Operating system - File system
vsfs(Very Simple File System)에 대해 배울 것이다. 파일 시스템은 순수한 소프트웨어로 CPU 가상화나 메모리 가상화랑은 다른다. 그때는 kernel mode가 필요했지만 vsfs는 그렇지 않다. 우선 파일 시스템은 두가지 측면이 있다.
- Data structure: 디스크 상에 어떤 자료 구조가 있을지에 대해 생각해봐야하는데 보통 배열과 같은 간단한 자료구조를 가지는데 복잡한 트리 기반의 자료구조를 사용하기도 한다.
- Access method: 프로세스가 호출하는 open(), read(), write() 등의 명령은 어떤 자료 구조와 관련이 있고 어떻게 동작하는지에 대해 알아야 한다.
◼︎ Overall organization
우선 disk를 block들로 나눠야 한다.
- Data region: 사용자 데이터가 있는 공간
- Inode: 각 파일에 대한 정보를 관리하는 metadata가 있는 곳, inode table 영역이다
- Allocation structure(Bitmap): inode, data를 저장할 수 있는지에 대한 여부를 알 수 있는 정보를 저장한다. inode bitmap과 data bitmap으로 이루어져있다.
- Super block: 시스템 전체에 대한 정보를 가지고 있다.
◼︎ Inode
Inode는 index node의 줄임말이다. Inode table을 자세하게 그리면 다음과 같다.
N번째의 inode를 읽고 싶으면 inode_start_address + N * sizeof(inode)를 하면 된다.
size 60 위의 데이터에는 metadata들이 들어가있다. 보면 15개의 pointer밖에 못쓰고 있는것을 볼 수 있다. 하지만 이보다 더 큰 파일을 사용하기 때문에 다른 방법이 필요하다.
The multi level index
위에서 봤듯 direct block pointer만으로는 60KB보다 더 큰 파일을 처리할 수 없다. 그래서 indirect pointer 를 사용하게 된다. 하나의 inode에는 4KB 크기의 주소 블록이 있다. 주소 공간 하나를 4byte로 표현할 수 있으면 총 1024개의 디스크 주소를 가지게 된다. 그래서 4KBx1024=4MB의 파일을 나타낼 수 있게 된다. Double indirect를 하면 4KBx1024x1024=4GB 그리고 triple indirect를 사용하면 4KBx1024x1024x1024=4TB를 나타낼 수 있따. 이렇게 하면 시간은 더 오래 걸리겠지만 큰 파일을 처리할 수 있다.
◼︎ Directory organization
vsfs의 디렉터리 구조는 간단하다. 다음 그림과 같다
Inode 번호, 레코트 길이(이름에 사용된 총 바이트+남은 공간), 문자열 길이로 구성 되어 있다.
◼︎ Access Paths: Reading and Writing
파일을 어떻게 읽고 쓰는지에 대해 timeline을 그려 알아보려고 한다.
Reading a file from disk
/foo/bar이라는게 있다고 하자. 그리고 bar 파일은 3개의 disk block으로 구성되어 있다고 하자.
Writing a file from disk
