[36-37] 파일 시스템과 블록

파일시스템이란?

파일 시스템이란, 파일의 이름을 정하고 저장, 검색을 위해서 논리적으로 어디에 위치시켜야 하는지에 대한 방법을 구성한 시스템이다. 저장 매체의 공간이 증가 할수록 파일의 수 또한 점점 증가하게 되어 별도의 관리 시스템이 필요하게 되었다. 파일 시스템으로 인해 파일에 대한 접근이 효율적으로 수행되고 파일들이 서로 간섭하지 않도록 조정할 수 있게 되었다.

파일 시스템의 특징

• 계층적 디렉터리 구조를 가진다.

• 파일이나 폴더들을 효율적으로 관리 및 읽고 쓰게 한다.

파일 시스템의 역할

• 파일 관리
• 보조 저장소 관리 : 저장 공간 할당
• 파일 무결성 메커니즘 : 파일이 의도한 정보만 포함하고 있음을 의미
• 접근 방법 : 저장된 데이터에 접근할 수 있는 방법 제공

 파일 시스템의 구조

리눅스 파일시스템

• 메타 영역 : 데이터 영역에 기록된 파일의 이름, 위치, 크기 등의 파일정보가 들어 있다.

• 데이터 영역 : 파일의 데이터가 들어 있다.

주요 파일 시스템

• Windows : FAT(FAT12/16/32,exFAT), NTFS
• Linux : ext(ext2/3/4)
• Mac OS : HFS, HFS+
• Google : GFS

 

하드디스크 파일 시스템 구조

 

대표적인 보조기억장치는 하드 디스크이다. 하드 디스크는 트랙(track)과 트랙을 자른 섹터(sector)로 이루어져 있다. 일반적으로 Sector size는 512bytes인데 크기가 너무 작으므로 Sector들을 여러 개 모아놓은 것은 Block이라고 한다. 하드 디스크는 이러한 Block들을 단위로 읽고 쓰기를 진행한다. 디스크는 처음에 free block인 비어있는 block으로 구성되게 된다. 그런데 Block 단위로 디스크가 돌아가기 때문에 파일에 Block을 할당할 때 free block이 생기게 된다. Block 안의 크기를 다 못 채우고 파일이 저장되는 것이다. 그러면 Block에서 남는 공간이 발생하게 된다. 메모리 관리에서 했던 내부 단편화와 비슷한 현상이라고 할 수 있다. 이렇게 되면 공간이 낭비되므로 효율이 안 좋게 된다. 그런데 그렇다고 해서 Block의 크기를 줄이게 되면 디스크에서 읽고 쓰는 과정이 매우 오래 걸리게 될 것이다. 

 

반도체 드라이브(SSD)는 하드 디스크 드라이브(HDD)와는 다른 드라이버를 사용한다. 장치 자체에 정보가 어느 위치에 있는지 기억하기 위한 코드가 존재하며 HHD보다 파일에 빨리 액세스한다. 하지만 SSD 제품은 플래시 셀이 결국은 마손되기 때문에 한정적 수명을 갖습니다. 이에 따라 각 블록이 같은 횟수로 사용되도록 데이터를 처리하는 것을 웨어 레벨링 (Wear Levelling)이라 부른다.

 

휴지통

사용 가치를 잃은 파일의 삭제 전 임시 대기소격 폴더. 사용하지 않는 파일들을 휴지통에 넣고 휴지통 비우기를 해도 사용되었던 블록이 새로운 파일에 할당되기 전까지는 블록의 바이트들은 그대로 존재한다. 파일 시스템이 이러한 매커니즘을 지니고 있기 때문에 파일 복구도 가능한 것.

다른 파일 시스템

파일 시스템 추상화

 

파일시스템은 CD, SD카드와 같은 물리적인 장치도 파일 시스템처럼 보이게 하며 다양한 운영체제에서도 추상화된 폴더와 파일 구조로 나타나게 한다.