[운영체제] 10. File Systems

kocw 반효경 교수님의 운영체제 강의를 수강 후 작성한 글입니다.

1. File and File System

• File
  • "A named collection of related information"
  • 일반적으로 비휘발성의 보조기억장치에 저장
  • 운영체제는 다양한 저장 장치를 file이라는 동일한 논리적 단위로 볼 수 있게 해줌
  • Operation: create, read, wrtie, reposition(iseek), delete, open, close 등
• Metadata(=File attribute)
  • 파일 자체의 내용이 아니라 파일을 관리하기 위한 각종 정보들
    • 파일 이름, 유형, 저장된 위치, 파일 사이즈
    • 접근 권한(read/write/execute), 시간(생성/변경/사용), 소유자 등
• File System
  • 운영체제에서 파일을 관리하는 부분
  • 파일 및 파일의 메타데이터, 디렉토리 정보 등을 관리
  • 파일의 저장 방법 결정
  • 파일 보호 등

2. Directory and Logical Disk

• Directory
  • 파일의 메타데이터 중 일부를 보관하고 있는 일종의 특별한 파일
  • 그 디렉토리에 속한 파일 이름 및 파일 attribute들
  • Operation
    • search for a file, create a file, delete a file
    • list a directory, rename a file, traverse the file system
• Partition(=Logical Disk)
  • 하나의 (물리적)디스크 안에 여러 파티션을 두는게 일반적
  • 여러 개의 물리적인 디스크를 하나의 파티션으로 구성하기도 함 (ex. RAID)
  • (물리적)디스크를 파티션으로 구성한 뒤 각각의 파티션에 file system을 깔거나 swapping 등 다른 용도로 사용할 수 있음

3. open()

open(): disk의 metadata를 main memory에 올려놓는 것

• open("/a/b/c")
  • 디스크로부터 파일 c의 메타데이터를 메모리로 가지고 옴
  • 이를 위하여 directory path를 search
    • 루트 디렉토리 "/"를 open하고 그 안에서 파일 "a"의 위치 획득
    • 파일 "a"를 open한 후 read하여 그 안에서 파일 "b"의 위치 획득
    • 파일 "b"를 open한 후 read하여 그 안에서 파일 "c"의 위치 획득
    • 파일 "c"를 open함
  • Directory path의 search에 너무 많은 시간 소요
    • open을 read/write와 별도로 두는 이유
    • 한번 open한 파일은 read/write 시 directory search가 불필요
  • Open file table
    • 현재 open된 파일들의 메타데이터 보관소 (in memory)
    • 디스크의 메타데이터보다 몇 가지 정보가 추가
      • open한 프로세스 수
      • File offset: 파일 어느 위치 접근 중인지 표시 (별도 테이블 필요)
  • File descriptor(file handle, file control block)
    • Open file table에 대한 위치 정보 (프로세스 별) (= 메타데이터에 대한 포인터)

 

 

- buffer cache: 파일시스템의 버퍼 캐시는 요청한 내용의 hit/miss와 상관없이 CPU 제어권이 운영체제로 넘어간다. (파일접근은 어차피 시스템콜이 필요하기 때문에) -> OS가 요청정보를 알고있으므로 LRU/LFU 활용이 가능하다.

- per-process file descriptor table -> 파일에 대한 동시접근 관리

- system-wide open file table

- per-process offset 정보 관리 테이블도 존재할 수 있음

4. File Protection

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

 

- Access Control 방법

1) Access Control Matrix

 

	file1	file2	file3
user1	rw	rw	r
user2	rw	r	r
user3	r

Access control list: 파일별로 누구에게 어떤 접근 권한이 있는지 표시

Capability: 사용자별로 자신이 접근 권한을 가진 파일 및 해당 권한 표시

-> 행렬에 대한 공간 낭비를 막기위해 Linked list로 구현하나 여전히 overhead가 높음

 

2) Grouping (가장 보편적인 방법)

전체 user를 ower, group, public의 세 그룹으로 구분

각 파일에 대해 세 그룹의 접근 권한(rwx)를 3비트씩으로 표시  

예) UNIX. rwxr--r-- (owner, group, other)

 

3) Password

파일마다 password를 두는 방법 (또는 디렉토리 파일에 둠)

모든 접근 권한에 대해 하나의 password: all-or-nothing

접근 권한별 password: 암기, 관리 문제 발생

5. File System의 Mounting

 

실제로는 다른 disk에 있어도 사용자는 하나의 system으로 느낌. 파일시스템의 확장.

6. Access Methods

시스템이 제공하는 파일 정보의 접근 방식

• 순차 접근(sequential access)
  • 카세트 테이프를 사용하는 방식처럼 접근
  • 읽거나 쓰면 offset은 자동적으로 증가
  • 시간이 오래 걸림
• 직접 접근(direct access, random access)
  • LP 레코드 판과 같이 접근
  • 파일을 구성하는 레코드를 임의의 순서로 접근할 수 있음
  • (D)RAM - random access, 휘발성