파일시스템 기초 개념 정리

파일시스템

- 저장매체 속 대용량의 파일을 관리하는 방법

- 원하는 파일을 빠르고 원활하게 읽거나, 쓰거나, 삭제할 수 있게 하는 역할

- 사용자 영역이 아닌 커널 영역에서 동작

- 암호화나 압축 등의 기능도 제공

 

저장 장치 구조

- 컴퓨터가 프로그램을 수행하려면 프로그램이 주 메모리에 있어야 함

- 적재(Load): 주 메모리로부터 CPU 내부의 레지스터로 한 word를 옮기는 것

- 저장(store): 레지스터의 내용을 주 메모리로 옮기는 것

- 하드디스크에 저장된 데이터들은 하드디스크에서 실행되지 않고 메인 메모리에 적재되어 사용됨

- 파일시스템은 하드디스크와 메인 메모리의 속도차를 줄여줌

 

파일시스템 구조

- 메타영역과 데이터영역으로 구분

- 메타영역: 데이터영역에 기록된 파일의 이름, 위치, 크기, 시간정보, 삭제유무 등 파일의 정보가 저장되는 영역

- 데이터영역: 파일의 데이터가 저장되는 영역

- 직접 파일의 데이터가 필요한 경우가 아니라면 메타영역에 접근해 파일의 정보를 확인할 수 있음

 

- BR(Boot Record): 시스템 부팅 시 필요한 파티션의 크기, 위치, OS 등의 정보가 저장된 영역으로, 윈도우의 경우 파티션의 첫번째 섹터에 위치함

- MBR(Master Boot Record): 각 BR 영역을 찾아갈 수 있는 위치가 저장된 영역으로, 446바이트의 부트 코드(Boot Code)영역, 64바이트의 파티션 테이블(Partition Table)영역, 2바이트의 시그니쳐(Signature)로 구성됨

* 부트 코드 영역: 파티션 테이블에서 부팅 가능한 파티션을 찾아 해당 파티션의 부트 섹터를 호출하는 코드가 위치하는 영역으로, 부팅 중 BIOS에 의해 동작

- 확장 파티션: 파티션은 총 4개까지만 분할 가능하기 때문에 이를 극복하기 위해 확장 파티션 사용. 0x05나 0x0F를 유형 값으로 사용

- GPT(Guild Partition Table): 디스크에 대한 정보를 담는 영역으로, MBR과 달리 최대 128개의 파티션을 생성 가능

 

파일시스템 유형

- 디스크 파일 시스템: 자료 기억 장치, 특히 디스크 드라이브에 파일을 저장하도록 설계된 시스템 (ex. ext3, ext4)

* Journaling File System: 데이터를 쓰는 중에 비정상적으로 종료 되었을 때 파일을 복구할 수 있는 시스템

- 데이터베이스 파일 시스템: 파일을 계층 구조로 관리하지 않고 형식, 주제, 만든 이, 내용 등의 특성에 따라 자동으로 분류하여 관리하는 시스템

* Virtual File System: 클라이언트 응용 프로그램이 여러 파일 시스템에 같은 방법으로 접근할 수 있게 하는 것

- 트랜잭션 기반 파일 시스템: 파일에 일어난 이벤트나 트랜잭션을 기록하는 시스템

 

파일시스템 종류

- Windows : FAT(FAT12/16/32,exFAT), NTFS

* FAT(File Allocation Table)16: MS-DOS 개발 당시 파일 시스템으로, 파티션 하나로 최대 2GB 지원. 암호화나 압축 기능을 지원하지 않음

* FAT32: FAT를 보완한 파일시스템으로, 2TB까지 지원. 암호화나 압축 기능을 지원하지 않음

- NTFS(Windows NT File System): NT 전용 파일시스템으로, 대용량 하드를 지원. 암호화와 압축 기능 지원.

 

- Linux : ext(ext2/3/4)

* EXT(Extended File System)1: MFS의 보완을 위해 만들어짐. 최대 2GB 지원. 사용할수록 리스트가 뒤죽박죽되고 파일시스템이 조각화됨

* EXT2: 기존 EXT 보완. 타임 스탬프를 지원하며 확장이 쉬움. 최대 32TB 지원.

* EXT3: 온라인 조각모음 프로그램, 저널링 등 다양한 기능 추가

* EXT4: 최대 16TB 지원. 저널 체크섬 기능 추가로 파일 시스템 손상 가능성이 줄어듦

 

- Unix-Like: UFS

- Mac OS : HFS, HFS+

- Solaris: ZFS

- Google : GFS