[운영체제] 10. File Systems

File and File System

1) File 

- 이름을 통해 저장하는 collection : a named collection of related information

- 비휘발성의 보조기억장치에 저장

- 동일한 논리적 단위로도 사용됨 (device special file)

- create, read, write, reposition(lseek - 어디까지 읽었는지 표시하는 포인터), delete, open, close

* open : file의 내용이 아닌 metadata를 disk에 올려놓는 것

 

2) File attribute(metadata)

파일을 관리하기 위한 각종 정보들

- 파일 이름, 유형, 저장된 위치, 파일 사이즈

- 접근 권한(r/w/x), 시간(생성, 변경, 사용), 소유자 등

 

3) File system

- OS에서 파일을 관리하는 부분

- 파일 및 파일의 metadata, 디렉토리 정보 등을 관리

- 파일의 저장 방법 결정

- 파일의 보호 등

 

Directory and Logical Disk

1) Directory

파일의 metadata 중 일부를 보관하고 있는 일종의 특별한 파일

- 그 디렉토리에 속한 파일 이름 및 파일 attribute

- search for, create, delete a file

- list a directory, rename a file, traverse a file system

 

2) Partition(Logical Disk)

- OS가 보는 DISK = Logical Disk

- 하나의 (물리적) 디스크 안에 여러 파티션을 두는 것이 일반적

- 여러 개의 물리적인 디스크를 하나의 파티션으로 구성하기도 함

- (물리적) 디스크를 파티션으로 구성한 후 각각의 파티션에 file system을 깔거나 swap area로 사용할 수 있음

 

open()

디스크로부터 file의 metadata를 메모리로 가지고 옴

directory path의 search에 너무 많은 시간이 소요되기 때문에 open을 read/write와 별개로 둠

-> 한 번 open한 file은 read/write 시 directory search 불필요

open file table

현재 open된 파일들의 metadata 보관소(in memory)
system-wide하게 하나만 존재

디스크의 metadata보다 몇 가지 정보가 추가

- open한 process 수

- file offset : 파일의 어느 위치에 접근 중인지 표시(별도 테이블 필요)

 

file descriptor(file handle, file control block)

process마다 가지고 있음 (per-process)

- open file table에 대한 위치 정보(프로세스 별)

* buffer cache

- 요청한 내용이 buffer cache에 있던 없던 system call을 통해 결정권이 OS한테로 넘어감

- OS가 cache를 본 후 행동을 결정

 

File Protection

각 file에 대해 누구에게, 어떤 유형의 접근(read / write / execution)을 허락할 것인가?

Access control matrix

1) 행렬 형태 : 사용자와 파일 이름 나열 후 권한 표시 -> 특정 사용자만 사용하는 파일이 많기 때문에 공간 낭비가 심하다 (sparse matrix)

 

2) 연결리스트 형태

모든 사용자에 대해 모든 파일의 접근 권한 제어 가능
(-) high overhead

- access control list : 파일별로 누구에게 접근 권한이 있는지 표시

- capability : 사용자별로 자신이 접근 권한을 가진 파일 및 해당 권한 표시

 

Grouping

일반적인 OS에서 사용하는 방식 / 굉장히 효율적

전체 user를 owner, group, public의 세 그룹으로 구분

각 파일에 대해 세 그룹의 접근 권한(rwx)를 3 bit씩 표시 (총 9 bit)

 

Password

파일마다 password를 두는 방법(directory file에 두는 방법도 가능)

- 모든 접근 권한에 대해 하나의 password를 두는 경우 : all or nothing 

- 접근 권한 별로 password를 주는 경우: 암기 / 관리 문제 발생

 

File System의 Mounting

root file system에서 다른 partition이 설치되어 있는 file system에 접근하기 위한 방법

기본적으로 하나의 physical disk를 logical disk로 partition (각 logical disk에 file system 설치 가능)

root file system의 특정 디렉토리 이름에 [다른 partition에 있는 file system / root]을 mount해준다

-> 다른 file system의 root directory에 바로 접근 가능

 

File Access Method

1) 순차접근(sequential access)

- 카세트 테이프를 사용하는 방식처럼 접근

- 읽거나 쓰면 offset은 자동적으로 증가

2) 직접접근(direct access, random access)

- 임의 접근

- 파일을 구성하는 레코드를 임의의 순서로 접근할 수 있음