[OS] 파일 시스템

1. 개요

• 컴퓨터가 작동하기 위해서 필요한것 CPU+Memory
  • 이 두개만 있어도 진짜 작동함…!
    • 메모리에 적당한 작업만 구성되어 있다면…!
  • 옛날에는 천공카드가 이러한 역할을 했죠…!
• 그럼 작업을 다 한 천공카드는 어떻게 했을까?
  • 그냥 버려? → 어떻게 만든건데…?!!!
  • 카드들을 ‘파일’ 에다가 보관 해둡니다!
    • 컴퓨터 파일이 ‘File’인 이유.
  • 카드가 한두개이거나, 파일이 한 두개면 문제가 없겠죠!
    • 하지만 얘들이 무수히 많다면 관리 하는 것도 일!
    • 얘들을 묶어서 보관하는 것: Folder (서류철)
    • 뭐가 어디있는지 목록이 필요! Directory (목록)
• 단순히 물리적 형태였던 ‘펀칭카드들’이 → 소프트웨어의 디지털화 되었을 뿐…
  • 얘들을 묶어서 보관 해둔 것이 폴더 as well as 디렉토리

2. 파일 File

• 사용자나 응용프로그램 관점
  • 정보를 저장하고 관리하는 논리적인 단위
• 컴퓨터 시스템의 관점에서
  • 정보를 저장하는 컨테이너
  • 파일은 0과 1의 데이터 덩어리
  • 영구 저장 장치나 일시 저장 장치에 저장
    • 디스크 장치, USB 장치, SSD(Solid-State Drive), 테이프 저장 장치
    • 램 디스크(RAM Disk)
• 운영체제의 중요한 역할 중 하나도 파일 시스템 관리!
  • 파일 생성, 기록, 읽기 모든 과정 통제
  • 응용프로그램은 운영체제 모르게 파일 다루기 불가능
  • 저장 매체, 빈 공간 등의 관리는 모두 운영체제가…!

2.1. 저장장치의 종류

• 자기장 기반 (Magnetic)
  • Hard Disk Drive (HDD); 하드디스크
  • flopy disk (FD)
  • 자기테이프
• 반도체 기반
  • Solid State Drive (SSD); 스스디
  • USB memory, memory stick; 플래시 메모리
• 광학
  • Compact Disk(CD),
  • Digital Video Disc (DVD)
• 물리
  • 종이

3. 저장 장치 원리

3.1. 종이

3.2. 자기장 기반 방식

• 자기테이프, 플로피 디스크, 하드디스크
• 저장 매체(Media) 위에 자기장에 반응하는 물질을 발라두고 헤드(Head)를 이용해 특정 위치의 값을 읽어오는 장치.
• 회로에서 자기장의 변화가 발생한다?
  • 기전력 (전류)가 발생한다! (페러데이 전자기 유도 법칙)
• 흘러가는 자기테이프/트랙에서 발생되는 전류 방향의 변화를 통해 0, 1 등을 구분!

3.3. 반도체 기반 방식

• SSD, USB memory
• 플래시 메모리 (종류 많아요…! NAND, NOR 등…!)
  • 수많은 트랜지스터에서 전자를 뺏거나 넣거나를 반복하여 데이터를 읽고, 쓰고, 지우는 과정을 통해 작동
  • 아무래도 전기가 계속 Refresh가 안되면 수명이 한정적!

3.4. 광학 방식

• CD, DVD
• CD를 ‘굽는다 burn’ 라고 표현하는 이유
  • 플라스틱을 녹여서 층을 만들기 때문입니다!
• 표면에 미세한 홈이 파여 있어 헤드에서 발사된 레이저가 홈에 들어가 반사가 되지 않으면 0으로, 반사되어 돌아오면 1로 인식

3.5. 반도체 기반 방식이 빠른 이유

• 기계적인 장치가 필요 없다! 오로지 전자적으로 작동
  • 하드디스크나 CD등은 구동부(모터)가 필요하다.
    • 모터가 제아무리 빠르단들 빛보다 빠르리…
  • 그래서 반도체 기반 방식이 튼튼하기도 더 튼튼함.
• 대신 반도체는 주기적으로 전기 충전(?)이 필요함… → 아니면 데이터가 증발될 수도 있음.
  • SSD/USB메모리는 안꽂아도 보존이 되던데? → 한 2-10년 한번도 안쓰고 냅둬보십쇼!
    • 그리고 온도 변화에도 취약함 → 저항이 바뀌니…
  • 그래서 반도체 기반은 무전원 장기간 보관에는 부적합 합니다!
  • (사실 이 부분은 자기장도 비슷함. 다만 훨씬 길 뿐. 모터의 수명 < 데이터 증발 시간)
• 아무튼, 하드디스크는 아직도 엄청나게 많이 쓰이는데, 물리적인 구동부 때문에 속도에 한계가 있을 수 밖에 없다… → 어떻게 하면 이걸 극복할 수 있을까?

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