[운영체제] 디렉토리를 알아보자.

 

 

File Directory

 

디렉토리는 파일들에 대한 정보를 가지고 있다.

이때 각각의 파일들은 그 자체로 존재하는 것이 아니라, 파일 원보으로 이어지는 포인터로 존재한다.

즉, 디렉터리는 각각의 파일 포인터인 FCB(File Control Block)를 지닌다.

 

디렉토리도 그 자체로 OS에 의해 소유되는 파일이다. 

 

 

 

 

 

 

 

Hierarchical Directory

 

위 그림은 계층형 디렉토리(Hierarchical Directory)의 구조를 나타낸 것이다.

가장 위에 있는 요소를 _root_ 혹은 _master_라고 한다.

 

특히 현재 디렉토리를 _working directory_라고 하는데, 이러한 개념이 없다면 특정 파일의 경로를 구할 때 매우 힘들 것이다. 이는 _root_로부터 매번 경로를 절대적으로 확인해야하기 때문이다.

 

리눅스에서의 FCB 구조를 통해 더 쉽게 이해해보자.

 

_byte offset_은 현재 파일로 부터 위치한 상대적인 거리를 나타낸다. 그림과 같이 16바이트 단위로 파일들이 나열해있음을 확인해보면 된다.

 

_inode number_가 바로 FCB의 식별자이다. 이 값을 보고 계층형 구조에서 파일을 찾는게 가능해진다.

unix 운영체제에서는 _root_ 의 inode는 2번으로 고정되어있다. 이는 각 운영체제마다 다르다.

 

그러면 _root_ 로부터 특정 파일을 찾아갈 때까지의 흐름을 그림으로 살펴보자.

 

 

우선 _root_부터 시작해야 하므로, inode 2번에 저장된 주소 값을 읽어준다. 이 주소는 _root_ 디렉토리에 해당되는 주소이며 따라가면 _root_디렉토리의 data block이 나온다.

 

여기 data block에는 자기 자신, 부모 그리고 자신의 형제 노드에 대한 정보를 inode의 참조값 형태로 가지고 있다. 마찬가지로 연쇄적인 탐색이 가능한 것이다.

 

우리는 _/usr/member/list.txt_라는 파일을 탐색해보고자 한다. 즉, data block의 좌측에 적혀있는 번호(inode) 값을 통해 계속 찾아가야 한다.

 

_/user_ 디렉토리의 inode 값은 4이다. 이 inode의 값을 따라가 마찬가지로 data block을 찾아주자. 그러면 _/user_디렉토리에서도 자신의 자식 노드에 대한 정보를 찾을 수 있고, 여기서 _member_를 발견할 수 있다.

 

이러한 방식으로 파일에 대한 탐색을 진행한다면 결국 _list.txt_라는 파일에 도달할 수 있다.

 

 

 

 

Acyclic-Graph Directories

 

 

만약 어떤 동일한 파일을 찾기 위해서 두 가지 접근을 할 수 있다고 생각해보자. 예들들어 아래 그림과 같이 a라는 원본 자원과 직접 연결된 링크와 b라는 간접적으로 연결된 링크를 통해서 같은 자원에 도달할 수 있다. 이는 "바로가기"와 같은 기능을 떠올려보면 쉽게 구현 가능한 상황임을 짐작할 수 있다.

 

 

여기서 만약 a와 a밑에 연결된 파일의 자원을 지웠다고 해보자. 그러면 이미 자원은 없어진 상황인데, b는 a밑의 자원을 여전히 가리킨다. 이를 "dangling pointer"현상이라고 한다. 우리가 c언어에서 배웠던 그 "dangling pointer"와 의미적으로 거의 유사해보인다.

 

dangling pointer를 해결할 수 있는 방법은 총 2가지다.

 

• 그냥 가만히 두기.
  • 바로가기 링크가 살아있어도, 클릭하면 "해당 파일이 없습니다"라는 에러문구가 주는 형식이다.
• Entry-count solution
  • 해당 자원을 가리키는 링크의 갯수를 FCB안에 저장해 놓는 방법이다.
  • 예를 들어, a와 b가 모두 같은 파일을 가리킨다면 이 파일의 count값은 2이다.
  • 이렇게 Entry-count값이 0이면 지워도 되지만, 0이 아니면 지우면 안된다.

 

그외 쓰지는 않는 해결방법 2가지

1. 직접 파일 시스템을 뒤져가며 링크를 지운다.
이는 시간이 너무 오래 걸리기 때문에 사용하지 않는다.

2. BackPointers
reference list라는 파일의 링크들을 모아놓은 리스트를 활용한다.
하지만, 구현 방법이 너무 복잡하여 잘 사용하지 않는다.

 

 

 

 

 

 

File Sharing

 

사용자가 여러 명일 때 같은 파일을 다룬다면 여러 문제가 발생할 수 있다.

하나는 접근 권한과 관련된 것이고, 다른 하나는 동시 접근과 관련된 것이다.

 

기본적으로 동시 접근에 있어서는 다음과 같은 방안을 취한다.

 

• 그대로 둔다.
• 파일이 사용 중이라면 lock한다.
• 파일의 일부인 record에 대해서만 lock한다.

이러한 동시 접근을 제대로 보장하기 위해서는 Mutual Exclusion을 지켜주어야 하며 DeadLock이 발생하지 않도록 해야한다.

 

 

 

 

 

 

 

Access Rights

 

개인과 그룹, 모든 사용자에 대한 파일 접근 권한을 관리하는 것은 매우 중요하다.

개인만 건드려야 하는 파일에 대해 내가 모르는 다른 사람들이 변경하는 상황이 발생하면 안되기 때문이다.

 

따라서 개인이 특정 유저, 그룹, 혹은 모든 유저들에게 컴퓨터 파일에 대한 접근 권한을 부여할 수 있다.

여기에는 읽기(read), 쓰기(write), 실행(execute)의 3가지 모드가 존재한다.

 

 

여기서 숫자 1은 가능하다는 것을 의미하고, 0은 가능하지 않음을 의미한다.