📁 파일 시스템

✅ 1. 파일(File)과 디렉토리(Directory)

📌 파일(File)이란?

• 컴퓨터에서 정보를 저장하는 논리적인 단위

• 종류: 문서 파일(📄), 사진 파일(🖼), 음악 파일(🎵) 등

• 전원이 꺼져도 데이터가 유지되는 비휘발성 저장소(HDD, SSD)에 저장

📌 파일의 메타데이터(Metadata)

• 파일의 속성을 설명하는 정보

• 예시:

  • 파일 이름: 보고서.docx

  • 파일 크기: 25KB

  • 저장된 위치: 바탕화면

  • 수정 날짜: 2024년 3월 19일

  • 권한: 읽기, 쓰기 가능

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📌 디렉토리(Directory)란?

• 파일을 정리하고 관리하는 폴더

• 실제로는 특수한 파일로, 내부에 파일 목록과 속성을 저장

• 예시:

  • 사진 폴더 안에 "여행.jpg", "가족.jpg" 파일이 있음

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✅ 2. 파일 시스템(File System)이란?

➡ 파일이 저장되는 방식을 운영체제가 관리하는 체계

📌 파일 시스템의 역할

1. 파일 저장 및 검색 📂

2. 파일 읽기/쓰기 관리 ✏️

3. 파일 삭제 및 복구 🗑️

4. 디스크 공간 효율적 사용 🖥️

📌 파일 시스템 종류

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✅ 3. 디스크 할당(Disk Allocation)

➡ 파일을 저장할 때, 디스크의 어느 위치에 할당할지 결정하는 방식

📌 1️⃣ 순차 접근 저장장치(Sequential Access)

• 데이터를 앞에서부터 순서대로 읽는 방식

• 📼 비유: 카세트 테이프 (원하는 노래를 들으려면 앞에서부터 감아야 함)

• 장점: 구조가 단순함

• 단점: 특정 위치 접근이 느림

📌 2️⃣ 직접 접근 저장장치(Direct Access)

• 특정 위치로 바로 이동 가능

• 🎵 비유: LP판 (듣고 싶은 곡에 바로 바늘을 놓으면 됨)

• 장점: 빠른 데이터 접근 가능

• 단점: 구조가 복잡함

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✅ 4. 하드디스크(HDD)와 하드디스크 구조

➡ 하드디스크는 직접 접근 방식으로 데이터를 저장하는 저장장치

📌 HDD 구조

• 플래터(Platter): 데이터를 저장하는 원형 디스크

• 헤드(Head): 데이터를 읽고 쓰는 장치

• 트랙(Track): 플래터의 동그란 띠

• 섹터(Sector): 트랙을 나눈 최소 저장 단위

📌 SSD vs HDD 차이점

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✅ 5. 파일 할당 방식(File Allocation)

➡ 파일을 디스크의 블록 단위로 나누어 저장하는 방식

📌 1️⃣ 연속 할당(Contiguous Allocation)

• 파일을 연속된 블록에 저장

• 📖 비유: 책 한 권을 책장 한 줄에 연속으로 배치

• 장점: 빠른 읽기/쓰기 속도 🚀

• 단점: 외부 단편화 발생 (중간에 빈 공간 생김)

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📌 2️⃣ 연결 할당(Linked Allocation)

• 파일을 연결 리스트 방식으로 저장

• 📜 비유: 보물찾기 (다음 데이터 위치를 링크로 저장)

• 장점: 파일 크기를 미리 알 필요 없음

• 단점: 검색 속도 느림 (순차 접근)

📌 개선된 방식: FAT(File Allocation Table)

• 파일의 블록 위치 정보를 FAT 테이블에 저장

• 장점: 중간 블록 손상 시 복구 가능

• 단점: FAT 크기가 커지면 검색 속도 저하

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📌 3️⃣ 색인 할당(Indexed Allocation)

• 파일의 모든 블록 위치를 색인 블록(Index Block)에 저장

• 📖 비유: 책의 목차처럼 빠르게 검색 가능

• 장점: 빠른 접근 속도

• 단점: 파일이 클 경우 색인 블록 부족 문제

✅ 6. Linked List와 파일 시스템

➡ 연결 리스트(Linked List)는 연결 할당(Linked Allocation) 방식에서 사용됨

📌 1️⃣ 연결 리스트(Linked List)란?

• 데이터를 저장하는 노드(Node)들이 서로 연결된 형태

• 각 노드는 데이터를 저장하고 다음 노드를 가리키는 포인터를 가짐

📌 비유:

• 보물찾기 게임

  • "첫 번째 단서 → 두 번째 단서 → 세 번째 단서"처럼 한 단계씩 이동

📌 예시:

[📦 데이터1 | ➡️] → [📦 데이터2 | ➡️] → [📦 데이터3 | 🚩 끝]

✅ 장점:

• 데이터 추가/삭제가 용이함 🔄

• 공간을 효율적으로 사용 가능

❌ 단점:

• 특정 데이터 검색이 느림 ⏳

• 추가적인 포인터 저장 공간 필요

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📌 2️⃣ 연결 리스트를 활용한 연결 할당(Linked Allocation)

• 파일을 연결 리스트 방식으로 저장

• 파일의 데이터 블록이 여기저기 흩어져 있어도, 링크(포인터)로 연결

📌 비유:

• 책의 페이지가 제멋대로 배치되었지만, 각 페이지 끝에 "다음 페이지 번호"가 적혀 있음

📌 예시 (디스크 블록 저장 방식)

[블록 3 | ➡️ 블록 10] → [블록 10 | ➡️ 블록 24] → [블록 24 | 🚩 끝]

✅ 장점:

• 파일 크기를 미리 알 필요 없음

• 중간에 빈 공간이 있어도 저장 가능

❌ 단점:

• 임의 접근(Random Access)이 느림 → 원하는 블록까지 순차적으로 이동해야 함

• 포인터를 저장할 추가 공간 필요

📌 개선된 방식: FAT(File Allocation Table) 방식

• 연결 정보를 테이블로 따로 저장하여 접근 속도를 향상

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🚀 최종 정리

✔ 파일 시스템: 파일이 저장되고 관리되는 방식
✔ 디스크 할당 방식: 연속 할당, 연결 할당, 색인 할당
✔ 파일 접근 방식: 순차 접근, 직접 접근
✔ HDD vs SSD: SSD가 더 빠르고 효율적
✔ 단편화 문제: 내부 단편화, 외부 단편화 발생 가능
✔ 페이징 vs 세그멘테이션: 메모리 관리 기법 비교
✔ Linked List(연결 리스트): 연결 할당에서 파일 저장 방식으로 사용됨
✔ 트리 구조 파일 시스템: 계층 구조로 파일 관리