파일 시스템(File System)이란 무엇이며, 종류에는 어떤 것이 있나요?

김상욱·2024년 12월 3일

파일 시스템(File System)이란 무엇이며, 종류에는 어떤 것이 있나요?

파일 시스템은 컴퓨터에서 데이터를 저장하고 관리하기 위한 구조와 규칙의 집합. 디스크나 기타 저장 장치에 데이터를 저장하거나 검색할수 있도록 하는 역할. 파일 시스템은 데이터를 논리적으로 구조화하고, 파일이나 디렉토리를 관리하며, 사용자와 운영 체제 간의 데이터를 효율적으로 교환할 수 있도록 돕습니다.

데이터를 파일 단위로 저장하고 필요한 데이터를 빠르게 검색
파일의 생성, 삭제, 읽기, 쓰기, 권한 관리
저장 공간을 효율적으로 분배하고 관리
파일 접근 권한 설정 및 데이터 보호

Windows 파일 시스템
FAT(File Allocation Table) - 초기 파일 시스템으로, 간단한 구조와 높은 호환성을 가짐
NTFS(New Technology File System) - Windows의 주요 파일 시스템으로 보안 및 안정성이 뛰어남
Linux/Unix 파일 시스템
ext(Extended File System) : Linux의 기본 파일 시스템
XFS : 고성능 파일 시스템으로, 대용량 데이터와 병렬 처리를 효율적으로 관리
Btrfs(B-Tree File System) : 데이터 무결성과 스냅샷 지원, 고급 기능 제공.
MacOS 파일 시스템
HFS+ (Hierarchical File System Plus) : 이전 MacOS에서 사용하던 파일 시스템
APFS (Apple File System) : 최신 MacOS의 기본 파일 시스템
네트워크 파일 시스템
NFS(Network File System) : 네트워크를 통해 여러 사용자가 파일을 공유할 수 있게 설계
SMB(Server Message Block) : Windows와 Linux 간 파일 공유를 위해 자주 사용

신입, 취준 Java, Spring 백엔드 개발자 입장에서 파일 시스템(File System) 관련 실습을 진행할 필요는 상대적으로 적지만, 백엔드 개발자로서 파일 시스템을 다룰 수 있는 기초적인 실무 경험은 유용합니다. 특히 파일 업로드/다운로드, 파일 처리, 로그 관리, 대용량 데이터 처리와 같은 주제는 실제 프로젝트에서 자주 접하게 되므로 실습을 통해 익혀두는 것이 좋습니다.

실습 주제 및 아이디어

1. 파일 업로드/다운로드 기능 구현

목표: Spring MVC를 사용해 파일을 서버에 업로드하고, 저장된 파일을 다운로드하는 기능을 구현.
실습 포인트:
- MultipartFile 인터페이스를 활용한 파일 업로드.
- 업로드된 파일의 저장 위치를 설정 (e.g., C:/uploads 디렉토리).
- HTTP 응답으로 파일 다운로드 처리.
확장 실습:
- 업로드된 파일의 크기나 확장자 제한.
- 업로드 시 중복 파일명을 처리하기 위한 UUID 적용.

2. 파일 I/O 처리

목표: Java I/O를 사용하여 파일을 읽고 쓰는 로직을 작성.
실습 포인트:
- FileReader와 BufferedReader를 사용하여 텍스트 파일 읽기.
- FileWriter를 사용하여 텍스트 파일 쓰기.
- NIO를 활용한 비동기 파일 처리.
확장 실습:
- 대용량 파일 처리: 특정 조건에 따라 대용량 텍스트 파일을 분리 저장.

3. 로그 파일 관리

목표: Spring Boot와 SLF4J/Logback을 사용하여 애플리케이션 로그를 파일로 저장.
실습 포인트:
- Logback 설정 파일(logback.xml)을 통해 로그 파일 위치와 이름 지정.
- 로그 파일 롤링(기간별/용량별).
확장 실습:
- RollingFileAppender를 활용해 로그를 주기적으로 나누기.
- 로그 파일 분석 스크립트 작성 (Java로 간단한 파싱).

4. 대용량 파일 업로드 및 스트리밍

목표: Spring Boot에서 대용량 파일 업로드와 다운로드 스트리밍 처리.
실습 포인트:
- 업로드된 파일을 특정 디렉토리에 저장.
- 파일 다운로드 시 스트리밍 방식으로 메모리 사용 최소화.
확장 실습:
- 대용량 파일 업로드 시 진행률 표시 (프론트엔드와 연계).

5. 파일 데이터베이스 매핑

목표: 파일 메타데이터를 데이터베이스에 저장하고 파일은 서버 디스크에 저장.
실습 포인트:
- 파일 이름, 경로, 업로드 시간 등을 DB에 저장.
- 파일 삭제 시 DB와 디스크 상태를 동기화.
확장 실습:
- 파일 테이블에 소유자 및 권한 추가.

6. 파일 검색 기능 구현

목표: 서버 디렉토리에 저장된 파일 중 특정 이름이나 확장자를 검색.
실습 포인트:
- Java의 File 클래스와 재귀 탐색으로 디렉토리 구조 검색.
- 특정 파일 형식 필터링 (FilenameFilter 또는 Predicate 사용).
확장 실습:
- 검색 결과를 웹 API로 제공.
- 파일 미리보기 기능 추가.

실습 준비 환경

개발 환경:
- Spring Boot 프로젝트.
- Java 8 이상.
- 로컬 저장소(파일을 저장할 디렉토리) 설정.
필요 라이브러리:
- spring-boot-starter-web (웹 개발 필수).
- spring-boot-starter-logging (기본 로깅 기능 포함).
IDE 및 툴:
- IntelliJ IDEA 또는 Eclipse.
- Postman (API 테스트용).