[운영체제] File System

정태규·2023년 6월 16일

운영체제

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OS 입장에서는 file은 사용자가 만들어놓은 data에다가 이름을 붙여놓은 것이다.
data들은 쪼개서 storage 장치에 저장한다.

file에 들어가는 정보(meta data)

name
indentifier : 사람이 file을 맵핑하는것은 name이 될 것이고, 운영체제는 file identifier로 맵핑한다.
type
location
size
protection/Permission
time,data,user identification

file Operation

file은 abstract한 data type이다.

create a file
write a file
read a file
file 내에서 reposition
delete
truncate : contents를 지우지만 속성은 유지

file access

프로세스는 open file마다 "file pointer"를 가지고 있다.
read와 written이 어디까지 진행됐는지 위치를 표시한다.
current position이 file pointer 위치이다.
read()/write()는 자동적으로 file pointer 위치를 변경한다.
lseek()은 file pointer 위치를 재조정할 수 있다.

open file table

어느 파일이 몇개나 열려있는지,위치,permission등등을 관리한다.

file descripter(fd) table

각 프로세스는 file descripter table을 가지고 있고, 이 fd table은 open file들의 fd를 저장한다.
같은 process의 thread들은 fd table을 공유한다.
fork()로 읽으면 fd table이 복제된다.

open file들은 fd로 표시된다.

Directories

윈도우에서는 folder 라고도 하지만,원래는 directory이다. directory의 사전적 의미는 어디에 뭐가 있는지 방향을 알려주는 것이다. directory는 사실 folder안에 파일을 담는게 아니라, file이 어디있는지 알려주는 것이다.
directory도 파일이고 이 파일이 다른 파일들의 meta data의 정보를 가지고 있는 것이다. 즉 파일의 이름의 위치나 사이즈 등을 가지고 있는 것이다. 실제 파일 데이터는 디스크 상의 데이터 블록에 저장되고, file descriptor를 통해서 파일의 데이터 블록에 접근하여 파일의 내용을 읽거나 쓸 수 있다.

위 그림에서 예를 들자면,
root directory에는 directory 형태의 file 3개가 있고, spell이라는 파일을(file id 2) 열어보면 3개의 파일의 meta data가 들어 있다. mail은 directory 형태이고 나머지 2개는 file 형태이다. stat이라는 file을 들어가보면 43번 file id로 찾아가게 되고 이 file id는 file descriptor에 맵핑되어 있어서 해당 fd로 찾아가면 거기에 file data가 저장되어 있다. 그러면 이제 file descriptor를 가지고 write나 read를 하는것이다.

file id -> inod
directory entry -> dentry

hard link

directory 하나하나를 dircetory entry라고 하는데 이 directory entry가 file data를 poining 할 수 있다. directory entry에서 해당하는 file id로 link를 건다. 이걸 hard link라고 한다. 한 file을 많은 directory entry가 pointing할 수 있기 때문에 한 file id에 대해 hard link는 여러개일 수 있다.

symbolic link

파일의 경로를 가지고 링크를 건다. directory entry가 hard link 처럼 file id 번호로 링크를 거는게 아니라, 다른 파일의 파일 이름(경로)으로 링크를 건다.
그래서, 해당 경로에 있는 파일이 지워지면 symbolic link로 들어가도 파일을 찾을 수가 없다.

file system 구현

그렇다면 이 파일들을 storage에는 어떻게 저장할 수 있을까??
위 그림처럼 a.out이나 peng.jpg의 크기가 한 block에 저장하기가 힘들기 때문에 몇개로 나눠서 저장한다. 각 파일의 meta data들은 directory에 저장되어 있고 그 meta data는 실제 파일의 block을 찾아가도록 쓰여있다.