운영체제 파일 시스템

운영체제 파일 시스템

파일 구조

파일 편성 방법

순차 파일(Sequential File)

• 차례대로 읽거나 쓰며 현재 파일 위치 포인터는 자동으로 증가
• 파일 내에서 차례대로 판독하거나 기록할 수 있음
• 특정 시스템에서는 n개(통상 1개) 단위의 레코드 앞뒤로 이동 가능

직접 파일(Direct File, 램덤 파일, Random File, DAM, Direct Access Method)

• 파일을 블록 혹은 레코드의 집합으로 간주하고 판독이나 기록의 순서에 제약이 없음(대규모 정보 접근에 유용)
• 특히 대규모 정보의 경우 파일명에 대한 해시 함수(Hash function)를 사용하거나 주기억장치 내의 색인표(In-core Index)를 이용하여 파일 탐색

색인 순차 파일(Indexed Sequential File, ISAM, Index Sequential Access Method)

• 파일마다 색인(Index)을 두는 방법
• 각 색인에는 여러 블록을 가리키는 포인터들로 구성

분할파일 : 하나의 파일을 여러 개의 작은 파일로 나누어 저장하는 파일 형식

VSAM(Virtual Storage Access Method) : 인덱스 내의 주소를 소프트웨어적으로 처리하는 동적 인덱스 방법을 이용한 색인 순차 파일 형식

역 파일(Inverted File) : 특정 항목(Field 또는 Item)을 여러 개의 색인으로 만들어 항목별 특성에 맞게 작업할 수 있도록 한 파일

다중 키 파일(Multi Key File) : 하나의 데이터 파일에 여러 개의 접근 방법을 지원하는 구조를 지닌 파일

다중 리스트 파일(Multi List File) : 각 키에 대하여 색인을 만든 다음 각 레코드 간에 다중 리스트를 구축하여 구성한 파일

다중 링 파일(Multi-Ring File) : 같은 특성을 가진 레코드들을 일련의 포인터로 연결하여 구성한 것

디렉터리(Directory)

• 레코드의 각 필드에 대한 배열을 보관하는 파일로서 한 파일 내 레코드의 배치 상황을 서술해 놓은 곳
• 디스크에 수록된 프로그램이나 파일을 찾기 위한 색인이며 제어 프로그램으로서 참조됨. 시스템이 가지고 있는 파일의 목록으로서 파일의 명칭, 위치, 날짜 등이 저장되어 파일 관리의 중심이 됨.

디렉터리 구조

1단계 디렉터리(Single Level Directory)

• 모든 파일이 같은 디렉터리에 있어 유지 및 이해가 용이
• 디렉터리 내의 모든 파일의 이름이 구별되어야 함
• 일반적으로 파일명 크기에 제한 존재

2단계 디렉터리(Two Level Directory)

• 사용자마다 별도 사용자 파일 디렉터리 배정
• 부팅 시 마스터 파일 디렉터리(MFD, Master File Directory) 먼저 탐색

트리 구조 디렉터리(Tree Structured Directory)

• 사용자들이 자신의 종속 디렉터리(subdirectory)를 생성하며 각 파일은 유일한 경로를 가짐
• 파일(0)과 종속 디렉터리(1)의 구분 : 각 항목에 한 비트 지정
• 디렉터리의 생성, 삭제, 변경 : 시스템 호출
• 경로명 : 절대 경로(루트 디렉터리부터 지정된 파일까지의 경로 명시), 상태 경로(현재 디렉터리를 기준으로 지정)

비순환 그래프 디렉터리(Acyclic-Graph Directory)

• 디렉터리들이 종속 디렉터리나 파일을 공유할 수 있도록 허용하는 구조
• 공유 파일/공유 디렉터리 구현 방법 : 새로운 디렉터리 항목 사용, 공유 파일에 관한 모든 정보를 복사하여 필요로 하는 디렉터리에 두는 방법

일반적인 그래프 디렉터리 : 트리 구조에 사이클이 형성된 경우로 순환 가능 구조

파일 디스크립터(File Descriptor)

• 파일을 관리하기 위해 시스템이 필요로 하는 정보를 보관하고 있고 파일 제어 블록(File Control Block)이라고도 함
• 파일 디스크립터 내용 : 파일 식별 번호, 위치, 크기, 구조, 보조기억장치의 유형 등
• 파일마다 독립된 파일 디스크립터가 존재하고 시스템에 따라 다른 구조를 가짐
• 보조 기억 장치에 저장되며, 파일이 개방될 때 주기억장치로 옮겨짐
• 파일 시스템이 관리하므로 사용자가 직접 참조 불가

디스크와 디스크 스케줄링

디스크 공간 할당 기법

연속 할당 : 연속 공간이 없으면 파일 생성 불가

연결 할당 : 각 파일에 할당된 블록들이 여러 곳에 흩어지게 적재하여 연결

색인 할당 : 인덱스를 이용하여 별도 공간에 저장하는 방식(유닉스)

디스크 스케줄링 기법

FCFS(First Come First Served 선입선처리) : 입출력 요청 대기 큐에 들어온 순서대로 서비스하는 기법

SSTF(Shortest Seek Time First 최소탐색우선) : 탐색 거리가 가장 짧은 요청이 먼저 서비스를 받는 기법

SCAN(엘리베이터 알고리즘) : SSTF와 같은 동작을 하지만 진행 방향상의 가장 짧은 거리에 있는 요청이 먼저 서비스를 받는 기법

C-SCAN(Circular-SCAN) : 헤드가 항상 바깥쪽 실린더에서 안쪽 실린더로 이동하면서 가장 짧은 탐색 시간을 갖는 요청을 서비스하는 기법

N-step SCAN : SCAN 기법의 변형으로 진행 방향을 결정한 후 도착하는 요청들은 서비스하지 않고 모아두었다(디스크 대기 큐)가 반대 방향으로 진행할 때 서비스하는 기법