽기, 쓰기 작업을 수행할 수 있으며, 이 객체는 내부적으로 파일 디스크립터를 관리하여 운영 체제와의 통신을 처리한다. Python의 open()은 버퍼링을 자동으로 관리하여, 디스크 I/O의 효율성을 높인다.

# Python에서 파일 열기 예제
with open('example.txt', 'r') as file:
    content = file.read()
    print(content)

Java의 BufferedReader와 BufferedWriter

Java에서 BufferedReader와 BufferedWriter를 사용하여 파일 입출력을 처리한다. 이 클래스들은 Java의 I/O 스트림 라이브러리의 일부로, 버퍼를 사용하여 입출력 성능을 향상시킨다. BufferedReader는 파일로부터 텍스트를 효율적으로 읽기 위해 사용되며, BufferedWriter는 텍스트를 파일에 쓰기 위해 사용된다. 이들은 파일을 라인 단위로 읽거나 쓸 수 있는 메소드를 제공하며, 내부적으로 파일 디스크립터를 사용하여 저수준 파일 I/O 작업을 처리한다.

// Java에서 파일 읽기 예제
BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("example.txt"));
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
    System.out.println(line);
}
reader.close();