컴퓨터구조 - 파일시스템

파일시스템의 개념
파일은 프로그램 또는 데이터등과 같은 정보들의 집합을 말한다.
데이터를 저장하고 검색하기 쉽도록 유지, 관리하는 방법이다.
저장매체에는 많은 파일이 있으므로, 이러한 파일을 관리하는 방법을 말한다.
파일의 이름을 정하고 저장, 검색을 위해서 어디에 위치 시켜야 하는지에 대한 구성한 시스템이다.
데이터가 증가 할수록 저장하고 관리하는 파일의 수 또한 증가하게 되어 별도의 관리 시스템이 필요하다.
여러 파일들은 각자 고유한 이름을 가짐으로서 구별된다.
사용자 영역이 아닌 커널 영역에서 동작하고 파일을 빠르게 읽기, 쓰기, 삭제 등 기본적인 기능을 원활히 수행하기 위한 목적을 가진다.
계층적 디렉터리 구조를 가진다.

파일시스템의 구조
파일시스템은 데이터가 저장된 영역과 실제 데이터가 기록된 영역 2가지로 구분된다.
메타데이터 영역 : 데이터 영역에 기록된 파일의 이름, 위치, 크기, 시간정보, 삭제유무 등 파일의 정보들이 담겨있다.
파일 사용자 ID, 파일이름, 파일위치, 파일크기, 파일유형, 시간 정보(생성시간, 최근 읽기,쓰기된 시간) 등의 정보들이 담겨 있다.
데이터 영역 : 파일의 데이터로 해당 파일의 실제 데이터들이 담겨있다.

파일시스템이 필요한 이유
하지만 점점 저장되는 데이터가 많아지면서, 그 데이터를 관리하지 않으면 파일을 읽고 쓰고 하는데에 많은 Resource(자원)을 사용하게 되고, 다른 작업들을 하는데 부하가 걸리게 되었다. 그래서 파일시스템이 각각의 방법을 사용하여 효율적으로 파일을 관리할 필요가 생겼다.

데이터의 종속성(Data Dependency)
자료를 저장한 파일 구성 방법이나 접근 방법이 변경되면 관련 응용 프로그램도 함께 변경해야 파일의 종속성이 유지가 되는데 파일시스템을 구성함으로써 효율적으로 관리할 수 있다.

데이터의 중복성(Data Redundancy)
자료가 중복이 되면 계속해서 새로운 저장 공간이 필요 하는데 이러한 저장 공간을 낭비 없이 관리 해야만 한다.
응용 프로그램마다 독립적인 파일을 가지고 있기 때문에 데이터 중복이 발생한다.
데이터가 수정, 삽입, 삭제 등의 과정을 거치다 보면 데이터가 중복이 될 수 있다.
이를 효율적으로 관리하기 위해 파일시스템을 사용한다.

파일시스템의 종류
1. FAT16 ( File Allocation Table, 파일 할당 테이블 )
-대부분의 MS OS에서 호환이 된다는 장점이 있다.
-보안이나 암호화 및 압축 기능들을 지원하지 않는 단점이 있다.

2. FAT32
-FAT 파일 시스템을 보강한 파일시스템이다.
-보안, 암호, 압축 기능을 지원하지 않는다.

3. NTFS ( Windows NT File System )
NT만을 위해서 만들어진 NT전용 파일시스템.
파일과 폴더를 압축할 수 있다.
파일 접근 속도를 최적화, 이론적으로 거의 무제한의 하드 디스크 공간 관리한다.

4. EXT ( EXT1 )
리눅스 운영체제를 목표로 만들어진 첫번째 파일 시스템.
MFS ( MINIX File System ) 의 단점을 보완하기 위해 만들어졌다.

5. EXT2
255자까지 긴 파일 이름 지원, 새 타임 스탬프 지원, 확장이 쉬움, EXT의 단점 해결.

6. EXT3
EXT2 에 저널링, 온라일 파일 시스템 증대, 큰 디렉토리를 위한 HTree 인덱싱 등의 기능 추가.
EXT2에서 손상없이 EXT3으로 전환 가능.
전원이 갑자기 나가거나 시스템 충돌이 일어났을 때 데이터 손실 가능성을 줄일 수 있다.

7. EXT4
대형 파일 시스템
조각화 현상을 줄이고, 큰 파일 처리가 개선된다.