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1. 디스크 구조 가장 일반적인 보조 기억 장치인 하드 디스크는 아래 사진과 같은 구조로 되어있습니다. 디스크는 원판(plotter), 팔(arm), 헤드(head)로 구성되어 있습니다. 원판에는 원 모양의 트랙(track)이 존재하며, 모든 원판에서 같은 위치를 갖는 트랙들의 집합을 실린더(cylinder)라고 합니다. 각 트랙은 섹터(sector)로 구성되어 있으며, 섹터는 데이터를 읽거나 기록할 때의 기본 단위입니다. 보통 섹터의 크기는 512바이트입니다. 디스크의 헤드는 각 원판의 읽기/쓰기가 가능한 면마다 하나씩 존재합니다. 헤드의 개수, 트랙(또는 실린더)의 개수, 그리고 각 트랙마다 섹터의 개수에 따라 디스크의 전체 용량과 물리적 특성이 결정됩니다. 섹터는 디스크 내부에서 데이터를 관리하는 ..
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1. Page Cache와 Buffer Cache 컴퓨터 시스템에서 데이터의 빠른 접근과 관리를 위해 Cache라는 개념을 사용합니다. 가상 메모리 시스템과 파일 시스템에서 데이터를 캐싱하는 방법에는 각각 Page Cache와 Buffer Cache라는 캐싱 매커니즘이 사용됩니다. (1) Page Cache (페이지 캐시) 가상 메모리 시스템에서는 Page Cache가 사용됩니다. Page Cache는 물리적 메모리의 페이지 프레임을 관리하며, 주로 가상 메모리의 페이지 프레임을 캐싱합니다. 이 페이지 프레임은 Swap 영역보다 빠른 메모리에 위치하여 데이터의 빠른 접근을 가능하게 합니다. Page Cache는 운영체제가 페이지 캐시에서 데이터를 찾을 때 하드웨어 주소 변환만 수행하므로 접근 시간에 대한..
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파일 시스템은 실제로 정말 많은 종류가 있습니다. 사용자가 파일 시스템에 접근할 때 각 파일 시스템의 특정한 시스템 콜 인터페이스를 전부 알아야 한다면 매우 불편할 것입니다. 이를 해결하기 위해 운영 체제는 개별 파일 시스템 위에 가상 파일 시스템(VFS)이라는 추상화 계층을 두고 있습니다. 1. VFS(가상 파일 시스템) VFS는 각 파일 시스템의 특성을 추상화하여 동일한 시스템 콜 인터페이스(API)를 제공합니다. 이를 통해 다양한 파일 시스템에 상관없이 사용자는 VFS 인터페이스를 통해 파일 시스템에 접근할 수 있어 편리합니다. 2. NFS (네트워크 파일 시스템) 파일 시스템이 Local Storage에 저장될 수도 있지만, 원격에 저장되어 있는 파일 시스템에 접근할 수 있습니다. 이때 클라이언트..
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1. Directory Implementation (디렉터리 구현) 디렉터리는 파일 시스템에서 파일의 메타데이터를 저장하고 관리하는 요소입니다. 디렉터리를 구현하는 방법에는 Linear List(연결 리스트)와 Hash Table(해시 테이블) 2가지 방법이 있습니다. 각 방법의 특징과 장단점을 살펴보겠습니다. (1) Linear List (연결 리스트) Linear List 방식은 파일의 이름과 메타데이터를 순차적으로 저장합니다. 각 엔트리는 파일의 이름, 크기, 소유자 등의 정보로 구성됩니다. 이 메타데이터는 일정한 크기로 관리되며, 디렉터리 내에서 순차적으로 저장됩니다. 장점으로는 구현이 간단하고 이해하기 쉽습니다. 그리고 파일 이름의 구성을 알고 있다면 순차적으로 엔트리를 찾을 수 있습니다. 단..
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이번 포스팅은, 실제 파일 시스템에서 어떤 할당 방법을 어떻게 사용하는지에 대해 알아보겠습니다. 1. UNIX 파일 시스템 구조 UNIX는 역사가 오래된 OS 입니다. 아래의 그림은 가장 기본적인 파일 시스템 구조입니다. UNIX나 Linux의 파일 시스템이 기본적인 파일 시스템에서 발전해 FAT, Ext 등이 생겨났습니다. 그림은 하나의 논리적 디스크(파티션)에 파일 시스템을 설치해놓은 모습입니다. 유닉스의 파일 시스템은 저장되는 구조가 크게 네 가지로 Boot, Super, Inode, Data block 순서대로 저장됩니다. Boot Block 우선 Boot Block을 살펴보겠습니다. UNIX 뿐 아니라, 어떤 파일 시스템이건 Boot Block이 가장 맨 처음에 있습니다. 컴퓨터를 부팅하면 어떤..
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이전 포스팅에서 Storage에 접근하는 방식에는 순차 접근과 직접 접근의 두 가지 방식이 있는 것을 살펴보았습니다. 다시 정리하자면 순차 접근은 파일을 처음부터 끝까지 순서대로 읽거나 쓰는 방식입니다. 직접 접근은 파일을 임의의 순서로 접근할 수 있는 방식입니다. 파일 내의 특정 위치로 직접 이동하여 읽거나 쓸 수 있는 방식입니다. 그리고 tape와 같은 매체는 순차 접근만 가능하고, 하드 디스크나 플래시 메모리 같은 매체들은 직접 접근이 가능합니다. 하지만 직접 접근이 가능한 매체라고 하더라도, 데이터를 어떻게 관리하는지에 따라 순차 접근만 허용하는 경우도, 직접 접근이 가능현 경우도 있습니다. 디스크에 파일을 저장하는 방법은 크게 세 가지로 나누어 볼 수 있습니다. 연속 할당 (Contiguous ..
