[운영체제] Files and Directories

3 분 소요

Abstractions for Storage

File

byte 로 이루어진 1차원 배열구조 입니다.
각각의 파일은 low-level 의 name (inode number) 을 가지고 있습니다.
운영체제는 file 의 structure 에 대해 자세히 알지 못합니다. (e.g., pcture, or a text file, or C code)
운영체제는 확장자와 연결하여 mapping 정보만을 가지고 있습니다.

File System Interface

Creating Files — open() system call with O_CREATE flag

int fd = open("foo",
            O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC,
            S_IRUSR|S_IWUSR);

O_CREATE : 같은 이름의 file 이 존재하지 않을 경우 file 을 생성합니다. 만약 있다면 해당 file 을 open 합니다.
O_WRONGLY : write only 하게 file 을 open 합니다.
O_TRUNC : 만약 file 이 이미 있다면, 기존의 내용을 지우고 새로 덮어씌웁니다.
S_IRUSR S_IWUSR : readable or writable 의 permissions 를 구체화 합니다.

File descriptor

file 이 정상적으로 create 하게 되면 File descriptor 을 return 합니다.

An integer
- 해당 프로세서는 file에 대해 읽거나 쓰기 위한 permission 을 명시합니다.
- File 에 대한 Object Pointer 역할을 합니다.
Private per process
- 각각의 프로세스들 내에서 고유한 번호를 갖습니다. 다만, 다른 프로세스끼리 같은 file descriptor 를 가질 수 있습니다. 또 같은 file descriptor 을 가진다고 해서 같은 file 을 가리키는 것은 아닙니다.
- 즉 PCB 내에서 open 한 file 들의 descriptor 들을 배열 형태로 관리합니다.

Accessing Files

File descriptors 0,1 그리고 2 는 표준 input, output 그리고 error 를 위해 각각 사용됩니다. 이후에 file descriptor 를 부여받을 때는 3부터 시작하여 제일 작은 수를 부여받습니다.

Accessing Files (Random Access)

현재 read write 포인트 (시작지점으로부터) offset 정보를 운영체제는 유지합니다.

현재 read 혹은 write 하는 부분의 시작지점으로부터 offset 정보를 운영체제는 update 하여 유지합니다.
Implicit update : N bytes operation 할 경우 N 만큼 offset 이 추가됩니다.
Explicit update : off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence)
- fd : file descriptor
- offset : whence 에 의해 의미가 달라짐
  - SEEK_SET : offset 을 offset bytes 로 설정
  - SEEK_CUR : 현재의 offset 에 인자로 받은 offset 을 더한 값
  - SEEK_END : file 의 맨 끝에서부터 offset 까지 더한 값

Open File Table

운영체제는 open 된 file 들에 대한 정보를 table 로 관리합니다. OFT 의 각각의 entry 들은 PCB에서 관리하고 있는 file descriptor 들과 1:1 mapping 되어있습니다.

Example (xv6)

struct {
  struct spinlock lock;
  struct file file[NFILE];
} ftable;

struct file {
  int ref;
  char readable, writable;
  struct inode *ip;
  uint off;
};

process 의 ofile 에서 file 들을 object pointer 로 관리하고 각각 pointer 의 값들은 Open File Table 의 file entry 의 file 구조체를 가리킵니다.
int ref : 어떤 프로세스들이 동시에 접근하는지에 대한 정보
접근권한 정보
inode 정보
offset 정보

Shared File Entries

서로 다른 프로세스가 같은 file 을 open 한다고 하더라도 각각의 Open File Table 안에 별도의 entry 를 갖습니다. 하지만 file entry 들을 프로세스가 공유하는 경우가 발생할 수 있습니다.

Shared file entry by fork()
Shared file entry by dup()
- 인자로 넘겨받는 file descriptor 와 동일한 file entry 를 공유하는 file descriptor 를 생성합니다.

int fd=open(“output.txt", O_APPEND|O_WRONLY);
close(1);
dup(fd); //duplicate fd to file descriptor 1
printf(“My message\n"); // write in txt file 

Writing Immediately

write() : 운영체제는 write 정보를 메모리에 buffering 해놓습니다. buffer 가 쌓이면 한번에 disk 에 저장합니다. Disk scheduling 의 효율성을 높일 수 있습니다.
fsync() : 현재 입력받는 값과 buffer 의 값을 즉시 disk 에 저장합니다.

Removing Files

unlink() -> 밑의 Directroy System Interface 에서 link 와 함께 다루겠습니다.

Directory System Interface

Making Directories

mkdir() : empty 한 directory 를 만듭니다.
- . : 현재 자신의 directory 를 의미합니다.
- .. : 자신의 부모 directory 를 의미합니다.

Reading Directories

opendir() : 현재 directry 의 directory object pointer 를 얻습니다.
readdir() : Directory 의 한 Entry 의 정보를 얻습니다.
closedir() : close

int main(int argc, char *argv[]) {
    DIR *dp = opendir(".");
    struct dirent *d;
    while ((d = readdir(dp)) != NULL) {
        printf("%lu %s\n", (unsigned long) d->d_ino, d->d_name);
    }
    closedir(dp);
    return 0;
}

Deleting Directories

rmdir() : directory 가 empty 해야합니다. 만약 empty 하지 않으면 함수가 fail 됩니다.

Link and Unlink Files

link() : directory 에 다른 이름으로 file 을 생성하고, original file 과 같은 inode number 를 참조시킵니다.
rm COMMAND and unlink() : user-readable 이름과 inode number 와 link 를 끊습니다. reference count 를 감소시키고 zero 가 되면 해당 파일을 완전히 지우게 됩니다.

Type of File

type of file

- : regular file
d : directory
l : symbolic link

Permission bit

grouping by 3 bits ( owner + group + other )
권한을 바꾸려면 chmod 를 이용합니다.
ex) chmod 600 = rw- — —

Making a File

명령어를 통해 백지상태의 Disk 에 File system 을 깔아주는 기능입니다.

mkfs COMMAND
- empty file system 을 만듭니다. disk partition 에 쓰이며 root directory 만을 가집니다.
- prompt> mkfs -t ext4 /dev/sda1
- 특정 File system tree 에 연결되어야 합니다.
mount COMMAND
- File system tree 에 연결하기 위한 명령어 입니다.
- prompt> mount -t ext4 /dev/sda1 /home/users

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kyunghyuk