OS: File System

1 File => 하나의 inode(index node) 를 가르킨다

inode list

1 open file table, 1 active inode table, many per-process file table

 

#File System Issues

          > Important to user:

                    >> Persistence: 데이터는 전원이 꺼지거나 시스템 충돌이 발생해도 유지된다

                    >> Easy to Use: 쉽게 찾고, 읽고, 변경이 가능하다

                    >> Efficiency: 디스크 공간을 효율적으로 사용

                    >> Speed: 데이터에 빠르게 접근 가능

                    >> Protection: 다른 사람이 데이터를 손상시키지 못하게 보호

          > OS 는 다음 기능을 제공한다

                    >> Directory and Naming: 위치가 아닌 디렉토리 및 이름으로 파일을 참조할 수 있다

                    >> Disk Management: 파일이 디스크의 어디에 저장되어 있는지 기록하여 빠른 접근

                    >> Protection: 허가받지 않은 접근 불가

 

# User Interface to the File System

          > 파일은 저장의 논리적 단위

                    >> series of records

                    >> series of bytes

                    >> resource fork, data fork

 

# File Operations

          > Create (name)

                    >> File descriptor를 디스크에 생성

                    >>  디렉토리에 이름과 file descriptor를 연결하는 entry 생성

                    >> 파일에게 디스크 공간을 할당

                              - 디스크 위치를 file descriptor 에 저장

          > fileld = Open (name, mode)

                    >> 고유 식별자인 파일 ID를 할당하고 사용자에게 반환

                    >> r,w,rw 를 할당 

          > Close(fileld)

          > Delete(fileld)

                    >> 파일의 file descriptor를 디스크에서 삭제하고 디렉토리에서 제거          

          > Read (fileld, from, size, bufAddress)

                    >> Random Access Read

                    >> FileID 에서 size byte 를 읽고 position from 에서부터 bufAddress에 명시된 위치까지

          > Read (fileId, size, bufAddress)

                    >> Sequential Access Read

                    >> FileID 에서 size byte 를 읽고 현재 위치, fp 에서부터 bufAddress 에 명시된 위치까지

 

#Directory and Naming

          > User 와 OS 는 디스크에 저장된 파일에 접근할 이름이 필요하다

          > OS 는 번호를 사용하고 싶어하고 User 는 문자로 된 이름을 사용하고 싶어한다

          > OS 는 디렉토리로 이름과 해당 file indice 를 기록

          > Simple Naming (one single directory)

                    >> One name space for entire space

                    >> Implementation: Directory contains <name, idx> pairs

          > User-based naming

                    >> One name space for each user

                              - Every name in user directory must be unique but two users can use same name

          > Multilevel naming

                    >> Tree structured name space

                    >> Store directories on disk like files

                    >> Each directory contains <name, idx> pairs

#Common File Access patterns

          > Sequential access

                    >> Data 는 순차적으로 프로세싱된다.

          > Direct / Random Access

                    >> 파일 내의 byte를 직접 접근가능

    

# Data Structures for Files

          > 모든 파일은 file descriptor 로 설명된다.

          > File Descriptor 내용

                    >> Type

                    >> Access Permissions (Read, Write, ...)

                    >> Link Count - num of directores that contain this file

                    >> Owner, Group

                    >> Size

                    >> Access times - when created, last accessed, last modified

                    >> Blocks where file is located on disk

- OS File Data Structure

UNIX Data Structure for Files

 

          > Open File Table (하나만 존재)

                    >> List of all open files

                    >> Each entry contains

                              - File Descriptor

                              - Open count ( number of processes that have file open )

                              - Pointer to entry in active inode table

                              - Current position in file

          > Per-Process File Table (many)

                    >> List of all open files for that process

                    >> Each entry contains

                              - Pointer to entry in open file table

                              - Current position in file

          > Active Inode Table (하나만 존재)

                    >> List of active inodes

          

          > Disk Data Structures for Files

                    >> File descriptor 의 내용은 디스크에도 저장되어야하며 그 성질은 persistence

                              >> 앞전에 다룬 내용 모두 +

                              >> 모든 inode가 고정크기배열 (ilist) 에 저잔된다

                                        - ilist 의 크기는 디스크가 initialize 될때 결정

                                        - 이 때 인덱스는 inumber 라 부른다

                    >> File descriptor 는

                              >> 처음에는 같이 저장 (inner or outer track)

                              >> 그 다음은 같이 middle track

                              >> 지금은 디스크 전체에 퍼져서 file data 에 가까운 위치

 

# UNIX File System

          > File descriptor 는 파일을 다음과 같이 표시한다

                    >> 모든 inode 는 ilist에 저장

                    >> file descriptor 의 index 는 active inode table 에 캐시화 된다.

          > UNIX 디스크는 여러 파티션으로 나누어 지는데 각각 다음 정보를 담는다

                    >> 디렉토리와 파일을 저장하는 block

                    >> Ilist 를 저장하는 block

                              - 파일과 알맞는 inode

                              - 특별한 inode

                                        *Boot Block: code for booting system

                                        *Super Block: 디스크 크기, number of free blocks, size of ilist, number of free inodes in ilist

 

         

 

# Working with Directories

          > Searching a directory in UNIX

                    >> 파일 이름이 "/" 로 시작한다면 파일 시스템 트리의 root 에서 시작

                    >> 파일 이름이 "~" 로 시작한다면 user home directory 에서 시작

          > Working Directories

                    >> A file name can be given as the full pathname separated by "/"

                    >> UNIX 는 각 프로세스의 현제 디렉토리의 inode 수를 기록해 둔다

          >>루트 디렉토리에 저장된 정보가 하위 디렉토리의 inode 정보를 가지고 있다<<

 

> Directory is Table of Entries

          >> 2bytes = inumber

          >> 13bytes = file name

          

 

 

 

 

 

 

# Organization of Files (Contiguous Allocation)

 

> OS 는 정렬된(순서가 있는) list of free blocks 를 가진다

> 파일이 생성될 때, 인접한 블럭 그룹을 할당한다

> File Descriptor 는 시작 블럭과 파일 길이를 저장해야 한다

 

 

 

 

 

 

# Organization of Files (Linked / Chained Allocation)

> 여전히 정렬된 list of free blocks

> 하지만 file descriptor는 첫번째 블럭의 포인터를 저장

> 각 블럭은 다음 블럭으로의 포인터를 저장

 

 

 

 

# Organization of Files (Indexed Allocation)

> OS 는 list of free blockes 저장

> OS 는 파일에 의해 사용되는 모든 블럭의 포인터를 저장할 배열을 할당

> Demand 가 있을 시에만 블럭 할당

> File Descriptor는 array 를 point

 

 

 

 

# Organization of Files (Multilevel Indexed Allocation)

          > 각 inode 는 13개의 block pointer 를 가진다

                    >> 첫 10개의 pointer 는 파일의 data blocks 를 가르킨다 (각각 512 byte)

                    >> 만약 파일이 10 block 보다 크다면 (5120 byte), 11번째 pointer 는 single indirect block 을 가르킨다

                    >> Single indirect block 은 128개 블럭을 가르키는 128개의 pointer를 가진다

                    >> 만약 이보다 더 크다면, 12번째 pointer 는 double indirect block

                              - Double indirect block: 128 개의 single indirect block 들을 가르키는 128개의 pointer

                              - 그 후는 triple indirect block