파일 시스템 내부 구조 - 하루 10분 운영체제 15일차

Internal File System Structure - 10 Minutes of OS Day 15

예를 들어, USB에 그림을 저장해 두었는데, 이 USB를 컴퓨터에 꽂자마자 자동으로 열리는 "USB 폴더"가 바로 마운트된 상태입니다.

예: USB를 /media/usb 에 마운트하면 → /media/usb/사진.jpg 로 접근 가능

• 이 장치는 어떤 종류의 파일 시스템을 쓰고 있는가? (예: ext4, NTFS)
• 어디에 연결할까? (/media/usb 같은 폴더)
• 파티션은 어떻게 나뉘었는가?

• 각 파티션은 독립된 파일 시스템을 가질 수 있습니다
• 각 파티션은 개별적으로 마운트되어 운영체제가 관리합니다

예: /dev/sda1 → 루트 파일 시스템
    /dev/sda2 → /home 디렉터리 전용 파티션

• 한 컴퓨터의 디렉터리를 다른 컴퓨터에 마운트하여 공유함
• 사용자 입장에서는 로컬 디렉터리처럼 사용 가능
• 서버가 장애를 일으킬 경우 동기화 문제 발생 가능

예: 서버의 /export 디렉터리를 클라이언트에서 /mnt 로 마운트
→ 클라이언트는 /mnt/file.txt 로 접근 가능

서버-클라이언트 파일 공유 흐름도

• 모든 파일 시스템을
  하나의 언어
  로 바꿔줍니다
• 응용 프로그램은 어떤 파일 시스템인지 몰라도 괜찮습니다

예: read() 라는 명령을 주면 → VFS가 적절한 파일 시스템 드라이버에게 전달

1. 사용자가 "책을 꺼내주세요"라고 말하면,
2. 사서(VFS)는 책이 어디에 있든 간에 적절한 책장으로 가서 꺼내옵니다
3. 사서 덕분에 책이 어느 층, 어느 형식인지 몰라도 우리는 쉽게 이용할 수 있습니다

VFS 추상 계층 위에 ext4, NTFS, FAT32 등 실제 파일 시스템이 연결된 구조도

• 각기 다른 파일 시스템을
  단일한 인터페이스
  로 추상화
• 응용 프로그램은 파일 시스템의 종류를 몰라도 동일하게 동작 가능
• 실제로는 커널이 VFS layer를 통해 파일 시스템 드라이버에 연결함

예: ext4 드라이버가 등록되어 있으면 VFS가 해당 read/write 함수 포인터를 통해 연결
   read() 호출 시, 실제 파일 시스템 종류에 따라 적절한 함수로 연결

• 쓰기 지연(write-back)
  : 데이터를 메모리에 먼저 쓰고 디스크에는 나중에 기록함 → 디스크 접근 횟수를 줄여 성능 향상
• 일관성 문제
  : 전원이 꺼지거나 시스템이 다운되면, 아직 디스크에 쓰지 못한 내용이 손실될 수 있음 (예: 저장되지 않은 문서가 사라지는 현상)
• 동기화(sync)
  : 주기적으로 디스크에 강제로 기록해 일관성을 유지함

예: fsync() 시스템 콜을 사용하면 해당 파일 내용을 즉시 디스크에 반영

• 쓰기 지연(write-back)
  : 메모리에만 먼저 쓰고 나중에 디스크에 반영
• 일관성 문제
  : 시스템 중단 시 데이터 손실 가능
• 동기화(sync)
  : 주기적으로 디스크에 기록해 일관성 유지

• Operating System Concepts (10th Edition)
• https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_file_system↗
• https://man7.org/linux/man-pages/man5/fstab.5.html↗