[운영체제] 파일 시스템 인터페이스

January 21, 2021 2 분 소요

파일 개념

파일 생성 : 파일 시스템 내에 파일을 저장할 수 있는 공간을 찾고, 새로 생성된 파일 항목을 디렉터리에 만든다.
파일 열기 : 파일에 대한 생성과 삭제를 제외한 모든 연산을 하기 전에 반드시 파일 open) 시스템 콜을 해야 한다. open() 시스템 콜이 성공하면 열린 파일 핸들을 반환한다.
파일 쓰기 : 열린 파일 핸들과 파일에 기록될 정보를 명시하는 시스템 콜을 실행한다. 파일 시스템은 쓰기 포인터를 유지하는데, 이는 다음 번 쓰기가 일어날 위치를 가리킨다.
파일 읽기 : 파일 핸들과 파일이 읽혀야 할 블록의 위치를 기술하는 시스템 콜을 사용한다. 쓰기와 마찬가지로 다음 번 읽기가 일어날 위치를 가리키는 읽기 포인터를 유지한다.
파일 안에서의 위치 재설정 : 탐색으로도 알려진 이 연산은 열린 파일의 현재 파일 위치(파일 포인터)를 주어진 값으로 설정한다.
파일 삭제 : 지정된 파일을 디렉터리에서 찾는다. 찾으면 모든 파일 공간을 해제하고, 디렉터리의 항목을 지우거나 사용 가능으로 표시한다.
파일 절단 : 파일의 내용은 지우고 속성은 그대로 남기기를 원할 때 사용한다.

파일은 고정 길이의 논리 레코드의 집합으로 정의되고, 직접 접근 파일은 어떠한 블록이라도 직접 액세스할 수 있다.
직접 접근 방식은 파일의 디스크 모델에 기반한다. 디스크가 임의의 파일 블록에 임의적 접근을 허용하기 때문이다.
직접 접근 파일에는 읽기나 쓰기의 순서에 제약이 없다.
대규모의 정보를 다루는 데 유용하다.
실제 절대적인 파일의 블록 번호와 상관없이 운영체제가 상대 블록 번호 를 지정하고, 이 번호를 갖고 파일 접근이 가능하다. 따라서, 상대 블록 번호를 사용하기 위해서 운영체제는 파일이 어디에 저장되야 하는지를 결정해야만 하고, 사용자가 자신의 파일이 아닌 부분에 접근하는 것을 막을 수 있게 해야 한다.

모든 운영체제가 순차 접근과 직접 접근을 둘 다 제공하지는 않는다. 직접 접근 파일을 이용해 순차 접근 파일 기능을 구현할 순 있지만, 반대로 순차 접근 파일을 이용해 직접 접근을 흉내내는 것은 비효율적이다.

각 사용자는 자신만의 UFD(User File Directory, UFD)를 갖으며, 각 디렉터리에 한 사람의 파일들만 저장한다.
사용자 작업이 시작되거나 시스템에 사용자가 로그인 등을 통해 접속하면 시스템이 먼저 MFD(Master File Directory, MFD)를 탐색해 사용자 이름이나 계정 번호로 UFD를 찾고 이를 가리킨다.
위 작업이 끝난 이후, 사용자가 파일을 시스템에 제시하면, 찾은 UFD 내에서만 탐색한다. 따라서 UFD내에서 파일 이름이 유일하다면, 다른 사용자들이 동일한 이름의 파일을 가져도 상관 없다.
한 사용자의 UFD를 다른 사용자가 액세스할 수 없으므로, 파일 이름이 충돌하는 문제는 해결됐지만, 서로가 자신의 UFD 접근을 허용하지 않으면 파일 공유가 불가능하다는 문제가 생긴다.

2단계 디렉터리 구조를 일반화하여 확장하면 트리 구조 디렉터리가 된다.
사용자에게 서브디렉터리를 얼마든지 만들 수 있도록 해준다. 즉, 디렉터리 하부에 다시 디렉터리나 파일을 가질 수 있다.
트리 구조에서는 디렉터리 삭제 문제가 발생한다.
- 빈 디렉터리는 그냥 지우면 된다.
- 하지만 파일들이나 다른 서브디렉터리들로 채워져 있다면,
  1. 삭제를 하지 못하게 시스템 콜을 막을 수 있고, 또는
  2. 안에 들어있는 모든 파일들과 서브디렉터리들도 지울 수도 있다.