보조기억장치의 정보 저장 및 관리 프로그램

보조기억장치의 정보를 파일 및 디렉터리(폴더)의 형태로 저장하고 관리할 수 있도록 하는 운영체제 내부 프로그램 (파일 시스템 덕분에 보조기억장치에 있는 많은 정보의 덩어리를 파일과 디렉터리의 형태로 저장 및 관리 가능)

파일과 디렉터리

파일시스템 이해를 위해, 먼저 파일과 디렉터리가 무엇으로 이뤄져 있는지, 파일과 디렉터리가 보조기억장치에 어떻게 저장될 수 있는지 이해 필요

파일

• 구성 요소
  • 파일 이름
  • 파일 실행을 위한 정보
  • 파일 관련 부가 정보(= 속성, 메타데이터) : 파일 형식, 위치, 크기 등 다양한 정보 포함
• 파일을 다루는 모든 작업이 운영체제에 의해 이뤄짐 → 응용 프로그램은 임의로 파일을 할당받아 조작하고 저장할 수 없고, 파일을 다루는 시스템 콜을 이용해야함
  • 프로세스가 시스템 콜을 통해 읽고 쓸 수 있는 10개의 파일을 할당받았다면, 프로세스는 할당을 받아 사용 중인 파일을 구분할 수 있어야 함. 이를 위해 프로세스는 파일 디스크립터(file descriptor)라는 정보 사용(윈도우에선, 파일 핸들)
    • 파일 디스크립터 : 저수준에서 파일을 식별하는 정보(0 이상의 정수 형태)
      • 즉, 프로세스가 어떤 파일이나 자원에 접근하기 위해 운영체제로부터 받는 고유 번호(ID)
      • 운영체제는 모든 입출력(I/O)을 추상화해서 처리 : 파일, 키보드, 네트워크 상관없이 모두 파일처럼 다루는 일관된 방식 사용 → 각 자원에 대해 파일 디스크립터라는 번호로 구분해 사용
    • 운영체제는 프로세스가 새로 파일을 열거나 생성할 때, 해당 파일에 대한 파일 디스크립터를 프로세스에 할당

디렉터리

• 여러 파일들을 일목요연하게 관리하기 위해 디렉터리를 이용(윈도우에선, 디렉터리를 폴더라고 부름)

  • 오늘날의 디렉터리는 계층적 구조를 띄고 있음(= 트리 자료구조)

  • 오늘날의 디렉터리는 여러 계층을 가진 트리 구조 디렉터리로 관리된다고 함

    

    출처 : https://blackjellybear.tistory.com/56

    • 최상위 디렉터리와 서브 디렉터리(하위 디렉터리) 존재 가능
      • 서브 디렉터리도 또 다른 서브 디렉터리를 포함 가능
      • 루트 디렉터리(최상위 디렉터리) : 슬래시(/)로 표현

        • 슬래시(/) : 디렉터리를 구분하는 구분자로도 사용

        • 경로(Path) : 디렉터리 정보를 활용해 파일 위치를 특정하는 정보

          <aside> 🥕

          윈도우 운영체제에서는 최상위 디렉터리를 C:W 로 표현하고, 백슬래시(\\ )를 디렉터리 구분자로 사용

          </aside>

  • 많은 운영체제에서는 디렉터리를 조금 특별한 파일로 간주(정확히는, 디렉터리에 속한 요소의 관련 정보가 포함된 파일로 간주)

    • 디렉터리에 속한 요소의 관련 정보는 테이블(표)의 형태로 표현됨

    • 디렉터리 엔트리(Directory Entry) : 테이블 형태로 표현된 정보의 행 하나하나

      • 파일 이름, 파일이 저장된 위치를 유추 가능한 정보가 반드시 포함됨
      • 디렉터리 엔트리를 통해 보조기억장치에 저장되어 있는 위치를 알 수 있기에, 디렉터리에 속한 파일 위치를 읽어 실행할 수도, 디렉토리에 속한 다른 디렉터리의 위치를 찾아 이동할 수도 있음

      <aside> 🥕

      . : 현재 디렉터리가 저장된 위치 정보

      .. : 상위 디렉터리

      </aside>

      • 일부 파일 시스템은 디렉터리 엔트리에 파일 이름과 저장된 위치를 유추할 수 있는 정보뿐만 아니라 여러 파일의 속성(EX : 생성시간, 수정시간, 크기 등)을 함께 명시하기도 함

파일 할당

파일과 디렉터리가 보조기억장치 안에 저장되는 방법

• 블록(Block) : 운영체제가 파일과 디렉터리를 읽고 쓰는 단위
  • 하나의 파일이 보조기억장치에 저장될 때는 하나 이상의 블록을 할당받아 저장
  • 블록 하나 : 보통 4096바이트 정도(2^12 * 8 비트)

출처 : https://velog.io/@shin_ms/19.-파일-할당File-Allocation

방법 1 : 연결 할당

• 각 블록의 일부에 다음 블록의 주소를 저장하여 각각의 블록이 다음 블록을 가리키는 형태로 할당
• 디렉터리 엔트리에는 파일 이름, 파일을 이루는 첫 번째 블록 단위의 길이가 명시 → 디렉터리 엔트리만 확인해도 어떤 파일이 어디에 저장되어 있는지 알 수 있음

https://code-piggy.tistory.com/entry/운영체제-파일-시스템파티셔닝-포매팅-파일-할당-방법연속-할당-연결-할당-색인-할당-FAT-파일-시스템-유닉스-파일-시스템 (블록이 없는 경우 : -1)

방법 2 : 색인 할당

• 파일을 이루는 블록의 주소를 **색인 블록(Index Block)**이라는 특별한 블록에 모아 관리하는 방식으로 할당