38. 파일과 파일 시스템

1. 파일 시스템의 개요

1-1. 파일 시스템의 개념

사용자가 직접 파일을 관리하는 것은 여러 문제를 초래할 수 있다. 그래서 운영체제는 파일 관리자에게 이를 위임하는데 이를 파일 시스템이라고 한다.

 

파일 관리자는 파일 테이블을 사용하여 파일을 관리한다. 사용자가 특정 파일에 접근하기 위해서는 권한을 획득해야 하는데 이를 파일 디스크립터(file descriptor)라고 한다.

 

 

1-2. 파일 시스템의 기능

• 파일 구성 : 사용자의 요구에 따라 파일과 디렉터리 생성
• 파일 관리 : 파일 생성, 수정, 삭제 등의 관리 & 조각 모음
• 접근 권한 관리 : 파일 접근 권한 관리
• 접근 방법 제공 : 사용자에게 파일 접근 방법 제공
• 무결성 보장 : 파일의 내용이 손상되지 않도록 함
• 백업과 복구 : 사고로부터 파일 보호
• 암호화 : 특정 파일 보호

 

 

1-3. 블록과 파일 테이블

일반적으로 메모리보다 하드디스크의 용량이 훨씬 크다. 따라서 하드디스크의 섹터 하나당 주소를 부여하면 너무 많은 양의 주소가 필요하다. 그래서 최소 단위인 블록을 설정해서 블록 단위로 운영체제와 저장장치는 데이터를 주고 받는다.

 

파일 테이블에는 각 파일을 구성하는 데이터가 어느 블록에 있는지 명시되어 있다.

 

2. 파일 분류와 확장자

파일은 크게 2가지로 분류할 수 있다.

 

• 실행 파일 : 운영체제가 메모리로 가져와 CPU를 이용하여 작업하는 파일. 사용자의 요청으로 프로세스가 된다.
• 데이터 파일 : 실행 파일이 작업하는 데 필요한 데이터를 모아놓은 파일. 사진, 음악, 문서 파일 등이 해당된다.

 

데이터 파일에도 다양한 종류가 존재한다. 이를 구분하기 위해 파일 헤더에 파일의 정보들을 담는다. 또한 파일의 확장자를 통해 파일의 종류를 구분한다.

 

3. 파일 구조

3-1. 순차 파일 구조

파일 내용이 순차적으로 담겨 있다. 사용자가 read() 또는 write() 명령을 내리면 파일 디스크립터가 계속 전진하며, 특정 위치를 찾아갈 때는 Iseek() 명령을 사용한다.

 

장점

• 순차적으로 저장하기 때문에 저장 공간에 낭비되는 부분이 없음
• 구조가 단순해 적용할 수 있는 범위가 넓음
• 순서대로 데이터를 읽거나 저장할 때 속도가 매우 빠름

 

단점

• 새로운 데이터를 삽입하거나 삭제할 때 시간이 오래 걸림
• 데이터 검색 시간이 오래 걸림

 

 

3-2. 인덱스 파일 구조

파일을 저장할 때는 순차 파일 구조로 저장하고 접근할 때는 인덱스 테이블을 보고 원하는 파일에 직접 접근하는 방식이다.

 

여러 개의 데이터를 다양한 인덱스 테이블로 구성할 수 있다는 것이 장점이다. 우리나라 국민에 관한 데이터라고 하면, 이름순 나이순 등등 여러 종류의 인덱스 테이블을 만들어 종류별로 순차적으로 접근하는 것이다.

 

 

3-3. 직접 파일 구조

해시 함수를 이용해 데이터를 저장하는 구조이다.