[Unix ] 파일 시스템

파일 시스템

• 파일 시스템의 구현
• 파일 상태 정보
• 디렉터리
• 링크

목표

• 파일시스템의 구조를 이해한다. 
• i - node의 개념을 이해한다.

파일 시스템의 구현

•  파일 시스템의 구조

  파일 시스템의 구조는 위와 같다.

• 부트 블록 : 파일 시스템의 시작부에 위치, 부트스트랩 코드가 저장 
• 슈퍼 블록 : 전체 파일 시스템의 정보를 저장
• 리스트 : i-node 들의 list 저장
• 데이터 블록 : 파일 테이터를 저장하기 위하 블록 

 부트 블록은 운영체제가 시작 시 ROM에 저장되어있는 부트스트랩 코드에 접근하여 실행한다. 

 슈퍼 블록은 총 블록수, I-NODE의 개수, 블록 비트맵, 블록의 크기, 사용 중인 블록수, 사용 가능한 블록수 등

 전체 파일 시스템의 모든 정보를 가지고 있다.

 I-LIST는 문자 그대로 I NODE들의 리스트이다. I NODE에 대해서는 이후에 설명한다.

 데이터 블록은 파일의 내용을 저장하기 위한 블록들이다.

 

•  I-NODE 란?
  1. i-node : 각 파일은 하나의 i-node로 표현
  2. i-node는 파일에 대한 모든 정보를 갖고 있음
     • 파일 타입, 파일 크기, 사용권한, 파일 소유자 및 그룹, 파일 접근 시간, 데이터 블록에 대한 주소

 실제 i-node의 모습은 위 그림과 같다.

•  파일의 상태 정보 : 파일 타입, 파일 크기, 파일 사용 권한, 파일 소유자 및 그룹, 파일 접근 및 갱신 시간이 존재 
•  직접 블록 포인터 : 파일의 크기에 따라 최대 10개의 데이터 블록을 가리킬 수 있다.
•  간접 블록 포인터 : 파일의 크기를 10개의 데이터 블록 포인터로 표현하지 못할 때 간접 블록 포인터로 표현한다.
•  이중 간접 포인터 : 간접 블록 포인터로도 표현하지 못한 부분을 이중간접 포인터로 표현한다.

i-node는 크게 총 4개의 구성으로 이루어져 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 파일 모든 정보는 파일이 가지고 있는 것이 아닌 i-node가 가지고 있다는 것을 알 수 있다. i-node는 총 4개로 구분 지을 수 있다. 

파일의 모든 정보를 가지고 있는 파일의 상태 정보, 파일의 데이터를 가리키고 있는 직접 블록 포인터 간접 블록 포인터 이중 간접 포인터로 이루어져 있다. 간단하게 말하자면 파일을 찾을 때 inode에 접근하여 데이터 블록에 접근한다.

 

 문제 1) block size = 8192 바이트, block pointer 크기 4바이트 라면 이 간접 블록 포인터가 표현할 수 있는 최대 파일 크기는? 

 - 블록 크기는 8192byte다. 간전 블록 포인터의 크기는 4byte다 간전 블록 포인터는 블록 크기가 8192에 몇 개나 존재할 수 있을까? 8192 / 4 인 2048개가 존재한다. 즉 2048개의 블록을 가리킬 수 있다. 다시 말해 총 2048 * 8192byte에 직접 블록 포인터에 있는 8 * 8192byte만큼 표현할 수 있다.

 정답은 16,464 KB 

• 파일 입출력 구현 

fd = open("file", O_RDONLY)

실제 시스템 호출을 이용해 파일 입력 시 발생하는 자료구조이다.

• fd 테이블 : 열린 파일의 엔트리를 가리킨다
• 열린 파일 테이블 : 열린 모든 파일의 목록이다.
• i-node 테이블 : open 된 파일들의 i-node를 저장하는 테이블 

fd = open("file", O_RDONLY); // 2번 open한 경우

 

fd = dup2(3,4);

이렇간 간단하게 파일을 읽었을 때 내부적으로 어떤 일이 일어나는지 알 수 있었고

무엇보다 핵심은 바로 inode라는 점을 알았다.

파일을 읽을 때 단순히 파일을 읽겠지? 하는 부분들이 구체화될 수 있었다.

먼저 파일을 읽으면 fd파일의 3번 인덱스에 접근한다. 왜냐하면 0: 표준 입력 1: 표준 출력 2: 표준 에러로 되어있기 때문에 3에 접근한다. 이후 열린 열린 파일 테이블에 접근하여 파일을 연다. 열린 파일 테이블에서 i-node에 접근하여 파일들을 관리하여 사용한다.