파일을 연다는게 정확하게 내부적으로 어떤 동작을 말하는거야?
"파일을 열다"라는 표현은 운영체제에서 파일에 접근하고, 읽고, 쓰는 등의 작업을 수행하기 위해 파일을 사용할 수 있는 상태로 만드는 것을 의미합니다.
파일을 열 때 운영체제는 다음과 같은 일련의 작업을 수행합니다:
1. 파일 경로 확인: 운영체제는 제공된 파일 경로를 확인하고 파일의 실제 위치를 결정합니다. 이 과정에서 파일 시스템을 검색하고, 필요한 디렉토리와 파일의 메타데이터를 찾습니다.
2. 접근 권한 확인: 운영체제는 파일에 대한 사용자의 접근 권한을 확인합니다. 예를 들어, 사용자가 파일을 읽을 수 있는지, 쓸 수 있는지, 실행할 수 있는지를 확인합니다.
3. 파일 디스크립터 생성: 파일에 대한 접근이 허용되면, 운영체제는 파일 디스크립터를 생성합니다. 파일 디스크립터는 개방된 파일에 대한 참조이며, 프로세스가 파일을 읽고 쓰는데 사용합니다.
4. 파일 포인터 초기화: 파일 디스크립터가 생성되면, 운영체제는 파일 내의 위치를 가리키는 파일 포인터를 초기화합니다. 일반적으로 파일을 처음 열 때, 이 포인터는 파일의 시작 부분을 가리킵니다.
이러한 과정을 거친 후, 프로그램은 생성된 파일 디스크립터를 통해 파일을 읽고 쓰거나 다른 파일 관련 작업을 수행할 수 있습니다.
이렇게 열린 파일은 반드시 작업이 끝난 후에는 닫혀야 하며, 이는 운영체제 리소스를 효율적으로 관리하기 위한 중요한 단계입니다.
파일디스크립터는 정수값인데 이게 어떻게 파일에 대한 참조가 되는거야? 파일 디스크립터와 매핑된 포인터를 따로 관리하는거야?
파일 디스크립터는 실제로는 정수값이지만,
이는 실제 파일이나 다른 I/O 리소스를 가리키는 인덱스나 핸들 역할을 합니다.
즉, 파일 디스크립터는 프로그램이 운영체제에게 특정 파일이나 리소스를 지칭할 때 사용하는 식별자라고 생각할 수 있습니다.
파일 디스크립터가 실제로 어떻게 파일을 참조하는지에 대해서는,
운영체제가 내부적으로 파일 디스크립터 테이블이라는 데이터 구조를 관리하고 있습니다.
파일 디스크립터 테이블은 각 파일 디스크립터가 실제로 어떤 파일을 가리키는지에 대한 정보를 담고 있습니다.
예를 들어, 프로그램이 파일을 열면 운영체제는 새로운 파일 디스크립터를 생성하고,
이 디스크립터와 연관된 정보 (예: 파일의 위치, 상태, 권한 등)를 파일 디스크립터 테이블에 저장합니다.
프로그램이 파일 디스크립터를 사용하여 I/O 작업을 요청하면, 운영체제는 이 테이블을 조회하여 해당 디스크립터가 어떤 파일을 가리키는지 확인하고,
그에 따라 적절한 작업을 수행합니다.
따라서, 프로그램 관점에서 보면 파일 디스크립터는 단순히 정수일 뿐이지만,
이는 운영체제가 관리하는 내부 데이터 구조에 대한 참조로 작용합니다.
이런 방식을 통해 운영체제는 파일 디스크립터를 통한 접근을 안전하게 제어하고,
리소스를 효율적으로 관리할 수 있습니다.
아 그럼 파일을 삭제한다는건 실제로는 데이터를 지우는게 아니라 inode항목을 지우는거고, 하드링크는 이 inode를 그대로 들고 있으니까 원본 inode를 삭제해도 문제가 없는데, 소프트링크는 원본의 inode를 가지는게 아니라 원본의 inode에 참조할 수 있는 파일이름만 가지고 있어서 원본의 inode가 삭제되면 더이상 파일에 접근 못한다는거야?
네, 맞습니다.
파일을 삭제한다는 것은 일반적으로 파일의 데이터를 직접 지우는 것이 아니라,
파일 시스템에서 해당 파일에 대한 참조(일반적으로 inode)를 제거하는 것을 의미합니다.
이렇게 하면 파일 데이터가 있는 디스크 공간이 '사용 가능'한 것으로 표시되어 새로운 데이터를 위해 재사용될 수 있게 됩니다.
하드 링크는 원본 파일의 inode를 직접 참조하기 때문에,
원본 파일의 이름이 파일 시스템에서 제거되더라도 해당 inode는 여전히 존재하고, 따라서 해당 파일 데이터에 접근할 수 있습니다.
하지만, 모든 하드 링크가 제거되면 inode는 '사용되지 않는 것'으로 표시되고,
그에 연결된 데이터 또한 삭제될 수 있습니다.
반면에, 소프트 링크(또는 심볼릭 링크)는 원본 파일의 이름(path)을 참조합니다.
따라서 원본 파일이 삭제되면 소프트 링크는 '끊어진' 링크가 되며,
더 이상 해당 파일 데이터에 접근할 수 없게 됩니다.
open file table의 인덱스로 파일디스크립터가 사용되는거야?
네, 맞습니다. 파일 디스크립터는 운영 체제가 관리하는 "열린 파일 테이블"이라는 데이터 구조의 인덱스로 사용됩니다.
"열린 파일 테이블"은 운영 체제가 현재 열린 파일들에 대한 정보를 유지하고 추적하는데 사용하는 데이터 구조입니다. 각 테이블 항목은 해당 파일에 대한 다양한 정보를 포함하며, 이 정보에는 파일의 위치, 파일 접근 권한, 현재 파일 위치(읽기/쓰기 작업이 일어날 위치) 등이 포함될 수 있습니다.
파일을 열 때 운영 체제는 이 테이블에 새 항목을 만들고, 이 항목에 대한 인덱스를 프로세스에게 파일 디스크립터로 반환합니다. 이후 프로세스가 파일 입출력을 수행할 때 파일 디스크립터를 사용하여 해당 파일을 참조합니다. 이 파일 디스크립터는 운영 체제가 "열린 파일 테이블"에서 해당 파일의 상태와 위치를 식별하는데 사용됩니다.
