OS 파일 할당 이해하기
in Development on OS
파일 할당에 대해 작성한 글입니다
파일 할당
- 파일 시스템 중 일부인 파일 할당에 대해 배웁니다
- 컴퓨터 시스템 자원 관리
- CPU: 프로세스 관리 (CPU 스케쥴링, 프로세스 동기화)
- 주기억장치: 메인 메모리 관리 (페이징, 가상 메모리)
- 보조기억장치: 파일 시스템
- 보조기억장치 (하드 디스크)
- 하드디스크: track (cylinder), sector
- Sector size = 512 bytes, cf. Block size
- Sector를 모아둔 것이 Block
- 블록 단위의 읽기/쓰기 (block device)
- <-> character device : 글자 단위
- 디스크 = pool of free blocks
- 각각의 파일에 대해 free block 을 어떻게 할당해줄까? ☞ 파일 할당
- 파일 할당 (File Allocation)
- 연속 할당 (Contiguous Allocation)
- 연결 할당 (Linked Allocation)
- 색인 할당 (Indexed Allocation)
연속 할당
- 리스트처럼 할당
- Contiguous Allocation
- 우리가 가장 쉽게 생각할 수 있는 할당 방법
- 각 파일에 대해 디스크 상의 연속된 블록을 할당
- 장점: 디스크 헤더의 이동 최소화 = 빠른 i/o 성능
- 옛날 IBM VM/CMS 에서 사용
- 동영상, 음악, VOD 등에 적합
- 순서적으로 읽을 수도 있고 (sequential access 순차접근)
- 특정 부분을 바로 읽을 수도 있다 (direct access 직접접근)
- 문제점
- 파일이 삭제되면 hole 생성
- 파일 생성/삭제 반복되면 곳곳에 흩어지는 holes
- 새로운 파일을 어느 hole 에 둘 것인가? ☞ 외부 단편화! (메모리에서 발생했던 문제)
- First-, Best-, Worst-fit
- 단점: 외부 단편화로 인한 디스크 공간 낭비
- Compaction 할 수 있지만 시간 오래 걸린다 (초창기 MS-DOS)
- 디스크의 1/3을 날림
- 또 다른 문제점
- 파일 생성 당시엔 이 파일의 크기를 알 수 없다 ☞ 파일을 어느 hole 에 넣어야 할까?
- 파일의 크기가 계속 증가할 수 있다 (log file) ☞ 기존의 hole 배치로는 불가!
- 어떻게 해결할 수 있을까?
연결 할당
- 연결 리스트처럼 할당
- Linked Allocation
- 파일 = linked list of data blocks
- 파일 디렉토리(directory)는 제일 처음 블록 가리킨다.
- 각 블록은 포인터 저장을 위한 4바이트 또는 이상 소모
- 새로운 파일 만들기
- 비어있는 임의의 블록을 첫 블록으로
- 파일이 커지면 다른 블록을 할당 받고 연결
- 외부 단편화 없음!
- 외부 단편화는 없어 제일 중요한 디스크 낭비는 없음
- 문제점
- 순서대로 읽기 = sequential access
- Direct access 불가
- 포인터 저장 위해 4바이트 이상 손실
- 낮은 신뢰성: 포인터 끊어지면 이하 접근 불가
- 연속 할당은 포인터가 끊어져도 그 다음 것을 알 수 있음
- 느린 속도: 헤더의 움직임
- 개선: FAT 파일 시스템
- File Allocation Table 파일 시스템
- MS-DOS, OS/2, Windows 등에서 사용
- 포인터들만 모은 테이블 (FAT) 을 별도 블록에 저장
- FAT 손실 시 복구 위해 이중 저장
- Direct access 도 가능!
- FAT는 일반적으로 메모리 캐싱
- 몇 bit를 할당하면 좋을까?
- 32비트 -> FAT32, 64비트 -> FAT62
색인 할당
- Indexed Allocation
- 파일 당 (한 개의) 인덱스 블록 (데이터 블록 외에)
- 인덱스 블록은 포인터의 모음
- 디렉토리는 인덱스 블록을 가리킨다.
- Unix/Linux 등에서 사용
- 장점
- Sequential accecss 가능
- Direct access 가능
- 외부 단편화 없음
- 문제점
- 인덱스 블록 할당에 따른 저장공간 손실
- 예: 1바이트 파일 위해 데이터 1블록 + 인덱스 1블록
- 바이트가 작기 때문에 큰 파일을 만들 수 없음 => 여러 인덱스로 구성(Linked)
- 파일의 최대 크기
- 예제: 1블록 = 512바이트 = 4바이트 × 128개 인덱스, 128 × 512바이트 = 64KB
- 예제: 1블록 = 1KB = 4바이트 × 256개 인덱스, 256 × 1KB = 256KB
- 해결 방법: Linked, Multilevel index, Combined 등
- Linked : 여러 인덱스로 계층적 구성
- Multilevel : 여러 인덱스로 넓게 구성
- Combined : Linked + Multilevel index
Reference
카일스쿨 유튜브 채널을 만들었습니다. 데이터 분석, 커리어에 대한 내용을 공유드릴 예정입니다.
PM을 위한 데이터 리터러시 강의를 만들었습니다. 문제 정의, 지표, 실험 설계, 문화 만들기, 로그 설계, 회고 등을 담은 강의입니다
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